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ORCID:  http://orcid.org/0009-0007-0972-6085
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Análise numérica do comportamento estrutural de painéis pré-moldados Tilt-Up em situação de incêndio
Alternate title (s): Numerical analysis of the structural behavior of precast Tilt-Up panels under fire condition
Author: Silva, Ellen Cássia Cunha
First Advisor: Lima, Maria Cristina Vidigal de
First coorientator: Castilho, Vanessa Cristina de
First member of the Committee: Mesquita, Leonardo Carvalho
Second member of the Committee: Rocha, Fábio Martin
Summary: 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.
Keywords: 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
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETO
Subject: Engenharia civil
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: 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
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.453
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39070
Date of defense: 3-Aug-2023
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