Comportamento ao fogo de elementos estruturais em aço não uniformes

Abstract

A presente dissertação tem como principal objetivo estudar o comportamento estrutural de elementos metálicos não uniformes em situação de incêndio. Com a evolução crescente do mercado da construção é necessária a conceção de soluções cada vez mais eficazes, não só a nível funcional mas também económico. Os elementos em aço não uniformes são um excelente exemplo, já que permitem a racionalização entre os esforços atuantes e as características resistentes do elemento. A adoção de medidas de segurança e de prevenção contra incêndio traduzem-se num custo adicional na aplicação deste tipo de elementos. Desta forma é fundamental estudar o seu comportamento e desenvolver ferramentas capazes de verificar a sua segurança quando sujeitos à ação do fogo. A Parte 1 – 1 do Eurocódigo 3 apresenta na cláusula 6.3.4, o Método Geral, para a verificar a resistência à encurvadura de elementos metálicos não uniformes. A sua aplicação não é muito simples mas considerando uma situação de incêndio, é inexistente. Por isso, o principal objetivo desta dissertação consiste na apresentação de uma formulação do Método Geral em situação de incêndio e validá-la tanto para elementos estruturais uniformes como para elementos estruturais não uniformes. Para validar o Método Geral em situação de incêndio em elementos estruturais uniformes, procedeu-se à comparação de resultados entre a formulação proposta para o Método Geral a altas temperaturas e as cláusulas disponíveis na Parte 1 – 2 do Eurocódigo 3 para a verificação da resistência à encurvadura, em situação de incêndio. Quanto à validação da proposta do Método Geral, em elementos estruturais não uniformes, procedeu-se à análise numérica da resistência ao fogo deste tipo de elementos, dado que é inexistente qualquer tipo de formulação destinada à verificação da resistência à encurvadura de elementos não uniformes em situação de incêndio. Para a determinação do valor das cargas últimas utilizadas na aplicação da proposta do Método Geral, recorreu-se ao programa de elementos finitos SAFIR.

The purpose of this dissertation is to study the structural behavior of tapered elements in fire. With the increasing development of the construction market, more effective solutions are needed, not only functional but also economically. Tapered steel elements are a prime example, as they allow a rationalization between acting efforts and resistant characteristics of the element. The adoption of fire safety measures for prevention, translates into a additional cost in the implementing this type of elements. So it is essential to study their behavior and develop tools to verify their safety when subjected to fire. Part 1-1 of Eurocode 3 presents the clause 6.3.4, the General Method for checking the resistance to buckling of tapered steel elements. The application of the General Method is not very simple but considering a fire situation, is non-existent. Therefore, the main goal of this dissertation is to present a formulation of the General Method in fire and validate it both for uniform elements such as tapered elements. To validate the General Method in fire on uniform structural elements, comparisons between the proposed formulation of General Method to high temperatures and clauses available in Part 1-2 of Eurocode 3 in checking the buckling resistance in fire were made As for validation of the General Method proposal in tapered structural elements, a numerical analysis of the fire resistance of such elements as it is lacking any type of formulation intended for checking the buckling resistance of tapered elements in fire were made. To determine the value of the ultimate loads used in the application of the General Method proposal, it was used the finite elements program, SAFIR.