Publicação
Simulação numérica de vigas de aço inoxidável sob incêndio e temperaturas elevadas
| Resumo: | Incêndios em áreas urbanas representam um risco significativo à vida humana, destacando a importância de analisar a resistência estrutural em altas temperaturas para prevenir colapsos. O aço inoxidável, amplamente utilizado em edificações por sua durabilidade e resistência à corrosão, pode apresentar colapso sob calor intenso. Para prever seu comportamento em situações de incêndio, a simulação numérica, especialmente o método dos elementos finitos (FEM), é uma ferramenta essencial. Este estudo utiliza o programa ANSYS para modelar as alterações nas propriedades mecânicas do aço inoxidável em altas temperaturas, contribuindo para o aprimoramento da segurança estrutural. A partir dos ensaios realizados nas amostras B1-B6 descritas por Fan et al. (2016), foram obtidos resultados da capacidade portante, resultados do campo de temperatura e resultados do tempo de resistência ao fogo. Na análise da capacidade portante, o gráfico de força versus deslocamento mostrou alta precisão do modelo numérico em comparação com o modelo experimental, com um erro médio inferior a 4%. Na validação térmica, as curvas numéricas apresentaram valores superiores aos experimentais devido a diferenças no isolamento térmico e na aplicação das condições fronteira em relação às condições reais dos ensaios. Para a validação do tempo de resistência (análise termomecânica), a curva de deslocamento em função do tempo revelou diferenças significativas nas amostras B3 à B6, atribuídas às discrepâncias térmicas previamente demonstradas. A amostra B2 mostrou boa aproximação com os resultados experimentais. Todas as amostras falharam por flexão no plano devido à presença de enrijecedores. No estudo paramétrico, foi analisada a influência das dimensões geométricas e dos subtipos de materiais na capacidade resistente das vigas em aço inoxidável. O aço austenítico 1.4301 apresentou a menor resistência, enquanto o duplex 1.4462 demonstrou possuir maior capacidade, embora com menor ductilidade. Nas análises térmicas, os materiais austeníticos e duplex tiveram comportamento semelhante, enquanto o ferrítico exibiu maior condução de calor. A espessura e a largura influenciaram mais a distribuição de temperatura do que a altura. Nas análises termomecânicas, foram aplicados níveis de carga de 0.2, 0.4 e 0.6 da carga máxima para avaliar o tempo de resistência ao fogo e a temperatura crítica de resistência das vigas. O aço austenítico 1.4571 apresentou a maior resistência, devido ao alto teor de níquel, enquanto o ferrítico 1.4016 mostrou menor desempenho (mais parecido com aço ao carbono). Os resultados destacam que a escolha do material e das dimensões geométricas influenciam diretamente a resistência ao fogo das vigas de aço inoxidável sob condições de incêndio, contribuindo para o desenvolvimento de estruturas mais seguras e eficientes. |
|---|---|
| Autores principais: | Zanoni, Andre Luiz |
| Assunto: | Fogo Aço inoxidável Simulação numérica Resistência ao fogo Método dos elementos finitos (FEM) |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Instituto Politécnico de Bragança |
| Idioma: | português |
| Origem: | Biblioteca Digital do IPB |
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