Sistema misto de madeira e concreto: uma abordagem numérico e experimental para altas temperaturas Translated title: Timber and concrete composite system: a numerical and experimental approach for high temperatures

Abstract

RESUMO Este trabalho teve a finalidade de avaliar o perfil de temperatura em duas vigas mista de madeira e concreto com seção transversal T e sistema de conexão metálico submetida à altas temperaturas. O sistema de conexão, neste caso, foi efetuado por barras de aço comum, com 12,5 mm de diâmetro, igualmente espaçadas ao longo da interface madeira-concreto. A seção transversal T da viga foi composta por uma alma de madeira com dimensões 5 cm x 15 cm e mesa de concreto com 30 cm x 5 cm. Foi considerado para as vigas mistas um tempo de exposição ao fogo de 40 minutos. A simulação numérica foi realizada a partir da utilização do software ANSYS [1], versão 10.0. Os resultados das simulações numéricas foram comparados com os resultados experimentais de temperatura obtidos para as duas vigas mistas, as quais foram instrumentadas com termopares e submetidas à altas temperaturas em um forno horizontal de ensaios construído na EESC/USP para tal finalidade. Os resultados numéricos e experimentais apresentaram uma boa concordância neste caso. Como resultado, são apresentados os perfis de temperatura na seção transversal para vários tempos de aquecimento, assim como toda estratégia de modelagem numérica e os elementos finitos utilizados na determinação dos perfis de temperatura.

Translated abstract

ABSTRACT The aim of this work was the evaluation of the temperature profile in two composite timber and concrete beam with cross-section T and metallic connection system subjected to high temperatures. The connection system, in this case, was performed by use of steel bars with 12.5 mm diameter, equally spaced, along the concrete-timber interface. The cross section T of the beam consisted of a timber piece with dimensions 5 cm x 15 cm connected of a concrete slab with 30 cm x 5 cm. To the composite beams, a total time of fire exposure equal to 40 minutes was considered. The numerical modeling of the system was carried out using the ANSYS software [1], version 10.0. The results of numerical simulations were compared with the experimental results of temperature obtained by the two composite beam, which were instrumented with thermocouples and subjected to high temperature in a horizontal furnace constructed on EESC/USP for this purpose. The numerical and experimental results showed good agreement in this case. As a result, the temperature profiles are shown in cross section for various heating times and all numerical modeling strategy and the finite element used to determine the temperature profiles.