Madres em aço com secção Z enformadas a frio em situação de incêndio

Abstract

Nos dias que correm, a projeção de estruturas cada vez mais leves e resistentes, por razões de ordem económica e/ou estética, tem levado os engenheiros a elegerem a solução metálica como a solução estrutural mais eficiente. Os perfis de aço estrutural presentes na construção encontram-se em três formas: (i) perfis laminados a quente; (ii) perfis soldados; (iii) perfis enformados a frio. Os perfis enformados a frio têm como característica a reduzida espessura das paredes da secção transversal, possibilitando a ocorrência de fenómenos de instabilidade (local de placa, distorcional e global). Os fenómenos de instabilidade, para este tipo perfis, são modos de colapso. No caso de incêndio (elevadas temperaturas) estes fenómenos são intensificados. A presente dissertação tem como objetivo aumentar o conhecimento do comportamento estrutural dos perfis enformados a frio em situação de incêndio, nomeadamente madres (vigas de cobertura) de secção Z. Para isso, é elaborada uma simulação numérica, com base em análises numéricas não lineares da resistência ao fogo das madres, através do programa de elementos finitos SAFIR. Na presente análise é avaliada ainda a influência das imperfeições geométricas e imperfeições estruturais (tensões residuais) na resistência última das madres. Os resultados obtidos são comparados com as cargas últimas fornecidas pelas prescrições do Eurocódigo 3.

Nowadays, the design of increasingly lighter and stronger structures, for economic and/or aesthetic reasons, has led engineers to select metal structures as the most effective structural solution. One can find structural steel profiles in three ways: (i) hot rolled profiles; (ii) welded profiles; (iii) cold formed profiles. Cold-formed profiles are characterized by a reduced cross section wall thickness, allowing the occurrence of instability phenomena (local plate, distortional and global). For this profiles type, the instability phenomena is a collapse mode. In case of a fire (high temperature) this phenomena is intensified. This dissertation aims to increase the knowledge of the structural behavior of cold-formed profiles in case of a fire, in particular purlins (roof trusses) of Z section. For this study, a numerical simulation was developed, based on non-linear numerical analysis to obtain the ultimate fire resistance of beams, through the finite element program SAFIR. In the present analysis is also evaluated the influence of geometric and structural imperfections (residual stresses) on the ultimate strength of purlins. The obtained results are compared with the ultimate resistance provided by the requirements of Eurocode 3.