Abstract In this paper the production and characterization of compacted graphite iron alloys in ten chemical compositions is presented. The specimens were obtained through a foundry process performed by a gating system model developed in order to allow the incorporation of silicon, copper and tin. Hardness and tensile tests were performed, as well as microstructural evaluation. Additionally, the results related to the experimental investigation were compared to those obtained from a finite element method analysis. The results showed a correlation between the addition of silicon and the increase of ferrite and graphite count per mm2. Regarding copper and tin additions, the percentage increase of pearlite was associated with the reduction of graphite average size. Changes in chemical composition led to different values of ultimate tensile strength, yield strength and hardness, whose magnitude was mainly related to the amount of ferrite. Computer simulation was considered efficient in predicting these results.

Resumo Os elementos construtivos de aço sem proteção possuem baixa resistência ao fogo. Apesar disso, nos elementos mistos de aço e concreto, o revestimento de concreto, além da contribuição de rigidez para o sistema, reduz a quantidade de calor que chega ao elemento de aço aumentando assim a sua resistência ao fogo. Diante disso, o artigo tem como objetivo realizar um estudo numérico acerca do comportamento de pilares isolados de aço e mistos de aço e concreto em elevadas temperaturas, visando comparar o desempenho dos mesmos a partir da variação de parâmetros como rigidez da estrutura circundante, imperfeição geométrica inicial e fator de carga. Foi constatado que, em geral, a intensidade da imperfeição geométrica e da rigidez da estrutura circundante não afeta a resistência ao fogo de pilares de aço. Entretanto, a rigidez da estrutura circundante elevou o valor máximo das forças de restrição geradas. Em relação ao nível de carga, quando aumentado, diminuiu o tempo e a temperatura críticos.

Abstract The bare steel structural members have a low fire resistance. However, in steel and concrete composite members, the concrete encasement, besides the contribution to the stiffness of the whole system, reduces the amount of heat that reaches the steel profile, increasing the its fire resistance. The aim of this paper is to conduct a numerical study on the behavior of steel and steel and concrete composite columns in fire, in order to compare their performance based on the variation of parameters such as the stiffness of the surrounding structure, geometric imperfection and load ratio. It has been found that, in general, the intensity of the geometric imperfection and stiffness of the surrounding structure does not affect the fire resistance of steel and composite columns. However, the stiffness of the surrounding structure raised the maximum value of the restraining forces generate throughout the heating. Regarding the load ratio, when increased, the fire resistance and critical temperature decreased.

A incorporação do perfil de aço na laje de concreto, como ocorre nos pisos mistos de baixa altura (slim floor), garante revestimento contrafogo ao aço, melhorando o desempenho da viga de aço frente às ações da corrosão e do incêndio. Com a finalidade de avaliar o desempenhotérmico e estrutural desse sistema construtivo foram desenvolvidos modelos numéricos de vigas mistas de aço e concreto parcialmente revestidas com o uso do pacote computacional DIANA. No que diz respeito aos modelos constitutivos dos materiais, não foi possível representaras relações apresentadas no EUROCODE 4 e na ABNT NBR 14323:2013, por incompatibilidade dessas com o DIANA, sendo então adotadosmodelos alternativos. Em seguida, foram construídos modelos numéricos à temperatura ambiente e em temperatura elevada, contemplandoas opções disponíveis e convenientes para as relações constitutivas do aço e do concreto. Também foram avaliados parâmetros como: (a) onível de interação entre o aço e concreto, bem como (b) a melhor configuração para os parâmetros térmicos do concreto a fim de se obter umaresposta mais realista do comportamento das vigas pertencentes ao sistema slim floor em situação de incêndio.

The partial encasement of the steel beam in the concrete slab, as occurs on the slim floor constructional system, provides thermal protection which improves the behavior of the beam when exposed to fire. In order to evaluate the thermal and structural performance of the slim floor system, numerical models considering partially encased beams were developed using the FEM-based computational code DIANA. With respect to the constitutive models of the materials, it wasn't possible to represent the formulation presented in EUROCODE 4 or ABNT NBR 14323:2013, being replaced by alternative models. Numeric models were created at room and elevated temperature, which used some of the available options for the constitutive models of concrete and steel. Also, some parameters were analyzed such as: (a) the interaction rate between the steel and concrete and (b) the optimal combination of the thermal parameters, in order to obtain a more realistic response of the slim floor beams in fire.