Efeitos da interação entre vigas e pilares mistos de aço e concreto em situação de incêndio.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Leite, Igor Charlles Siqueira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Beams; Columns; Composite steel-concrete structures; Estruturas de aço; Fire; Incêndio; Restrained beams; Steel structures; Structural behavior
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-03012024-105437/

Esta tese de doutorado estuda os efeitos das interações entre vigas e pilares de aço e mistos de aço e concreto, revestidos ou não contra o fogo, em vigas isoladas com restrições axiais e rotacionais e em pórticos bidimensionais em situação de incêndio. Nas análises estruturais, foram considerados os efeitos da não linearidade geométrica, não linearidade física e a variação das propriedades mecânicas do aço, do concreto e dos materiais de revestimento contra o fogo em função da temperatura. Na primeira parte do estudo, foram utilizados nas análises quatro materiais de revestimento contra o fogo, com os campos térmicos respectivamente validados com estudos teóricos e experimentais internacionais. A primeira parte do estudo consiste na análise de vigas isoladas, com variação nas restrições axiais e rotacionais nos apoios para simular que as mesmas estão apoiadas em pilares, no software ABAQUS. Foram estudados um total parametrizado de 330 modelos de vigas isoladas. A partir desses resultados, verificou-se, o nível de influência que as forças axiais teriam nos pilares circundantes (no caso das forças de compressão) e nas ligações (no caso das forças de tração), concluindo-se que em pilares com menores seções transversais, as forças axiais de compressão são preponderantes e devem ser avaliadas detalhadamente. No caso das ligações, poucos tipos de ligação são influenciados pela força de tração devido à ação de catenária, quando as ligações são revestidas contra o fogo, com o mesmo material utilizado na viga. Foi elaborado um estudo para determinar, de forma expedita, as forças de tração em ação de catenária e as forças de compressão na expansão da viga. A segunda parte do estudo consistiu na análise de pórticos bidimensionais, com a mesma parametrização utilizada na primeira parte do estudo. Foi verificado que vigas isoladas em situação de incêndio com restrições axiais e rotacionais possuem comportamento distintos quando elas estão inseridas em pórticos, principalmente em relação as forças axiais nos apoios. A última parte da tese estudou pórticos de dois e três pavimentos de aço ou mistos, com a inserção de pilares mistos como elementos de contraventamento do pórtico, totalizando 468 modelos. Verificou-se que, em diversos modelos, deve-se avaliar com cuidado as forças de tração e de compressão que surgem na interação entre pilares, pois as forças de tração podem causar flexão não prevista na fase de catenária da viga e as forças de compressão podem fazer com que haja instabilidade localizada na região das ligações. Verificou-se ainda que o comprimento efetivo dos pilares, em algumas situações pode ser considerado diferente do que é visto no código brasileiro. Em conclusão, o estudo oferece recomendações adicionais e diretrizes para engenheiros estruturais sobre como abordar questões relacionadas a pórticos de aço em situações de incêndio, com base nas análises computacionais realizadas no ABAQUS.