Axial buckling load of partially encased columns under fire

Partially encased columns have significant fire resistant. However, it is not possible to assess the fire resistance of such members simply by considering the temperature of the steel. The presence of concrete increases the mass and thermal inertia of the member and the variation of temperature within the cross section, in both the steel and concrete components. The annex G of EN1994-1-2 allows to calculate the load carrying capacity of partially encased columns, for a specific fire rating time, considering the balanced summation method. New formulas will be used to calculate the plastic resistance to axial compression and the effective flexural stiffness. These two parameters are used to calculate the buckling resistance. The finite element method is used to compare the results of the elastic critical load for different fire ratings of 30 and 60 minutes. The buckling resistance is also calculated by the finite element method, using an incremental and iterative procedure. This buckling resistance is also compared with the simple calculation method, evaluating the design buckling curve that best fits the results.

As colunas parcialmente embebidas com betão possuem elevada resistência ao fogo. No entanto, não é possível avaliar a resistência ao fogo de tais elementos simplesmente considerando a evolução da temperatura do aço. A presença de betão aumenta a massa, a inércia térmica do elemento e a variação de temperatura dentro da seção transversal, tanto no aço como nos componentes de betão. O anexo G da EN1994-1-2 permite calcular a capacidade resistente de colunas parcialmente embebidas com betão, para um tempo específico resistência ao fogo, considerando o método da soma pesada das componentes. Novas fórmulas serão utilizadas para calcular a resistência plástica à compressão axial e a rigidez à flexão efetiva. Estes dois parâmetros são utilizados para calcular a resistência à encurvadura. O método dos elementos finitos é utilizado para comparar os resultados da carga crítica elástica para diferentes classificações de resistência ao fogo, 30 e 60 minutos. A resistência à encurvadura também é calculada pelo método dos elementos finitos, por um processo incremental e iterativo. A resistência à encurvadura é também comparada com o método de cálculo simplificado, avaliando a curva de encurvadura que melhor se ajusta aos resultados.