Minerva, 6(2): 171-179 MODELOS NUMÉRICOS DE PILARES MISTOS CURTOS EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO... 171 MODELOS NUMÉRICOS DE PILARES MISTOS CURTOS EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO: ÊNFASE ÀS SEÇÕES TUBULARES CIRCULARES DE AÇO PREENCHIDAS COM CONCRETO Rodrigo Tadeu dos Santos Ronaldo Rigobello Jorge Munaiar Neto Departamento de Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia de São Carlos (USP), Avenida Trabalhador São-carlense, 400, CEP 13566-590, São Carlos, SP, Brasil, e-mails: santosrt@sc.usp.br, ronbello@sc.usp.br, jmunaiar@sc.usp.br Resumo Os pilares mistos de aço e concreto apresentam comportamento estrutural bastante satisfatório e reduzem o fenômeno denominado “spalling”, que pode ocorrer em elementos de concreto submetidos a elevadas temperaturas, em resposta ao efeito confinamento bastante pronunciado em seções tubulares circulares. Para esse mesmo elemento, ressalta-se também sua reduzida taxa de aquecimento por consequência da baixa condutividade térmica do concreto. A presente proposta de trabalho tem por objetivo principal modelar numericamente, em campo tridimensional, pilares mistos curtos com seções tubulares circulares de aço preenchidos com concreto submetidos ao incêndio-padrão proposto pela norma ISO 834:1999. A modelagem busca simular o comportamento estrutural em situação de incêndio observando a influência da elevação de temperatura na resistência e, em caráter apenas exploratório, no confinamento desses mesmos elementos. Para a modelagem numérica se utiliza o código computacional ANSYS ® V9.0, cujos resultados são comparados com valores obtidos por meio do código computacional STC v5.0. Palavras-chave: estruturas de aço, estruturas mistas de aço e concreto, pilares mistos, incêndio, análise numérica, análise não linear. Introdução A consideração do trabalho em conjunto dos elementos de aço e de concreto para a concepção de elementos mistos, como, por exemplo, as lajes mistas de aço e concreto, as vigas mistas de aço e concreto e os pilares mistos de aço e concreto, surgiu, inicialmente, como forma de proteção ao fogo e à corrosão dos elementos estruturais de aço, em que o concreto não possuía qualidade estrutural, contribuindo pouco para a resistência do elemento. Posteriormente, passou-se a considerar a contribuição do concreto na resposta estrutural desses mesmos elementos, garantindo considerável eficiência estrutural em termos de resistência e de rigidez. O elemento de aço (tubular) pode ser utilizado na forma de perfis laminados, soldados ou formados a frio, enquanto o concreto pode ser simples ou armado. Os pilares mistos preenchidos com concreto, quando analisados em temperatura ambiente, asseguram maior e mais adequada eficiência estrutural para fins de utilização em estruturas correntes. Tais elementos apresentam como vantagens a ausência de fôrmas, redução ou até mesmo a ausência de armaduras, redução da seção transversal, redução no consumo de material, aumento da área útil do pavimento e ganho na ductilidade do pilar. Atualmente, as pesquisas referentes às estruturas em situação de incêndio crescem de forma significativa no cenário mundial. Tal fato se justifica pela necessidade de avaliar o desempenho das estruturas quando estas são submetidas à ação térmica. O aumento gradativo de temperatura provoca alterações nas propriedades mecânicas dos materiais, fazendo com que ocorra redução de resistência e rigidez, podendo levar a estrutura ao colapso prematuro. No caso de pilares mistos de aço preenchidos por concreto, conforme Figura 1 extraída de De Nardin (2006), quando submetidos a ação térmica, além de apresentarem comportamento estrutural bastante satisfatório, reduzem ou mesmo evitam o fenômeno do “lascamento”, ou “spalling”, presente em elementos de concreto submetidos a elevadas temperaturas em virtude do efeito de confinamento do concreto imposto pelo tubo de aço.