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- Comportamento de vigas em aço protegidas com tinta intumescentePublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.; Ramos, F.Uma viga sem constrangimentos laterais submetida a um carregamento mecânico e sujeita a um aumento de temperatura, por exemplo proveniente de um incêndio, pode atingir o colapso pelo fenómeno de instabilidade por encurvadura lateral torsional, originado pela diminuição da capacidade resistente. Este trabalho apresenta o procedimento experimental e os ensaios realizados para a determinação da resistência ao fogo de vigas de aço IPE100 protegidas com tinta intumescente. São analisadas diferentes espessuras de protecção ao fogo, verificando-se experimentalmente, como seria de esperar, um aumento da temperatura crítica e do tempo de resistência ao fogo com o aumento da espessura do intumescente. Com base nos resultados experimentais é apresentada a evolução da condutividade térmica da tinta intumescente com a temperatura. Finalmente compara-se a espessura de tinta intumescente obtida à custa da condutividade térmica avaliada experimentalmente com a espessura proposta pelo fabricante.
- Influência dos constrangimentos na temperatura crítica de vigas sujeitas à encurvadura lateralPublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.Quando uma viga sem constrangimentos laterais se encontra sujeita a um carregamento mecânico e é simultaneamente submetida ao efeito de temperaturas elevadas, pode ocorrer instabilidade por encurvadura lateral torsional devido à diminuição da capacidade resistente. São determinadas as equações diferenciais de equilíbrio para a encurvadura lateral e as respectivas condições de fronteira de elementos sujeitos a restrições e a temperaturas elevadas. São apresentadas análises não lineares de geometria e material, realizadas no programa ANSYS, em vigas de aço IPE220 de diferentes comprimentos, sujeitas a um estado de flexão uniforme, correspondente a graus de utilização de 40 % e 60%. É analisado o efeito da rigidez da restrição axial no comportamento das vigas e da sua temperatura crítica. Na fase inicial de aquecimento, vigas com restrição axial possuem deslocamentos superiores aos ocorridos em vigas sem restrições. Para temperaturas mais elevadas, os esforços de reacção mantêm a estabilidade do elemento devido à capacidade resistente axial.
- Resistência mecânica de elementos em aço inoxidável a temperaturas elevadasPublication . Lopes, Nuno; Arrais, Flávio; Vila Real, Paulo M.M.; Alves, Matheus Henrique; Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.O presente artigo apresenta um estudo experimental sobre a caracterização mecânica do aço inoxidável austenítico 1.4301, à temperatura normal e a altas temperaturas. As leis constitutivas obtidas por ensaios à tração são comparadas com as preconizadas no Eurocódigo 3 (EC3), cujos respetivos modelos materiais foram recentemente sujeitos a propostas de alteração, necessitando ainda de completa validação. Por fim analisa-se a influência da aplicação das diferentes leis constitutivas na modelação numérica de vigas com secções retangulares ocas (RHS) e na respetiva resistência ao fogo.
- Steel mechanical properties evaluated at room temperature after being submitted at fire conditionsPublication . Piloto, P.A.G.; Vila Real, Paulo M.M.; Mesquita, L.M.R.; Vaz, M.A.P.Several researchers have already studied the effect of temperature increase in steel structures regarding load-bearing capacity and some material models have been developed in fire conditions, based on experimental results. The mechanical properties of a S275 JR steel construction material has been tested at elevated temperatures after a natural and forced cooling. The major focus has been made on yield and ultimate strength behavior, hardness material and residual stress relief. Experimental results will be presented for each temperature level, dwell time and cooling rate. Test results were compared with the normal room temperature condition. The material specimens were cutted from the web of each unit length IPE 100 profiles, after being heated by means of electro ceramic mat resistance and tested at the universal machine, according to NP EN 10002-1 standard. Microstructure analysis has been done regarding each different steel state, based on the standard NP-1467. The hardness tests has been determined for some steel specimen conditions over the entire cross section, according to NP 4072 standard. The results shown that material yield strength from the tested heated specimens are smaller and grater when compared with the yield strength of the used material at room temperature, depending on the temperature level during fire and respective cooling rate. Residual stresses were measured as closed as possible to ASTM E837-01. A stress relief was thermally induced and the final stress state measured and compared with the initial state.
- Modelação numérica de elementos estruturais em aço inoxidável com secções esbeltas em situação de incêndioPublication . Lopes, Nuno; Vila Real, Paulo M.M.; Piloto, P.A.G.; Mesquita, L.M.R.; Silva, Luís SimõesNeste trabalho, a resposta estrutural de elementos esbeltos em aço inoxidável submetidos a incêndio é analisada numericamente através de programas de elementos finitos geométrica e materialmente não lineares. Com o intuito de realizar estas simulações, foram necessárias duas alterações no programa SAFIR: i) foi introduzida a lei constitutiva 2D do aço inoxidável, para ser usada em elementos de casca e ii) foi introduzida a possibilidade do programa considerar tensões residuais em elementos finitos de casca. A lei constitutiva utilizada do aço inoxidável foi a apresentada na parte 1.2 do Eurocódigo 3. Para modelar o endurecimento exibido pelos aços inoxidáveis, usando a formulação de elementos de casca, foi necessária uma aproximação à referida lei constitutiva do Eurocódigo 3. Imperfeições geométricas locais e globais foram consideradas nas simulações numéricas. Por fim, este trabalho mostrará também a influência das tensões residuais na capacidade resistente em situação de incêndio, de elementos estruturais esbeltos em aço inoxidável
- Experimental and numerical research on the critical temperature of laterally unrestrained steel I beamsPublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.Lateral unrestrained steel beams when subjected to high temperatures may collapse in service by lateral torsional buckling. This instability state may be predicted in the resistance, temperature and time domain. In this work the beam strength is determined in the temperature domain from a batch of numerical and experimental tests, with a specified degree of utilisation and a typical accident temperature rise. The experimental set-up is a reaction portal frame especially designed for beam elements under elevated temperatures. The specimens were heated by means of electroceramic resistances and a fibre mat specimen cover is used to increase the thermal efficiency. The material and the beam initial state conditions were considered, the experimental procedure being based on constant mechanical action under increasing thermal load. The experimental data was compared with numerical solutions, obtained from a geometric and material nonlinear analysis. A shell finite element modelling, with incremental and iterative procedures, was used in the numerical calculations. Good agreement was obtained between experimental and numerical data. However, both numerical and experimental results lead to higher critical temperatures when compared with the simplified calculation procedure presented in Eurocode for this case.
- Ensaios de resistência ao fogo de vigas em aço protegidas com tinta intumescentePublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.Uma viga sem constrangimentos laterais submetida a um carregamento mecânico e sujeita a um aumento de temperatura, por exemplo proveniente de um incêndio, pode atingir o colapso pelo fenómeno de instabilidade por encurvadura lateral torsional, originado pela diminuição da capacidade resistente. Este trabalho apresenta o procedimento experimental e os ensaios realizados para a determinação da resistência ao fogo de vigas de aço IPE100 protegidas com tinta intumescente. São analisadas diferentes espessuras de protecção ao fogo, verificando-se um aumento da temperatura crítica e do tempo de resistência ao fogo com o aumento desta. Com base nos resultados experimentais é apresentada a evolução da condutividade térmica da tinta intumescente com a temperatura.
- Instabilidade de vigas a altas temperaturas: estudo numérico e experimentalPublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.; Franssen, J.-MarcO projecto de elementos de viga sem constrangimento lateral pode ser limitado pelo fenómeno de encurvadura, que induz deslocamentos de flexão fora do plano com rotação da secção transversal. Este fenómeno ocorre para uma grande gama de perfis, em que a esbelteza e as imperfeições geométricas do perfil assumem extrema importância e pode ser severamente agravado em caso de incêndio. Numa situação real de incêndio os elementos estruturais, sob a acção das cargas aplicadas, são influenciados pela acção térmica. Tal situação provoca um aumento das deformações térmicas e submete o elemento estrutural a um estado não linear, geométrico e material, que é acompanhado pela diminuição progressiva da capacidade resistente. Devido à degradação das propriedades mecânicas é previsível que uma situação de instabilidade seja atingida para uma dada temperatura limite, designada por temperatura crítica. ....
- Influência das imperfeições na temperatura crítica de vigas sujeitas à encurvaduraPublication . Mesquita, L.M.R.; Piloto, P.A.G.; Vaz, M.A.P.; Vila Real, Paulo M.M.O comportamento de vigas a temperaturas elevadas e condicionado pelo nível de imperfeição que o elemento apresenta e pelo respectivo grau de utilização. A degradação das propriedades mecânicas pode proporcionar uma situação de instabilidade para uma determinada temperatura limite, designado por temperatura crítica.
- Load bearing capacity of stainless steel beams at elevated temperaturesPublication . Alves, Matheus Henrique; Mesquita, L.M.M.; Piloto, P.A.G.; Lopes, Nuno; Arrais, Flávio; Vila Real, Paulo M.M.; Pinho-da-Cruz, JoaquimTo analyse the load bearing capacity of stainless steel (SS) members at elevated temperatures, a set of three-point bending tests was conducted on RHS 150x100x5 beams with SS grade 1.4301. The numerical modelling of these tests has been performed at elevated temperatures, achieving close approximation to observed experimental results. The load bearing capacity difference between the numerical results and the experimental results is smaller than 10%. Analytical methods were also used to predict the load-deflection behaviour.