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IBRACON Structures and Materials Journal • 2012 • vol. 5 • nº 4
Short steel and concrete columns under high temperatures
temperatura, devido ao sistema de prensa impedir essa evaporação
pelas extremidades dos pilares mistos, mesmo com a presença de
furos laterais nos tubos de aço que permitem a liberação do vapor.
Observa-se também, que para os pilares com maior diâmetro a
temperatura do concreto foi inferior, como pode ser observado no
pilar S63-60, que apresentou uma maior temperatura na superfície
do tubo de aço (figura [10]), porém uma menor temperatura no
núcleo de concreto (figura [12]).
Também é possível observar que houve um indicativo de que a
espessura do tubo de aço influenciou no aumento de temperatura
no núcleo de concreto (figura [13]).
As figuras [14] e [15] mostram as curvas do forno obtidas durante
os ensaios, em comparação com a curva ISO 834 para os tempos
de ensaio de 30 e 60min. Nota-se que as curvas obtidas nos en-
saios ficaram bem próximas à curva normalizada pela ISO 834.
6. Resultados numéricos
Foi utilizado o programa SuperTempcalc(ANDERBERG[2]) para
determinar a distribuição de temperaturas na seção transversal
dos pilares e comparar àquelas medidas nos ensaios experimen-
tais físicos.
Nessa análise numérica foram empregadas as curvas reais de
elevação de temperatura do forno obtidas durantes os ensaios ex-
perimentais. Os valores de condutividade térmica e calor específi-
co do aço e concreto em função da temperatura tiveram por base
a norma BS EN 1994[7] e [8]. Os valores adotados para emissivi-
dade e fator de convecção foram respectivamente 0,7 e 25W/m
2
.
A densidade do concreto adotada foi de 25kN/m
3
.
A figura [16] apresenta a distribuição de temperaturas na seção
transversal do modelo C6-30-1 como exemplo do que foi feito para
todos os modelos.
Nas figuras [17] e [18] encontram-se os gráficos de elevação da
temperatura com o tempo para os modelos com espessura do
tubo de 6mm, com 30 e 60 minutos de exposição às altas tempe-
raturas respectivamente.
Na figura [19], pode-se observar as temperaturas atingidas no aço,
na interface e no núcleo de concreto, através da análise numérica.
Observa-se que também neste gráfico é apresentado um indício
da influência da espessura do tubo na temperatura final do núcleo
de concreto.
7. Conclusão
Foi observado que a capacidade resistente dos pilares mistos so-
freu uma pequena redução quando foram submetido à altas tem-
peraturas. Isto aconteceu apenas para aqueles modelos que fo-
ram ensaiados nos tempos de 60 minutos, onde as temperaturas
no núcleo de concreto atingiram de 300ºC a 400ºC. Os pilares que
permaneceram no forno por 30 minutos tiveram sua capacidade
resistente praticamente inalterada quando comparados com os
pilares que ficaram em temperatura ambiente.
O comportamento força – deformação dos pilares mistos foi alte-
rado após exposição à altas temperaturas em relação aos mes-
mos pilares em temperatura ambiente, sendo mais evidente nos
ensaios de 60 minutos, os quais atingiram temperaturas mais
elevadas. Quando comparamos esses ensaios com os de tem-
peratura ambiente, as forças de escoamento e o limite de propor-
cionalidade foram menores para os pilares que foram submetidos
à alta temperatura, em relação aos mesmos pilares que ficaram
em temperatura ambiente, mas em compensação a capacidade
última teve um ligeiro aumento.
Figura 17 – Distribuição de temperaturas
na seção transversal do modelo C6-30-1
Figura 18 – Curvas de elevação da
temperatura para os modelos com espessura
do tubo de 6mm em 30 minutos de ensaio
Figura 19 – Curvas de elevação da
temperatura para os modelos com espessura
do tubo de 6mm em 60 minutos de ensaio