Julho 2025 vol. 11 num. 1 - XV Encontro Científico de Física Aplicada

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Análise numérica termomecânica de estruturas expostas ao fogo

Numerical Thermomechanical Analysis of Structures Exposed to Fire

Neves, Natan Sian das ;

Artigo:

Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de estruturas de concreto em condição de incêndio. Para tanto, implementações numéricas são desenvolvidas baseada nas formulações do método de elementos finitos. Uma vez que as estruturas estão expostas ao fogo, as propriedades físicas e mecânicas dos materiais são afetadas. Além disso, os elementos estruturais de concreto apresentam reduções significativas na sua capacidade portante e da sua rigidez em consequência do aumento da temperatura. A análise numérica é realizada com base no módulo específico para análise termomecânica em condição de incêndio do programa computacional desenvolvido, denominado de NASEN, considerando a não linearidade geométrica, não linearidade do material e os efeitos dos gradientes térmicos associados em cada fibra da seção transversal. A metodologia de solução baseia-se no acoplamento sequencial de processos numéricos, onde se determina, primeiramente, a distribuição de temperatura no nível da seção transversal dos elementos e em seguida, realiza-se uma análise não linear estrutural. A experimentação numérica é direcionada pelo estudo de uma viga simplesmente apoiada de concreto armado e de aço sob ação do incêndio. A boa avaliação de desempenho do programa na solução para os casos propostos é comprovada pela comparação com as respostas experimentais e numéricas encontradas na literatura.

Artigo:

This work aims to study the behavior of concrete structures in fire conditions. For this, numerical implementations are developed based on formulations of the finite element method. Once the structures are exposed to fire, the physical and mechanical properties of the materials are affected. In addition, concrete structural elements show significant reductions in their bearing capacity and rigidity as a result of the increase in temperature. The numerical analysis is performed based on the specific module for thermo-structural analysis in fire conditions of the developed computer program, called NASEN, considering the geometric non-linearity, material non-linearity and the effects of the associated thermal gradients in each fiber of the cross-transversal. The solution methodology is based on the sequential coupling of numerical processes, where it is determined, first, the temperature distribution at the level of the cross-section of the elements and then, a non-linear structural analysis is performed. Numerical experimentation is guided by the study of a reinforced concrete and steel beam simply supported under the action of fire. The good performance evaluation of the program in the solution of the proposed cases is confirmed by the comparison with the experimental and numerical responses found in the literature.

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Palavras-chave: Modelo termo-estrutural, Concreto, Aço, Elementos finitos, Incêndio,

Palavras-chave: Thermo-structural model, Concrete, Steel, Finite elements, Fire,

DOI: 10.5151/xvecfa-2025032

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Como citar:

Neves, Natan Sian das; "Análise numérica termomecânica de estruturas expostas ao fogo", p. 175-179 . In: Anais do XV Encontro Científico de Física Aplicada. São Paulo: Blucher, 2025.
ISSN 2358-2359, DOI 10.5151/xvecfa-2025032

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