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Érica Fernanda Aiko Kimura & Jorge Munaiar Neto Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 11, n. 51, p. 93-109, 2009 94 normas técnicas) após um determinado tempo. Para barras prismáticas, o fator de massividade é dado pela relação entre o perímetro exposto ao fogo (u) e a área total da seção transversal (Ag). A aplicação do fator de massividade por meio do método simplificado foi proposta para situações em que o aquecimento seja simétrico e uniforme. Nas situações em que não haja simetria ou uniformidade na propagação do calor no elemento estrutural, este método pode conduzir a resultados que podem não estar em concordância com aqueles que de fato venham a ocorrer na prática. No contexto deste trabalho, para a análise acoplada termo-estrutural, foram elaborados modelos tridimensionais, inicialmente para fins de obtenção e validação do campo térmico. Posteriormente, foram construídos modelos estruturais 3-D compatíveis com os térmicos para os quais foram transferidos os campos térmicos com distribuição não-uniforme de temperatura. Nos mesmos elementos também é aplicado um carregamento estático juntamente com a consideração de imperfeição geométrica global, obtida por meio de “análise de autovalor” com vistas a determinar os esforços resistentes de pilares de aço submetidos à ação térmica em ambientes compartimentados. As análises numéricas foram realizadas com base nas seguintes simplificações: ● a força de compressão é aplicada de forma centrada; ● o gradiente de temperatura é uniforme ao longo do comprimento; ● as vinculações em ambas as extremidades são do tipo apoio fixo na base e apoio móvel no topo. 2 ANÁLISE PURAMENTE TÉRMICA A temperatura dos gases aquecidos variou conforme a curva de incêndio-padrão proposta pela norma internacional ISO 834 [2]. Essa curva de temperatura dos gases é adotada tanto pela ABNT NBR14323:1999 como pelo EC3-1.2 [3] e, de acordo com sua formulação, a temperatura média do forno deverá ser monitorada e controlada de acordo com a equação 1. ( ) g θ (t)=345log 8t+1 +20 (1) A ação térmica na estrutura é descrita pelo fluxo de calor provocado pela diferença de temperatura entre os gases quentes do ambiente e os componentes da estrutura. O aumento da temperatura nos elementos estruturais, em conseqüência da ação térmica, causa redução da resistência, da rigidez e o aparecimento dos esforços solicitantes adicionais nas estruturas hiperestáticas. Na maioria das vezes, pode haver um colapso prematuro de um dado elemento estrutural (ou mesmo da estrutura), o que pode não garantir a desocupação total da edificação com o mínimo de segurança. A análise térmica realizada é do tipo transiente, a qual, por definição, é aquela que determina temperatura e outras grandezas térmicas em função do tempo, conforme citado em Regobello (2007) [4]. As propriedades térmicas fornecidas na estratégia numérica elaborada utilizando o código computacional ANSYS v9.0 e seus respectivos valores são citados: ● Constante de Stefan-Boltzmann: σ = 5,67 x 10 W/(mK) ● Emissividade: ε = 5,67·10 ● Coeficiente de transferência de calor por convecção: αc = 25W/mK (valor adotado pelo EC3-1.2 e pela ABNT-NBR 14323:1999). O valor de αc pode variar dependendo de fatores como a geometria e rugosidade da superfície, além da natureza do fluxo. ● Condutividade térmica: segue a variação em função da temperatura descrita pela equação 2. a a a θ λ =54300 λ =27,3 para ≤ θ ≤ θ a a 20°C 800°C 800°C 1200°C (2) ● Alongamento térmico: valores conforme conjunto de equações 3. Análise termo-estrutural de pilares de aço em situação de incêndio Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 11, n. 51, p. 93-109, 2009 95 − − − − − − Δ = θ + θ − Δ = Δ = θ − 5 8 4 a a 2 5 3 a l 1,2.10 0,4.10 . 2,416.10 l l 1,1.10 l l 2.10 6,2.10 l para θ ≤ θ ≤ θ ≤ a a a 20°C< 750°C 750°C< 860°C 860°C< 1200°C (3) ● Calor específico: valores conforme conjunto de equações 4. − − − = + θ − θ + θ = + − θ = + θ − = 3 2 6 3 a a a a a a a a a c 425 0,773 1,69.10 2,22.1

Análise termoestrutural de pilares de aço em situação de incêndio