Advanced numerical evaluation of steel structures performance under high temperatures.

Programa de P?s Gradua??o em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Esta disserta??o tem como objetivo a avalia??o num?rica do desempenho de estruturas de a?o quando submetidas ? situa??o de inc?ndio. Quando expostos ? temperaturas elevadas, os elementos estruturais tem sua capacidade resistente comprometida, pois as caracter?sticas f?sicas e de resist?ncia dos materiais empregados nas estruturas se deterioram com o aumento de temperatura, acarretando numa perda consider?vel da sua capacidade resistente e da sua rigidez. Neste cen?rio, foram desenvolvidos dois m?dulos adicionais ao programa CS-ASA: o primeiro destinado ? obten??o do campo de temperaturas a n?vel de se??o transversal de elementos em a?o; j? o segundo ? respons?vel pela an?lise num?rica de segunda ordem inel?stica de estruturas de a?o sujeitas ? temperaturas elevadas. Um elemento finito geometricamente n?o linear ? utilizado na discretiza??o do sistema termoestrutural e o modelo de fibras ? usado na discretiza??o da se??o transversal do perfil met?lico. O estudo do comportamento inel?stico dos elementos estruturais seguem os fundamentos b?sicos propostos pelo M?todo da R?tula Pl?stica Refinado (MRPR) acoplado ao M?todo da Compatibilidade de Deforma??es (MCD). Por fim, os exemplos s?o apresentados em tr?s grupos: an?lise t?rmica; curvas de intera??o normal-momento; e an?lise termomec?nica de vigas, pilares e p?rticos. Os resultados obtidos s?o comparados com os resultados da literatura, apresentando boa concord?ncia para todos os casos.This dissertation concerns the inelastic behavior modeling of steel structures when subjected to fire conditions. When exposed to high temperatures, the structural elements have their bearing capacity compromised because the physical characteristics and material resistance used in the structures deteriorate during exposure to fire, resulting in a considerable loss of strength and stiffness. In this scenario, two additional modules were developed to CS-ASA program: the first provide the temperature distribution at the cross section level of steel elements; the second is responsible for the second order inelastic numerical analysis of steel structures subjected to high temperatures. A geometrically nonlinear finite element is used in thermo-structural discretization system and the fiber model is used in cross section discretization of steel shape. The study of inelastic behavior of structural elements follow the fundamentals proposed by the Refined Plastic Hinge Method (RPHM) coupled to the Strain Compatibility Method (SCM). Finally, the examples are presented in three groups: thermal analysis; interaction diagrams axial force-bending moment; and thermomechanical analysis of beams, columns and plane frames. The results obtained are compared with published results showing good agreement in all cases