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IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 4
Short steel and concrete columns under high temperatures
1. Introdução
As estruturas perdem capacidade resistente quando expostas as
altas temperaturas. O aço reduz a resistência e rigidez com a ele-
vação da temperatura e o concreto, além de perdê-las, sofre redu-
ção de área, devido ao fenômeno chamado “spalling”.
O sistema misto composto por tubos de aço preenchidos com con-
creto, além de aumentar a capacidade resistente à temperatura
ambiente, permite um maior tempo de exposição a altas tempera-
turas, se comparado aos mesmos materiais avaliados separada-
mente. O concreto, por estar confinado, não sofrerá o fenômeno
chamado “spalling”, pois a parede do tubo de aço impede o des-
placamento do concreto, não reduzindo sua área. Mesmo o con-
creto estando micro fissurado, ele ajuda a retardar a deformação e
o aquecimento interno do tubo de aço carregado. O colapso desse
tipo de estrutura mista ocorre quando o aço e o concreto perdem
a capacidade resistente devido à redução da resistência e rigidez,
deixando de ser capaz de suportar o carregamento aplicado.
Em virtude de pesquisas realizadas na Europa e Estados Unidos,
chegou-se a conclusão de que a redução da capacidade resis-
tente dos pilares mistos quando expostos às altas temperaturas
depende dos seguintes fatores: tempo de exposição, temperatura,
Figura 1 – Curva de elevação da
temperatura com pré-aquecimento
Tabela 1 – Características dos modelos ensaiados e da carga aplicada durante os ensaios
Séries
D
(mm)
e
(mm)
D/e
f
y
(MPa)
t
(min)
N
fi,plRd
(kN)
Força aplicada
0.5·N
fi,plRd
(kN)
C 6-30-1
114,3
6,0
19,05
305,1
30
233,74
116,87
C 6-30-2
114,3
6,0
19,05
305,1
30
233,74
116,87
C 6-60-1
114,3
6,0
19,05
305,1
60
78,20
39,50
C 6-60-2
114,3
6,0
19,05
305,1
60
78,20
39,50
C 8-30-1
114,3
8,6
13,29
331,5
30
295,98
150,92
C 8-30-2
114,3
8,6
13,29
331,5
30
295,98
150,92
C 8-60-1
114,3
8,6
13,29
331,5
60
87,51
45,48
C 8-60-2
114,3
8,6
13,29
331,5
60
87,51
45,48
C 63-30-1
141,3
6,3
21,41
324,8
30
389,67
194,84
C 63-30-2
141,3
6,3
21,41
324,8
30
389,67
194,84
C 63-60-1
141,3
6,3
21,41
324,8
60
159,25
79,63
C 63-60-2
141,3
6,3
21,41
324,8
60
159,25
79,63
S 6-30
114,3
6,0
19,05
305,1
30
233,74
-
S 6-60
114,3
6,0
19,05
305,1
60
78,20
-
S 8-30
114,3
8,6
13,29
331,5
30
295,98
-
S 8-60
114,3
8,6
13,29
331,5
60
87,51
-
S 63-30
141,3
6,3
21,41
324,8
30
389,67
-
S 63-60
141,3
6,3
21,41
324,8
60
159,25
-
D – diâmetro externo (mm);
e – espessura do tubo (mm);
f – resistência característica do aço (MPa);
y
t – tempo
N – valor de cálculo da força normal de compressão em situação de incêndio, obtida com o programa computacional
fi,plRd
SuperTempcalc(ANDERBERG [2]).