Fire resistance of cold-formed steel columns with sigma cross-section

Ao longo dos últimos anos, tem-se verificado um uso crescente de elementos em aço enformado a frio (AEF) na construção, crescimento esse que impulsionou a criação de normas de dimensionamento específicas para este tipo de elementos. No entanto, ainda não foram estabelecidas normas de dimensionamento ao fogo direcionadas para elementos de AEF, situação em que o aumento de temperatura se faz acompanhar de uma degradação das propriedades mecânicas do aço, comprometendo assim a sua resistência à encurvadura. Apesar disso, a norma EN 1993-1-2 (2005), relativa ao dimensionamento ao fogo de estruturas metálicas em aço laminado a quente, permite a sua aplicação a elementos com secção de Classe 4, na qual se inserem a vasta generalidade das secções enformadas a frio. No entanto, esta aplicação pode conduzir a resultados não conservadores. Neste contexto, foi levada a cabo uma análise experimental e numérica em colunas de AEF com secção em sigma (Σ) sujeitas a altas temperaturas, com restrição à dilatação térmica. Foi estudada a influência da secção transversal e condições de apoio das colunas no seu comportamento estrutural, avaliando ainda o efeito dos reforços presentes na alma dos perfis na sua resistência ao fogo. A análise numérica foi realizada através do software de elementos finitos Abaqus, com o intuito de desenvolver modelos capazes de reproduzir os resultados obtidos experimentalmente. Os resultados obtidos sugerem que o aumento da rigidez axial das colunas conduza a um colapso prematuro face ao desenvolvimento das forças de restrição, enquanto colunas com menor rigidez axial apresentem maior sensibilidade ao aumento de temperatura e respetiva degradação das propriedades mecânicas. Quando comparado a secções com menos dobras, as colunas em Σ apresentaram um pior comportamento ao fogo, atingindo o colapso para menores temperaturas. A maior suscetibilidade à degradação das propriedades mecânicas nas dobras levou a uma perda significativa da rigidez das colunas, contribuído assim para a antecipação do seu colapso. Relativamente à modelação numérica, a introdução de imperfeições geométricas, rotulas com rigidez rotacional e de pequenas excentricidades na aplicação do carregamento permitiu a calibração dos modelos, permitindo assim a realização futura de estudos paramétricos