Análise térmica de perfis em aço protegidos e não protegidos sob ação do fogo

• Autor(a) principal: Oliveira, Pedro Nuno da Costa
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/17222
• topic: Análise térmica; Perfis em aço; Eurocódigos; Curvas de incêndio; Fator de massividade; Thermal analysis; Steel profiles; Eurocodes; Fire curves; Section factor

A construção em aço ocupa um lugar de destaque na construção de edifícios, no entanto, o aço é um material que quando submetido a um incêndio apresenta um comportamento negativo, uma vez que existe uma degradação progressiva das suas propriedades mecânicas, existindo uma probabilidade elevada de ocorrer o colapso prematuro da estrutura. Assim sendo, é fundamental existir um controlo e prevenção do incêndio, como por exemplo, pela utilização de placas de gesso de forma a reduzir o aquecimento dos perfis. Com base em modelos analíticos ou numéricos, é possível analisar a evolução da temperatura na secção transversal dos perfis em aço quando submetidos a cenários de incêndio. O objetivo principal deste trabalho consistiu na análise da evolução da temperatura na secção transversal de diferentes perfis em aço, protegidos por placas de gesso do tipo F e não protegidos, submetidos à ação do fogo. Para a determinação das curvas de evolução de temperatura foram utilizadas metodologias analíticas (Método Simplificado do Eurocódigo 3 - Parte 1-2 e o Método da Capacitância Global) e modelos numéricos (Método de Elementos Finitos). Foram estudados 44 perfis diferentes das gamas IPE, HEM, L e UAP sujeitos à ação do fogo segundo as curvas de incêndio nominais ISO 834, de Elementos Exteriores e de Hidrocarbonetos, tendo-se realizado um total de 396 análises térmicas para perfis não protegidos e 132 para perfis protegidos. Inicialmente, realizaram-se análises térmicas dos perfis não protegidos através dos dois métodos analíticos, com o intuito de identificar as diferenças entre os dois métodos. Seguidamente, utilizou-se o método numérico para realizar análises térmicas aos mesmos perfis para estudar a validade dos métodos analíticos no que diz respeito à consideração de uma distribuição de temperaturas constante na secção transversal dos perfis não protegidos. Para formular conclusões relativas ao benefício da utilização dos painéis de gesso como proteção, realizaram-se análises térmicas para os mesmos perfis protegidos com placas de gesso, com uma espessura de 20 mm, através do método numérico. De forma geral, os dois métodos analíticos utilizados são concordantes e o desenvolvimento das temperaturas na secção transversal dos perfis não protegidos diminuiu com a diminuição do fator de massividade dos perfis. No entanto, os gradientes térmicos na secção transversal do perfil aumentaram com o aumento do tamanho dos mesmos. A utilização de placas de gesso mostrou ser uma boa solução na proteção contra incêndios, diminuindo drasticamente as temperaturas na secção transversal do perfil. Para os perfis protegidos, o desenvolvimento de temperaturas na secção transversal diminui com o aumento do tamanho de perfil.