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

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Estimativa do campo térmico de estruturas em situação de incêndio

Estimation of the Thermal Field of Structures Under Fire

Neves, Natan Sian das ;

Artigo:

Na área de estruturas em incêndio, os elementos estruturais sob a ação de altos gradientes térmicos, as propriedades termofísicas dos materiais se degradam e, consequentemente, a resistência do elemento é reduzida. Nesse contexto, o campo de temperatura na seção transversal torna-se importante para análise e verificação de projeto. Este artigo aplicou uma ferramenta computacional desenvolvida em ambiente MATLAB, chamada NASEN, para realizar análises térmicas bidimensionais da natureza não linear de elementos estruturais em condição de incêndio. A teoria básica do programa é baseada nos procedimentos de elementos finitos de Galerkin, tornando possível simular geometrias variadas com diferentes propriedades físicas em função da temperatura. Além disso, diferentes curvas de incêndio, como a ISO 834, paramétricas ou experimentais, podem ser inseridas no programa. Os casos de teste são baseados em estruturas de aço e/ou concreto. Para avaliar o desempenho do programa, soluções numéricas e dados experimentais disponíveis na literatura são utilizados. Em resumo, os resultados mostram uma boa correlação com as soluções de referência, direcionando uma boa calibração do programa desenvolvido para resolver os problemas propostos.

Artigo:

In the area of structures in fire, the structural elements under the action of high thermal gradients, the thermophysical properties of the materials degrade, and, consequently, the strength of the element is reduced. In this context, the temperature field in the cross-section becomes important for analysis and design verifications. This article applied a computational tool developed in MATLAB environment,called NASEN, to perform two-dimensional thermal analysis of the nonlinear nature of structural elements under fire condition. The basic theory of the program is based on Galerkin finite element procedures, making it possible to simulate varied geometries with different physical properties as a function of temperature. Also, different fire curves, such as ISO 834, parametric or experimental, can be inserted into the program. The test cases are based on steel and/or concrete structures. To evaluate the performance of the program, numerical solutions, and experimental data available in the literature are used. In summary, the results show a good correlation with the reference solutions, directing a good calibration of the program developed to solve the proposed problems.

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Palavras-chave: Método dos elementos finitos, Incêndio, Análise térmica, Aço, Concreto,

Palavras-chave: Finite element method, Fire, Thermal analysis, Steel, Concrete,

DOI: 10.5151/xvecfa-2025031

Referências bibliográficas
  • [1] YIN, J.; ZHA, X. X.; LI, L. Y. Fire resistance of axially loaded concrete filled steel tube columns. *Journal of Constructional Steel Research*, v. 62, n. 7, p. 723-729, 2006.
  • [2] NEVES, Natan Sian das; CAMARGO, Rodrigo Silveira; AZEVEDO, Macksuel Soares de. Advanced computer model for analysis of reinforced concrete and composite structures at elevated temperatures. *Revista IBRACON de Estruturas e Materiais*, v. 14, n. 4, p. e14410, 2021.
  • [3] RIBEIRO, J. C. L. *Desenvolvimento e aplicação de um sistema computacional para simulação via Método dos Elementos Finitos do comportamento de estruturas de aço e mistas em situação de incêndio*. Tese de doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas, UFMG, Belo Horizonte, MG, Brasil, 2009.
  • [4] PIERIN, I.; SILVA, V.; LA ROVERE, H. Thermal analysis of two-dimensional structures in fire. *Revista IBRACON de Estruturas e Materiais*, v. 8, n. 1, p. 25-36, 2015.
  • [5] NEVES, N. S. *Modelo computacional avançado para análise de estruturas sob ação de gradientes térmicos*. Mestrado, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2019.
  • [6] EN 1992-1-2. Eurocode 2: Design of concrete structures-part 1-2: General rules-structural fire design. European Standards, London, 2004.
  • [7] EN 1993-1-2. Eurocode 3: Design of steel structures-part 1-2: General rules-structural fire design. European Standards, London, 2005.
  • [8] ISO 834. Fire resistance tests-elements of building construction. *International Organization for Standardization*, Geneva, Switzerland, 1999.
Como citar:

Neves, Natan Sian das; "Estimativa do campo térmico de estruturas em situação de incêndio", p. 171-174 . In: Anais do XV Encontro Científico de Física Aplicada. São Paulo: Blucher, 2025.
ISSN 2358-2359, DOI 10.5151/xvecfa-2025031

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