Comportamento de elementos enformados a frio em situação de incêndio

Abstract

A presente dissertação tem como interesse aumentar o conhecimento do comportamento estrutural dos elementos enformados a frio na construção. Os elementos estruturais metálicos com secções de paredes finas enformadas a frio são correntes em edifícios devido à sua leveza e capacidade para suportar grandes vãos. A utilização destes perfis é muito comum como elementos de suporte. Os perfis enformados a frio são caracterizados por terem secções transversais esbeltas, com possibilidade de ocorrência de encurvadura local. Adicionalmente, a encurvadura lateral e a encurvadura distorcional são também modos de colapso muito comuns nestes elementos. Estes fenómenos de instabilidade intensificam-se quando os perfis são submetidos a temperaturas elevadas, tais como as que ocorrem num incêndio. Também as tensões residuais têm um papel importante na resistência destes elementos e têm origem essencialmente no processo de fabricação da chapa e da enformagem do perfil pretendido. O principal objetivo desta dissertação consiste num estudo do comportamento ao fogo de pilares e vigas, onde é avaliada a influência das imperfeições geométricas e das tensões residuais nas suas cargas últimas. No estudo presente é elaborado uma análise numérica da resistência ao fogo dos elementos estruturais, através dos programas de elementos finitos SAFIR e faixas finitas CUFSM, sendo os resultados comparados com as cargas últimas fornecidas pelas prescrições do Eurocódigo 3.

The purpose of this thesis is to increase the knowledge of the structural behavior of cold-formed elements in construction. Steel structural elements with thin walled cold-formed sections are common in buildings due to their lightness and capacity to support large spans. The use of these profiles is very common as support elements. The cold-formed profiles are characterized by slenderness cross-sections, with the possibility of occurring local buckling. Additionally, the lateral buckling and distortional buckling are also collapse modes that are very common in these elements. These instability phenomena are intensified when the profiles are subjected to high temperatures, such as those that occur in a fire. Also the residual stresses play an important role in the resistance of these elements and originate mainly in the manufacturing process of the plate and on the forming of the desired profile. The main objective of this thesis consists in a study of fire behavior of columns and beams, where the influence of geometric imperfections and residual stresses in their ultimate loads are evaluated. In the present study, a numerical analysis of structural elements’ resistance to fire is developed, using the finite element program SAFIR and the finite strip program CUFSM, hereby comparing the results with the ultimate loads provided by Eurocode 3 simplified rules.