Análise numérica não linear do comportamento termomecânico em pilares de concreto armado em situação de incêndio

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Jansen, Rafael Felipe
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia civil; Método dos elementos finitos; Concreto - Propriedades térmicas; Concreto armado; Engenharia de proteção contra incêndio; Falhas estruturais
• Link de acesso: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/18330

Estruturas em concreto armado sofrem alterações significativas em suas propriedades físicas, químicas e mecânicas, quando submetidas à ação do fogo. A temperatura interna dos elementos estruturais em situação de incêndio influencia diretamente a distribuição de tensão e atenua a amplitude do desempenho e tem sua resistência mecânica reduzida, principalmente devido à mudança de comportamento do material. A análise do desempenho de um elemento estrutural em temperatura elevada exige o conhecimento da evolução dos gradientes térmicos e do fluxo de calor no seu interior. Desta forma, foram levados em consideração os fatores que governam a resposta estrutural dos elementos em função da temperatura. O objetivo deste trabalho foi a realização de uma análise numérica do comportamento combinado termomecânico transiente considerando diversos fenômenos desprezados em análises simplificadas como a não linearidade geométrica, não linearidade das propriedades térmicas e mecânicas dos materiais e o efeito da dilatação térmica, apresentado em um modelo tridimensional não linear, para pilares curtos em concreto armado em situação de incêndio, através de modelagem estrutural em elementos finitos no programa computacional ABAQUS. Foi utilizado o modelo constitutivo de plasticidade com dano para o comportamento do concreto, conhecido como Concrete Damaged Plasticity (CDP), as propriedades de resistência e deformação do aço em temperaturas elevadas foram obtidas a partir da relação tensão-deformação especificadas no Eurocode 2. O modelo numérico térmico e termomecânico em elementos finitos apresentou boa correlação com os resultados de ensaios experimentais e numéricos disponíveis na literatura. Para um fluxo unidirecional de calor, com cobrimento mínimo de 2,5 cm representou uma redução de temperatura de 63,63% para um incêndio de 30 minutos, 50,63% para 60 minutos, 43,76% para 90 minutos e 39,26% para 120 minutos. O diagrama de carga-deslocamento indica uma concordância significativa de 9,65% para carga final, entre o ensaio experimental e a simulação numérica para 300°C. A diferença na redução da capacidade de carga do pilar com 700°C de exposição ao fogo foi de 31,13% quando comparado com o mesmo pilar sem carga de fogo