The influence of end conditions on numerical models of cold formed steel and concrete composite beams in fire

Rigobello, R.; Almeida, S. J. C.; Munaiar Neto, J.; Malite, M.; Silva, V. P.

doi:10.1590/S1983-41952010000300007

Abstracts

In this paper is discussed the influence of the end conditions in composite cold-formed steel box section and concrete over masonry in fire situ- ation. The software ANSYS was used for numerical simulation of the composite beam. The end conditions are considered as fixed or pinned and axial restrained at the ends. Initially, numerical thermal analysis to determine the field of temperatures in the steel profile and the slab under ISO-fire are carried out. The heat flux between steel, concrete slab and masonry are considered. The structural analysis is carried through for evaluating the performance of the composite beam in fire. Both geometric and materials nonlinearities, as well as the variation of the stress-strain diagram of the materials in function of the temperature are considered. Finally, comparisons between the behavior of beams with fixed ends and pinned ends are shown as well as the reduction factors with the time of exposition to the fire are determined.

fire; structural analysis; numerical analysis; composite beams; cold-formed steel

Neste trabalho é discutida a influência da condição de vinculação de extremidade de vigas mistas de aço e concreto, sobre alvenaria, em situação de incêndio. O perfil de aço da viga é formado a frio, com seção transversal do tipo caixão. São consideradas situações de engastamento e rótula ideal para as extremidades da viga de interesse, em modelos numéricos elaborados por meio do código computacional ANSYS. Inicialmente, são realizadas análises numéricas de caráter térmico para a determinação do campo de temperaturas no perfil de aço e na laje, quando submetidos ao incêndio-padrão ISO 834. Em seguida, efetua-se o acoplamento termoestrutural para avaliação do desempenho do elemento em tempera- turas elevadas. Por fim, são apresentadas comparações de interesse entre situações de extremidades da viga considerando-as engastadas e rotuladas, bem como são determinados os redutores do esforço resistente em resposta ao tempo de exposição ao fogo.

incêndio; análise estrutural; análise numérica; vigas mistas; perfis formados a frio

The influence of end conditions on numerical models of cold formed steel and concrete composite beams in fire

R. Rigobello^I; S. J. C. Almeida^II; J. Munaiar Neto^III; M. Malite^IV; V. P. Silva^V

^IDepartamento de Engenharia Civil, Universidade de Aveiro, Portugal

^IIEscola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás, Brasil

^IIIPPG-GECON - Escola de Engenharia Civil, Universidade Federal de Goiás, Brasil

^IVGEOBIOTEC, Universidade de Aveiro, Portugal

^VLABEST, Universidade de Aveiro, Portugal

ABSTRACT

In this paper is discussed the influence of the end conditions in composite cold-formed steel box section and concrete over masonry in fire situ- ation. The software ANSYS was used for numerical simulation of the composite beam. The end conditions are considered as fixed or pinned and axial restrained at the ends. Initially, numerical thermal analysis to determine the field of temperatures in the steel profile and the slab under ISO-fire are carried out. The heat flux between steel, concrete slab and masonry are considered. The structural analysis is carried through for evaluating the performance of the composite beam in fire. Both geometric and materials nonlinearities, as well as the variation of the stress-strain diagram of the materials in function of the temperature are considered. Finally, comparisons between the behavior of beams with fixed ends and pinned ends are shown as well as the reduction factors with the time of exposition to the fire are determined.

Keywords: fire, structural analysis, numerical analysis, composite beams, cold-formed steel.

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10. References

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[10] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Projeto e Execução de Obras de Concreto Armado - Procedimento. NBR 6118, Rio de Janeiro, 2000.

Publication Dates

Publication in this collection
16 Sept 2014
Date of issue
Sept 2010

History

Accepted
27 June 2014
Received
26 Oct 2013

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[1] [01] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio - Procedimento. NBR 14323, Rio de Janeiro, 2000.

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