Valdir Pignatta Silva | University of Sao Paulo (original) (raw)

Papers by Valdir Pignatta Silva

Engineering Structures, Nov 1, 2018

The thermal deformation of a reinforced concrete (RC) beam in case of fire, when prevented by the... more The thermal deformation of a reinforced concrete (RC) beam in case of fire, when prevented by the surrounding structure, induce axial forces and/or bending moments in the structural element changing its resistance. A few experimental studies on this subject address the analysis of simply supported beams, and, in some cases, when thermal restraint is imposed, the level of applied stiffness is not clearly quantified. Trying to fill this gap of knowledge, this paper reports a series of fire resistance tests on axially and/or rotationally restrained RC beams under flexural bending. The main objectives of this research were to verify the failure modes and fire resistance of the RC beams comparing the behavior of restrained with those unrestrained. Other important aspects analyzed were the evolution of temperatures in the cross section, the magnitude of the restraining forces and the vertical displacements developed. The results showed that the performance of RC beams can significantly be affected by the thermal restraint, since in some cases an increase of up to 100% in the fire resistance was registered.

Fire and Materials, Nov 23, 2010

The EN 1993-1-2 for fire design, does not take into account the case of steel elements embedded i... more The EN 1993-1-2 for fire design, does not take into account the case of steel elements embedded in walls, presenting only a formulation considering uniform temperature. Thus the thermal gradients observed within the cross-section are neglected. Proposed changes Eurocode EN 1993-1-2 Clause 4.2.5 The proposal consists of a new simplified calculation method to evaluate the temperature distribution on steel columns embedded in walls. The method is based on Finite Element Analysis and Fire Resistance Tests. Steel columns totally or partially embedded in walls, with the web perpendicular or parallel to the wall surface, were studied.

Communications in Computer and Information Science, 2020

Revista FLAMMAE, 2018

No Brasil, a segurança contra incêndio é pouco pesquisada e, não raramente, mal aplicada. A falta... more No Brasil, a segurança contra incêndio é pouco pesquisada e, não raramente, mal aplicada. A falta de pesquisa é ainda mais visível quando se tratam das hipóteses, exigências e limites de compartimentação. A compartimentação vertical e horizontal, ou seja, o ato de impedir que o fogo, caso se inicie, não se propague além do local de origem, são exigências que minimizam a ação do fogo, quer na proteção à vida, quer na do patrimônio. Apesar de fundamental na segurança contra incêndio, não há norma brasileira sobre esse tema. Há exigências de alguns Corpos de Bombeiros estaduais por meio de suas instruções técnicas. O objetivo deste trabalho é contribuir com a elaboração de uma futura norma brasileira, analisando as exigências internacionais e, mais do que isso, o avanço científico e os critérios adotados em diversos países e comparando ao que se tem no Brasil. Por se tratar de um tema longo de ser abordado, este artigo visará a compartimentação horizontal. Palavras-Chave: Incêndio. Compartimentação horizontal. Segurança contra incêndio.

Fire Technology, 2020

Although the fire resistance of various steel profiles has been predicted and presented in the li... more Although the fire resistance of various steel profiles has been predicted and presented in the literature, the effect of local buckling requires further research. This comprehensive study discusses this effect on the fire resistance of steel “I” slender cross-sections for uniform compression and simple bending cases. A numerical modelling analysis with SAFIR considering the ABNT NBR 14.323:2013 and Eurocode 3 Part 1-2 (2005) design rules is conducted. For the catalogue profiles, the standards are conservative for columns and beams for a temperature range between 600.00°C and 800.00°C and 400.00°C and 800.00°C, respectively. However, the results determined with the standards may be unsafe. The need for an improvement in the precision of the current standards is also discussed.

Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, 2018

Ultimate limit state curves of short reinforced concrete columns in fire situation are going to b... more Ultimate limit state curves of short reinforced concrete columns in fire situation are going to be presented in this paper. The authors created a code developed in Matlab. It makes a discretization of the cross sections of the columns and calculates the equilibrium integrals of them. The curves were plotted with the code considering the 500 °C isotherm method.

Current Opinion in Anesthesiology, 2016

The design of steel columns recommended by Brazilian standard NBR 8800:1986 was based on Eurocode... more The design of steel columns recommended by Brazilian standard NBR 8800:1986 was based on Eurocode 3 curves. The Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008, however, was based on the North American specification AISC. The North American and European curves although lead to similar results, their equations are very different. In this paper, detailed and didactic introduction on the behavior of columns is presented. Topics related to the classic buckling theory (bifurcation point), the effects of the geometric imperfections and of the material behavior are included. A simplified but interesting study of the stability of systems of rigid bars connected by springs based on the minimization of the total potential energy is presented. The buckling curve for elastic materials is derived and comparisons between several curves are presented.

In this paper is discussed the influence of the end conditions in composite cold-formed steel box... more In this paper is discussed the influence of the end conditions in composite cold-formed steel box section and concrete over masonry in fire situation. 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.

ABSTRACT É notório o interesse dos arquitetos por estruturas de aço. Apesar de ser um antigo mate... more ABSTRACT É notório o interesse dos arquitetos por estruturas de aço. Apesar de ser um antigo material estrutural, no Brasil, o aço ainda é considerado, por muitos, inovador. No entanto, a experiência dos autores, que há décadas colaboram com arquitetos ou graduandos de arquitetura, na concepção de projetos, mostra a pouca formação recebida nos bancos escolares sobre o assunto. Este livro tem o objetivo de contribuir com a difusão do conhecimento sobre o tema, apresentando noções básicas sobre a tecnologia do material e a concepção estrutural. O livro é dividido em duas partes. A primeira trata dos aspectos tecnológicos, de domínio dos engenheiros metalurgistas e químicos. Aborda temas tais como fabricação do aço, produtos disponíveis no mercado brasileiro e proteção contra a corrosão. Procura-se passar de forma simples, um conteúdo que permita a compreensão do que é o material aço, sua aplicação e cuidados a serem tomados visando sua durabilidade. Dessa parte do livro consta, também, um item relativamente novo no Brasil, a proteção contra incêndio. Em vista do avanço da engenharia de segurança contra incêndio, esse item futuramente terá intensa participação do engenheiro de estruturas, mas, por enquanto, os autores acharam, a bem da simplicidade, manter a abordagem mais tradicional, vista ainda do ponto de vista tecnológico. A segunda parte, sobre aspectos de concepção, de domínio dos engenheiros estruturistas, objetiva fornecer ao arquiteto informações básicas para a correta concepção de estruturas simples de edifícios. A partir dessas soluções, o arquiteto, à medida que pratique, poderá extrapolá-las às estruturas mais complexas. Incluem-se, também, algumas ferramentas inéditas para o pré-dimensionamento de pilares e vigas. O trabalho em conjunto com o engenheiro é sempre desejável, mas, o arquiteto, desde o início de sua criação, deve direcionar a solução para algo viável do ponto de vista estrutural.

Os pilares de aço quando expostos à elevação de temperatura apresentam reduções de suas proprieda... more Os pilares de aço quando expostos à elevação de temperatura apresentam reduções de suas propriedades mecânicas, exigindo um dimensionamento específico para resistirem a um determinado tempo de ação ao fogo. As atuais normas de dimensionamento em incêndio consideram aquecimento uniforme na seção e desprezam os efeitos das restrições às deformações térmicas. No entanto, paredes ou pavimentos (superior ou inferior, por meio das lajes) impõem condições de compartimentação das chamas e restrições axiais ao pilar, alterando consideravelmente o tempo de resistência ao fogo do pilar. O presente trabalho tem por objetivo analisar por meio do código ANSYS, modelos numéricos de pilares de aço biarticulados com seção tipo I, sob incêndio-padrão, em contato com paredes de compartimentação considerando diferentes disposições, restrição axial aos deslocamentos (livre, parcial ou total) e imperfeições globais. O colapso do pilar comprimido, considerando os efeitos do gradiente térmico, das restrições axiais e das imperfeições globais, será balizado por um fator de redução obtido por meio da relação entre a carga de colapso em situação de incêndio (caracterizada por deslocamentos assintóticos) e carga de colapso a temperatura ambiente, com vistas inclusive a avaliar os resultados obtidos por meio das prescrições normativas. Palavra-chave: Pilar de aço, restrição axial, incêndio, análise térmica, análise numérica.

Usualmente empregados em edificações correntes na construção civil, os pilares de aço são element... more Usualmente empregados em edificações correntes na construção civil, os pilares de aço são elementos estruturais que, quando expostos a elevadas temperaturas, apresentam penalizações em sua capacidade resistente em resposta às reduções na resistência ao escoamento e no módulo de elasticidade do material. Atualmente, a norma brasileira e a norma europeia sobre dimensionamento de estruturas de aço em situação de incêndio apresentam um método simplificado que considera aquecimento uniforme na seção e desconsidera os efeitos da restrição à deformação axial. As paredes e pisos (superior ou inferior) impõem a compartimentação das chamas e restrições axiais aos pilares, alterando consideravelmente o comportamento do pilar em situação de incêndio. O presente trabalho tem por objetivo analisar, utilizando o pacote ANSYS, modelos numéricos de pilares de aço biarticulados, com seção transversal tipo I, sob incêndio-padrão, com diferentes disposições de paredes de compartimentação, restrição axial aos deslocamentos (livre, parcial ou total) e imperfeições globais. O colapso do pilar comprimido, considerando os efeitos do gradiente térmico, das restrições axiais e das imperfeições globais, será balizado por meio de resultados obtidos com base nos efeitos provocados pela carga de colapso em situação de incêndio (caracterizada por deslocamentos assintóticos) cujos valores se comparam aos efeitos provocados pela carga de colapso em temperatura ambiente, com vistas a contribuir futuramente com revisões das prescrições normativas atuais.

Neste trabalho são apresentados resultados de análises numéricas, em contextos térmico e estrutur... more Neste trabalho são apresentados resultados de análises numéricas, em contextos térmico e estrutural, para a situação de incêndio, feitas em uma viga constituída por perfil formado a frio de aço, com seção transversal em forma de caixão, sob laje de concreto e sobre alvenaria. Inicialmente, se faz a análise térmica empregando o programa computacional sueco Super Tempcalc (TCD v5.0), por meio do qual se obtém o redutor de momento fletor resistente, em função do tempo de exposição ao fogo. Em seguida, por meio do programa ANSYS v9.0 são realizadas análises térmicas, estruturais e termoestruturais, considerando-se diversas situações de vínculo nos apoios da viga, bem como no contato da mesma com a laje.

Os sistemas de cobertura empregando perfis de aço são amplamente aplicados em edificações industr... more Os sistemas de cobertura empregando perfis de aço são amplamente aplicados em edificações industriais e depósitos. Em algumas dessas edificações, os fechamentos laterais, incluindo os pilares que os sustentam, têm a função de impedir a propagação de um incêndio para a vizinhança. Em muitas situações correntes, as Instruções Técnicas de Corpos de Bombeiros e a ABNT NBR 14432:2001 dispensam a verificação das estruturas de edifícios industriais em situação de incêndio. Há outras em que a verificação é exigida, porém as coberturas de aço podem ser dispensadas, desde que seu colapso não prejudique a estabilidade dos pilares e dos fechamentos. Em incêndio, a cobertura deforma-se pelo aquecimento, em uma geometria semelhante a uma catenária, provocando forças horizontais nas extremidades superiores dos pilares. Assim, mesmo coberturas simplesmente apoiadas poderão levar o fechamento ao colapso, portanto, deveriam ser revestidas contra fogo. Devido às pequenas dimensões dos elementos que a compõe, o revestimento é praticamente inviável, criando dessa forma um problema quase insolúvel na prática de projeto. Este trabalho apresenta um método alternativo com base em literatura estrangeira, em que se consideram os esforços horizontais nos pilares, que devem ser resistidos por eles e pelas conexões às fundações. O ponto crítico é o dimensionamento dessas conexões que, mesmo que sejam inicialmente idealizadas como rótula, devem absorver momentos fletores nesse novo cenário de carregamentos. O objetivo deste trabalho será detalhar esse procedimento, adaptá-lo às normas brasileiras e aplicá-lo a um estudo de caso. Palavras-chave: estruturas de aço; situação de incêndio; colapso plástico de pórticos.

O presente trabalho tem como proposta analisar numericamente o comportamento de pilares de aço em... more O presente trabalho tem como proposta analisar numericamente o comportamento de pilares de aço em situação de incêndio considerando o gradiente de temperatura devido ao contato do pilar com paredes de alvenaria. É aqui estudado um caso de paredes em contato com ambas as mesas de um pilar de perfil I, impondo imperfeição geométrica do tipo global. Foi observado como a amplitude e o sentido da imperfeição pode afetar o desempenho estrutural do elemento. Os campos de térmicos no perfil foram determinados segundo a curva de incêndio-padrão ISO 834 adotada pela normas brasileira e europeia de dimensionamento de estruturas em situação de incêndio. Na análise apresentada, o efeito da imperfeição geométrica fica mais evidente em resposta ao aumento da força aplicada. Os resultados também são avaliados para diferentes emissividades resultantes adotadas e podem alterar os valores de tempo de resistência ao fogo (TRF) obtidos numericamente.

Composite steel-concrete column design based on Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008 RESUMO O po... more Composite steel-concrete column design based on Brazilian standard ABNT NBR 8800:2008 RESUMO O potencial para uso de pilares mistos de aço e concreto no Brasil é grande. Na norma brasileira ABNT NBR 8800:2008 são indicados dois procedimentos alternativos para o dimensionamento desses pilares. Os autores do presente trabalho desenvolveram um código computacional, denominado CalcPM, o qual executa o cálculo da capacidade resistente dos pilares mistos de aço e concreto e apresenta os resultados de modo gráfico para os dois procedimentos indicados. O objetivo deste trabalho é descrever o código CalcPM e apresentar resultados com base nos dois modelos da norma brasileira para fins de comparação.

Engineering Structures, Nov 1, 2018

Fire and Materials, Nov 23, 2010

Communications in Computer and Information Science, 2020

Revista FLAMMAE, 2018

Fire Technology, 2020

Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, 2018

Current Opinion in Anesthesiology, 2016

In this paper the thermal analysis of the push out test of steel – concrete channel connections a... more In this paper the thermal analysis of the push out test of steel – concrete channel connections at elevated temperatures is carried out. The study takes into account numeric results generated by the program SuperTempcalc for two alternatives: protected and unprotected beams. Temperatures are proposed to be considered in determining the reduction factors of resistance and the impact of these results in determining the strength of the connection is evaluated. Finally, a simplified method for calculating the resistance of the connection is proposed, which considers defined temperatures in the concrete by the thermal analysis and is consistent with the formulations for calculating the resistanceof channel connections at room temperature and with the current formulation for stud connections at elevated temperatures provided by international codes.