Publicação: Análise numérica do comportamento estrutural de painéis pré-moldados Tilt-Up em situação de incêndio
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO
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Coorientador
Castilho, Vanessa Cristina de
Resumo
Em resposta aos efeitos dos incêndios, estudos vêm sendo realizados em elementos construtivos
e estruturais nesta condição, visando evitar ou, ao menos, diminuir os danos causados pela
exposição ao fogo. De modo a ampliar as pesquisas sobre o tema, este trabalho tem como
objetivo estudar a estabilidade de painéis de concreto pré-moldado Tilt-Up em situação de
incêndio por meio de modelagem computacional pelo Método dos Elementos Finitos
utilizando-se o software ANSYS. Algumas características predominantes em sistemas
construtivos como os painéis Tilt-Up utilizados em grandes galpões industriais requerem
cautela quando expostos ao fogo. O uso da edificação e a estabilidade desses painéis são
exemplos disso e devem ser verificados em relação ao incêndio. Enquanto o uso da edificação
pode tornar o ambiente ideal para a propagação do fogo, a estabilidade é motivo de preocupação
diante dos elevados índices de esbeltez das paredes, bem como da possibilidade de alteração de
suas condições de contorno. Dessa forma, a partir do procedimento de análise numérica desta
pesquisa, inicialmente, são definidos os perfis de distribuição de temperatura ao longo da
espessura do elemento de modo a validar a análise térmica. São abordados, também, aspectos
sobre as tensões térmicas em estruturas devido à variação de temperatura não linear, além da
implementação do comportamento físico não linear do concreto no ANSYS. A abordagem
sobre as tensões térmicas mostra a tendência de distribuição destas tensões ao longo da seção
transversal da estrutura em uma análise termomecânica. Em seguida, é realizado um estudo
desses painéis em situação de incêndio, variando-se a resistência à compressão do concreto, a
excentricidade do carregamento e a modelo da curva de incêndio, a fim de avaliar o seu
desempenho estrutural. Os resultados mostram redução nos deslocamentos e alteração no
comportamento das tensões normais ao longo da espessura dos painéis com o aumento da
resistência à compressão do concreto. O valor da carga axial aplicada intensifica o arqueamento
dos painéis, as tensões e as reações de apoio, enquanto o efeito de uma excentricidade
relativamente pequena não impacta o seu desempenho estrutural. A fase de resfriamento, por
sua vez, implica em diminuição dos deslocamentos dos painéis e maior absorção dos esforços.
Além disso, conclui-se que o painel com 10 metros de altura resiste ao TRRF de 60 min exigido
por norma.
Abstract
In response to the effects of fires, studies have been carried out on constructive and structural
elements under this condition, aiming to avoid or, at least, reduce the damage caused by the fire
exposure. In order to expand research on such subject, this work aims to study the stability of
Tilt-Up precast concrete panels under fire condition through computational modeling by the
Finite Element Method using the ANSYS program. The building use and the stability of these
walls require caution when exposed to fire and must be checked. While the building use can
make the environment ideal to spread the fire, stability is a matter of concern, given the high
levels of slenderness ratio of the walls, as well as the possibility of changing their boundary
conditions. Thus, from the numerical analysis procedure of this research, initially, graphics of
the temperature distribution as a function of the wall thickness are defined in order to validate
the thermal analysis. Aspects of thermal stresses in structures due to non-linear temperature
variation are also addressed, in addition to the implementation of the non-linear physical
behavior of concrete in ANSYS. The approach on thermal stresses shows the distribution trend
of these stresses as a function of the structure cross section in a thermomechanical analysis.
Then, a study of these panels under fire condition is carried out, varying the compressive
strength of the concrete, the eccentricity of the load and the fire curve model, in order to evaluate
their structural performance. The results show a reduction in displacements and changes in the
normal stresses behavior as function of the panels thickness as the compressive strength of the
concrete increases. The value of the applied axial load intensifies the bending of the panels,
stresses and support reactions, while the effect of a relatively small eccentricity does not impact
their structural performance. The decay phase implies a decrease in panel displacements and
greater absorption of internal forces. In addition, it is concluded that the 10-meter-high panel
resists the TRRF of 60 min required by the standard.
Palavras-chave
Painéis Tilt-Up, Tilt-Up Panels, Concreto Pré-moldado, Precast Concrete, Incêndio, Fire, Desempenho estrutural, Structural performance, Análise numérica, Numerical analysis, Elementos finitos, Finite elements, ANSYS, ANSYS
Citação
SILVA, Ellen Cássia Cunha. Análise numérica do comportamento estrutural de painéis pré-moldados Tilt-Up em situação de incêndio. 2023. 163 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.453
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