Resistência ao fogo de colunas tubulares quadrangulares e circulares em aço inoxidável axialmente comprimidas

Abstract

A presente dissertação resulta de um trabalho de investigação, cujo principal objetivo é o aumento de conhecimento relativo ao comportamento estrutural do aço inoxidável na construção. O aço inoxidável tem diversas características desejáveis num material estrutural, destacando-se a sua resistência à corrosão. Apesar do seu custo inicial elevado este pode ser compensado pelo facto de ter um custo de ciclo de vida baixo e adicionalmente poder necessitar de menor quantidade de material de proteção térmica. As colunas em aço inoxidável possuem, em grande parte das situações, secções transversais tubulares. Neste tipo de elementos a consideração da possibilidade de ocorrência de fenómenos de encurvadura como a encurvadura por flexão e, no caso de secções esbeltas, a encurvadura local é muito importante, já que estes fenómenos são agravados na presença de temperaturas elevadas. Este trabalho apresenta um estudo numérico do comportamento ao fogo de colunas tubulares, mais concretamente com secções quadrangulares e circulares de aço inoxidável quando submetidas a altas temperaturas e sujeitas a compressão axial. Este estudo numérico foi efetuado através do programa de elementos finitos SAFIR com o objetivo de avaliar a influência do tipo de aço, do tipo de classe e do tipo de secção transversal nos elementos tubulares sujeitos a altas temperaturas. Por fim, esses resultados numéricos foram comparados com a metodologia utilizada pelo EC3 bem como com outras propostas analisando também estatisticamente qual o grau de precisão das abordagens de dimensionamento

The present thesis is the result of a research work which has the main purpose of increasing the knowledge on the structural behaviour of stainless steel in construction. Stainless steel has several desirable characteristics for a structural material, being emphasized to its resistance to corrosion. Despite having a high initial cost, it could be paid off considering its low life cycle cost, in addiction it requires less thermal protection material. In most situations, stainless steel columns have tubular cross-sections. In columns it is important to consider the possibility of occurrence of buckling phenomena, such as flexural buckling, and, in the case of slender cross-sections, local buckling, which are aggravated in the presence of high temperatures. This work presents a numerical study on the behaviour of tubular columns to fire, more specifically, stainless steel columns with quadrangular and circular cross-sections when submitted to high temperatures and axial compression. This numerical analysis was performed using the finite element program SAFIR, with the purpose of evaluating the influence of the steel type, the cross-section classification and the type of cross-section of the tubular elements subject to high temperatures. Finally, these numerical results are compared with the EC3 methodology and with other proposals. This analysis on the accuracy of the different proposals was also performed statistically.