Resistência ao fogo de vigas-colunas tubulares em aço inoxidável

Abstract

A presente dissertação teve como principal objetivo aumentar o conhecimento do comportamento estrutural de elementos em aço inoxidável em situação de incêndio de modo a melhorar as regras de dimensionamento existentes. A utilização do aço inoxidável para fins estruturais tem vindo a aumentar por apresentar diversas vantagens relativamente ao aço carbono, tal como ter uma vida útil mais elevada resultando num custo de ciclo de vida inferior apesar de apresentar um custo inicial mais elevado. Assim, o aço inoxidável pode tornar-se uma solução competitiva. Esta dissertação apresenta um estudo numérico paramétrico sobre a resistência de vigas-colunas em aço inoxidável, considerando secções tubulares quadrangulares e circulares sujeitas a esforço axial de compressão mais momento fletor a altas temperaturas. As análises numéricas foram realizadas recorrendo ao programa de elementos finitos SAFIR com análises material e geométrica não lineares com imperfeições com o objetivo de avaliar a influência dos seguintes parâmetros: diagrama de momento fletor, classe de secção transversal (1 a 4), temperatura e esbelteza do elemento. Finalmente, com o objetivo de validação e verificação de diferentes formulações de cálculo foram realizadas comparações entre os resultados obtidos numericamente e as diferentes propostas de cálculo baseadas no Eurocódigo 3 incluindo também um estudo estatístico.

This thesis aimed to increase the knowledge of the behaviour of stainless steel structural elements in case of fire, with the main goal of providing an insight on the safety level of different existing design rules The use of stainless steel for structural purposes has increased due to the several advantages that it has over carbon steel, such as an higher service life resulting in a lower life cycle cost and in spite of the larger initial cost, so the stainless steel may become a competitive solution. This thesis presents a parametric numerical study on the resistance of stainless steel members, composed of square hollow sections and circular hollow sections, subjected to bending plus axial compression at elevated temperatures. The numerical analyses were performed using the finite element program SAFIR, with material and geometric non-linear analysis with imperfections, in order to evaluate the influence of the following parameters: bending moment diagram shape, cross section class (1 to 4), temperature and member slenderness. Finally, for validation and verification of different design formulations, comparisons were performed between the obtained numerical results and different design proposals based on Eurocode 3 prescriptions, which included also a statistical study.