Author(s): Piloto, P.A.G.
Date: 2001
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/2093
Origin: Biblioteca Digital do IPB
Subject(s): Estruturas metálicas; Acção do fogo; Encurvadura lateral de vigas; Carga crítica; Validação experimental e numérica; Metallic structures; Fire action; Lateral buckling of steel I beams; Critical load; Experimental and numerical validation
Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o efeito da acção do fogo em estruturas metálicas, tendo sido elaborado um estudo numérico e experimental de um fenómeno de instabilidade estrutural relativo à encurvadura lateral torsional de vigas a elevadas temperaturas. Foram efectuados ensaios destrutivos em vários perfis com vista à determinação da carga limite resistente ou de colapso. O efeito do fogo, como elemento activo e prejudicial à resistência do elemento estrutural, foi determinado tendo-se verificado uma substancial diminuição das capacidades resistentes, devendo por isso as acções serem convenientemente determinadas e analisadas. No âmbito deste trabalho foram ainda estudadas as acções em estruturas sujeitas à acção do fogo, a variação das propriedades mecânicas e térmicas do aço com a temperatura e o comportamento não linear geométrico e material da estrutura. Tendo como objectivo o desenvolvimento de ensaios experimentais em vigas de perfil comercial, foi elaborada a candidatura de um projecto de Investigação e Desenvolvimento, intitulado “Lateral Buckling of Steel Beams Under Fire Conditions”, financiado pelo Ministério da Ciência e da Tecnologia, o que tornou possível a constituição de todo o equipamento que serviu de base a este trabalho. Neste caso construiu-se um “setup” com as vertentes térmica e estrutural necessárias para ensaiar estruturas em situação acidental de incêndio. Paralelamente foram desenvolvidos vários ensaios numéricos do fenómeno de encurvadura lateral a elevadas temperaturas com um programa de análise não linear geométrica e material, como são exemplo os programas SAFIR, ANSYS e Cosmos/M, os quais permitiram validar os restantes resultados e justificar a necessidade da revisão de algumas formulas simplificadas que o Eurocódigo 3 apresenta, nomeadamente as que dizem respeito à determinação da resistência de vigas à encurvadura lateral, em situação de incêndio. No final é apresentada a validação de uma proposta de cálculo simples para verificação de elementos estruturais à encurvadura, que se propõe em alternativa à proposta apresentada pelo Eurocódigo 3. In this thesis a numerical and experimental validation of the lateral torsional buckling phenomenon of steel I beams under fire conditions is presented. A set of experimental destructive tests were made in several I beams profiles for the buckling moment resistance determination. The fire effect as an active element may produce a severe reduction in structural strength. The numerical simulation of this phenomenon was done by means of a finite element code with non linear material and geometrical behaviour, based on elevated and constant temperatures. The structural actions under fire conditions, the material behaviour regarding its mechanical and thermal properties variation with temperature and the non linear behaviour of structures were also studied.. Having in mind the development of experimental tests in the commercial profiles IPE100, a research project “ Lateral Buckling of Steel I Beams Under Fire Condition” has been financed by the Science and Technology Portuguese Ministry, helping us to build a thermal and structural set up for this propose. In parallel, several numerical simulations had been done by means of the material and geometrical non linear finite element code SAFIR, as well as, with other commercial codes, ANSYS and CosmosM. This lead us to the justification and the needed of reviewing some simple formulas in Eurocode regarding the lateral buckling behaviour of structures under fire conditions. Finally a validation of a new proposal for a simple model in lateral torsional buckling under fire conditions is presented, different from that used in Eurocode, that seams to give unsafe results.
