Análise térmica de estruturas de betão

Que métodos são utilizados na avaliação do desempenho estrutural ao fogo de vigas e pilares? Pode escolher entre vários procedimentos de cálculo de acordo com a EN 1992-1-2:

• Dados tabelados - disponíveis na aplicação IDEA StatiCa RCS desde a versão 10.1
• Métodos de cálculo simplificados - método da isotérmica 500°C, método das zonas
• Métodos de cálculo avançados

Desta vez, ignorámos os outros métodos simplificados e decidimos desenvolver o método de cálculo mais avançado que pode utilizar. E esse é a análise térmica (AT). Mesmo que encontre a análise mais avançada nas aplicações IDEA StatiCa, os fluxos de trabalho são mantidos tão simples quanto possível. Assim, o dimensionamento e a verificação normativa de estruturas de betão para resistência ao fogo é novamente muito simples.

Desempenho ao fogo de vigas e pilares de betão armado em poucos passos

Geometria

O(s) elemento(s) analisado(s) pode(m) ser vigas, pilares ou pórticos com secções transversais de qualquer forma.

Dados de incêndio e ações

Para executar uma análise térmica, é necessário definir primeiro os dados de exposição ao fogo. Classe de resistência ao fogo, humidade do betão, temperatura do elemento e quais as partes e faces do elemento analisado que estão expostas ao fogo.

Análise térmica

A análise térmica baseia-se na realização de uma transferência de calor não estacionária numa secção transversal (a temperatura varia no tempo). Relativamente às propriedades dos materiais do betão e da armadura e à gama de temperaturas, este método é não linear. A condição inicial é a temperatura do ambiente no tempo de acordo com o Eurocódigo 1991-1-2. 

De forma semelhante à análise geométrica e materialmente não linear (GMNA), implementada no IDEA StatiCa Member, o elemento analisado é dividido em secções que são discretizadas em elementos finitos, dentro dos quais é calculada a transferência de calor.

O resultado da análise térmica é um campo de temperaturas na secção transversal no instante indicado pela classe de resistência ao fogo (R 60, por exemplo). Essa distribuição de temperatura na secção transversal é utilizada para determinar as propriedades dos materiais do betão e da armadura e a deformação térmica. A degradação dos materiais respeita as tabelas indicadas no Eurocódigo EN 1992-1-2 ou pode ser definida pelo utilizador e guardada nos modelos.

Pode visualizar a distribuição da temperatura em vistas gerais ou detalhadas. 

Análise geométrica e materialmente não linear

Após a realização da análise térmica (AT), a análise geométrica e materialmente não linear (GMNA) é iniciada automaticamente, utilizando os resultados da análise térmica como estado inicial do elemento analisado. Os resultados da GMNA são tensões e deformações que são comparadas com os valores limite (degradados). 

Valores de tensão no betão à compressão (o betão à tração é excluído).

Valores de tensão na armadura

Disponível nas edições Expert e Enhanced do IDEA StatiCa Concrete and Prestressing.