Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio by Editora Blucher

As estruturas das ediﬁcações devem ser veriﬁcadas para a situação de incêndio por exigência de legislação estadual ou pelo Código de Defesa do Consumidor.

Introdução

2 Segurança contra incêndio

O autor dedica-se a pesquisar esse assunto há mais de 20 anos e reconhece a pouca difusão que o tema tem no meio técnico. Em vista disso e aproveitando-se da recém-publicada norma brasileira sobre projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio, resolveu contribuir com o engenheiro de estruturas escrevendo este livro.

PIGNATTA SILVA

Conteúdo

Valdir Pignatta Silva - Professor Doutor do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. - Autor de 7 livros e mais de 150 artigos publicados. - Membro de mais de uma dezena de comissões de estudo da ABNT sobre estruturas e estruturas em situação de incêndio.

O incêndio

Comportamento dos materiais estruturais

5 Segurança das estruturas em situação de incêndio

6 Tempo requerido de resistência ao fogo

7 Dimensionamento de vigas de concreto

8 Dimensionamento de lajes de concreto

9 Dimensionamento de pilares de concreto

10 Métodos alternativos de dimensionamento

No capítulo 1, apresentam-se alguns incêndios históricos e sua influência na legislação brasileira. No capítulo 2, discorre-se sobre a segurança contra incêndio nas edificações e os principais aspectos que interferem na segurança das estruturas. Os capítulos 3 e 4 são dedicados à modelagem simplificada do incêndio e ao comportamento dos materiais a altas temperaturas. Nos capítulos 5 e 6, apresenta-se a forma de se determinar ações e resistências na situação excepcional de um incêndio e o tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF). Seguem-se nos capítulos 7 a 9 os métodos simplificados e normatizados para o dimensionamento de lajes, vigas e pilares em incêndio. No capítulo 10, divulgam-se ferramentas para dimensionamento, alternativas às detalhadas na norma brasileira. No capítulo 11, incluem-se alguns exemplos de aplicação. Os anexos compreendem informações complementares aos capítulos do corpo principal do livro, alguns subsídios para pesquisadores e incluem-se dados para o dimensionamento de concreto de alta resistência conforme norma europeia.

Exemplos de aplicação

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CONCRETO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

Com base principalmente na norma brasileira ABNT NBR 15200:2012, nas Instruções Técnicas do CBPMESP e na norma europeia Eurocode 2 parte 1.2, discorreu-se sobre diversos tópicos de interesse para o correto projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio.

- Coordenador do programa de pós-graduação em engenharia civil da EPUSP (2003-2005).

PROJETO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO Conforme ABNT NBR 15200:2012 VALDIR PIGNATTA SILVA

- Vice-presidente da ALBRASCI Associação Luso-Brasileira para a Segurança contra Incêndio. http://www.lmc.ep.usp.br/people/valdir

Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio Valdir Pignatta Silva Lançamento 2012 ISBN: 9788521206842 Formato: 17x24 cm Páginas: 238

As estruturas das ediﬁcações devem ser veriﬁcadas para a situação de incêndio por exigência de legislação estadual ou pelo Código de Defesa do Consumidor.

Introdução

2 Segurança contra incêndio

PIGNATTA SILVA

Conteúdo

O incêndio

Comportamento dos materiais estruturais

5 Segurança das estruturas em situação de incêndio

6 Tempo requerido de resistência ao fogo

7 Dimensionamento de vigas de concreto

8 Dimensionamento de lajes de concreto

9 Dimensionamento de pilares de concreto

10 Métodos alternativos de dimensionamento

Exemplos de aplicação

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CONCRETO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

- Coordenador do programa de pós-graduação em engenharia civil da EPUSP (2003-2005).

PROJETO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO Conforme ABNT NBR 15200:2012 VALDIR PIGNATTA SILVA

- Vice-presidente da ALBRASCI Associação Luso-Brasileira para a Segurança contra Incêndio. http://www.lmc.ep.usp.br/people/valdir

Conteúdo 3

Valdir Pignatta Silva Professor doutor do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo www.lmc.ep.usp.br/people/valdir

Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio Conforme ABNT NBR 15200:2012

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Conteúdo 7

Conteúdo

Introdução ............................................................................................. 11

1.1 Incêndios históricos......................................................................... 11

1.2 Legislação e normatização brasileiras............................................. 16

1.3 Estruturas em incêndio................................................................... 17

Segurança contra incêndio.................................................................. 23

2.1 Considerações gerais....................................................................... 23

2.2 Compartimentação.......................................................................... 24

2.2.1 Isolamento de risco............................................................. 30

2.3 Resistência ao fogo.......................................................................... 32

2.4 Proteção ativa.................................................................................. 34

O incêndio ............................................................................................. 35

3.1 Introdução........................................................................................ 35

3.2 Incêndio-padrão............................................................................... 38

Comportamento dos materiais estruturais...................................... 41

4.1 Concreto ............................................................................................. 41

4.1.1 Resistência à compressão do concreto a altas temperaturas....................................................................... 41 4.1.2 Alongamento....................................................................... 46

4.1.3 Calor específico................................................................... 47

4.1.4 Condutividade térmica........................................................ 48

4.1.5 Densidade............................................................................ 49

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Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio

4.2 Aço

............................................................................................. 50

4.2.1 Resistência ao escoamento do aço e módulo de elasticidade de armadura passiva a altas temperaturas..... 50 4.2.2 Resistência ao escoamento do aço e módulo de elasticidade de armadura ativa a altas temperaturas......... 53

4.2.3 Diagramas tensão-deformação dos aços............................. 55

4.3 Resfriamento e pós-incêndio........................................................... 58

Segurança das estruturas em situação de incêndio....................... 61

5.1 Edifícios de baixo risco à vida......................................................... 61

5.2 Ações e segurança........................................................................... 63

5.2.1 Determinação dos esforços solicitantes............................. 64

5.2.2 Determinação dos esforços resistentes.............................. 67

Tempo requerido de resistência ao fogo.......................................... 69

6.1 Método tabular................................................................................. 70

6.2 Redutor de TRRF (método do tempo equivalente)........................ 70

Dimensionamento de vigas de concreto............................................

7.1 Método tabular para dimensionamento.......................................... 77

7.1.1 Vigas biapoiadas.................................................................. 78

7.1.2 Vigas contínuas e redistribuição de momentos.................. 78 7.1.2.1 Armaduras negativas............................................. 80

7.1.3 Armaduras de canto............................................................ 81

7.1.4 Redução de c1...................................................................... 81

7.1.5 Armaduras em várias camadas........................................... 83

7.1.6 Vigas com largura variável.................................................. 84

7.1.7 Armaduras ativas................................................................. 85

7.1.8 Revestimento....................................................................... 85

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7.2 Métodos alternativos....................................................................... 85

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Conteúdo 9

Dimensionamento de lajes de concreto............................................

8.1 Método tabular para dimensionamento.......................................... 87

8.2 Métodos alternativos....................................................................... 91

Dimensionamento de pilares de concreto........................................ 93

9.1 Método analítico para a determinação do tempo de resistência ao fogo de pilares............................................................................. 93 9.2 Método tabular geral para dimensionamento de pilares retangulares ou circulares............................................................... 96

9.3 Outras situações de pilares e tirantes............................................. 107

10 Métodos alternativos de dimensionamento..................................... 109

10.1 Métodos avançados.......................................................................... 109

10.2 Métodos simplificados...................................................................... 110

10.3 Lajes ............................................................................................. 112

10.3.1 Lajes maciças....................................................................... 112

10.3.2 Lajes nervuradas................................................................. 114 10.3.2.1 Lajes nervuradas à temperatura ambiente.......... 114 10.3.2.2 Lajes nervuradas em situação de incêndio.......... 114 10.4 Vigas ............................................................................................. 119

10.5 Pilares ............................................................................................. 123

11 Exemplos de aplicação......................................................................... 125 Anexo A Classificação das edificações e áreas de risco quanto à ocupação....................................................................................... 137 Anexo B Cargas de incêndio específicas (ABNT NBR 14432:2001)............. 141 Anexo C Incêndio natural compartimentado – curvas paramétricas............ 143 Anexo D Interação entre elementos estruturais............................................ 149

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Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio

Anexo E Método gráfico para dimensionamento de vigas de concreto armado ............................................................................................. 159 Anexo F Isotermas de seções transversais de pilares sujeitas ao incêndio-padrão nas quatro faces................................................... 219 Anexo G Concreto de alta resistência (CAR)................................................ 229 Referências bibliográficas............................................................................. 233

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Introdução 11

Introdução1

1.1 Incêndios históricos O primeiro grande incêndio da Era Cristã, historicamente registrado, foi o de Roma em 19 de julho de 64. O fogo propagou-se pela cidade por nove dias. As residências, feitas com madeira, as ruas estreitas e os ventos colaboraram para a grande destruição. Foram milhares de mortos e três quartos da cidade foram destruídos (Figura 1.1). Há controvérsias quanto a Nero ter sido o mandante do incêndio ou ter-se aproveitado dele para reconstruir Roma e culpar os cristãos. O fato é que, após esse incêndio, Nero idealizou um sistema de alarme formado pelos vigiles, que eram pessoas que patrulhavam várias áreas da cidade a fim de alertar em caso de incêndio. Assim, Roma tornou-se a primeira cidade do mundo a adotar um sistema de alarmes anti-incêndios (COSTA, 2002).

Figura 1.1 – Ilustração que representa o incêndio de Roma.

Figura 1.2 – Ilustração que representa o incêndio de Londres.

Fonte: Greatest-Mysteries. Disponível em: <http://greatest-mys teries.blogspot.com/2007/04/great-fire-of-rome.html>.

Fonte: National Geographic. Disponível em: http://news.national geographic.com/news/2009/11/photogalleries/maya-2012-fai led-apocalypses/#/great-fire-london-1666_11739_600×450. jpg.

1 As Seções 1.1 e 1.2 deste capítulo são uma transcrição adaptada de Gill et al. (2008). A seção 1.3 é, em grande parte, transcrição de Silva et al. (2008).

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Introdução 21

(a)

(b)

Figura 1.18 – Faculdade de Arquitetura, Delft (Países Baixos) – 13 de maio de 2008.

(a) Fonte: The Architect’s Newspaper. Disponível em: <http://www.archpaper.com/uploads/image/Delft1.jpg>. (b) Fonte: NAI – Netherlands Architeture Institute. Disponível em: <http://en.nai.nl/mmbase/images/505060/fli ckr_vahidG.jpg>.

Figura 1.19 – Edifício residencial, em São Petersburgo (Rússia) – 03 de junho de 2002.

Figura 1.20 – Fábrica de roupas, em Alexandria (Egito) – 21 de julho de 2000.

Fonte: BBC News, 2002, apud Costa, 2008.

Fonte: BBC News, 2000, apud Costa, 2008.

Figura 1.21 – Biblioteca Municipal de Linköping (Suécia) – 21 de setembro de 1996.

Figura 1.22 – Estacionamento subterrâneo, em Gretzenbach (Suíça) – 27 de novembro de 2004.

Fonte: Andersson, 2001 apud Costa, 2008; Cullhed, 2003, apud Costa, 2008.

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Fonte: Feuerwehrverein Hinwil, 2004, apud Costa, 2008.

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Segurança contra incêndio 23

Segurança contra incêndio

2.1 Considerações gerais Os objetivos fundamentais da segurança contra incêndio são minimizar o risco à vida. Como consequência, conduz-se à redução da perda patrimonial. Entende-se como risco à vida, a exposição severa à fumaça ou ao calor dos usuários da edificação e o desabamento de elementos construtivos sobre os usuários ou a equipe de combate. A principal causa de óbitos, em incêndio, é a exposição à fumaça que ocorre nos primeiros momentos do sinistro. Assim, a segurança à vida depende prioritariamente da rápida desocupação do ambiente em chamas. A inclusão de medidas de proteção e combate ao incêndio e, principalmente, de meios que permitam o rápido abandono dos ambientes em chamas deve ser conscientemente analisada pelo projetista, em conjunto com o proprietário, levando em conta as condições específicas da obra, tais como: porte da edificação, número de usuários e tipo de utilização, além das exigências do poder público, das recomendações das normas técnicas para o projeto e da especificação de equipamentos. Um sistema de segurança contra incêndio consiste em um conjunto de meios ativos (extintores, rede de hidrantes, sistemas automáticos de detecção de calor ou fumaça, sistema de chuveiros automáticos, sistema de exaustão de fumaça, brigada contra incêndio etc.) e meios passivos (verificação da segurança das estruturas em incêndio, rotas de saída – incluindo escadas de segurança – desobstruídas, bem dimensionadas e sinalizadas, compartimentação horizontal e vertical, uso de materiais de revestimento que minimizem a propagação das chamas, projeto de instalações elétricas respeitando as normas técnicas etc.). Segundo a ABNT NBR 14432:2000, a proteção ativa é definida como o tipo de proteção contra incêndio que é ativada manual ou automaticamente em resposta aos estímulos provocados pelo fogo. A proteção ativa é composta basicamente das instalações prediais de proteção contra incêndio (por exemplo: chuveiros automáticos, detecção contra incêndio, brigada contra incêndio e iluminação de emergência). Segundo a mesma norma, a proteção passiva é definida como o conjunto de medidas incorporado ao sistema construtivo do edifício, sendo funcional durante o uso normal da edificação e que reage passivamente ao desenvolvimento do incêndio, não estabelecendo condições propícias ao seu crescimento e à propagação.

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Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio

Tabela 2.2 – Alternativas à compartimentação vertical (CBPMESP) Altura de incêndio em metro Uso/ocupação

12 m < h 23 m < h 30 m < h h > 60 m ≤ 23 m ≤ 30 m ≤ 60 m

A – Residencial

Nota 1

B – Serviços de hospedagem (por exemplo, hotéis)

Nota 5

Nota 6

C – Comercial (por exemplo, lojas, shoppings, supermercados)

Nota 4

Nota 5

Nota 6

D – Serviços profissionais (por exemplo, escritórios, bancos)

Nota 4

Nota 5

Nota 6

E – Educacional e cultural (por exemplo, escolas)

Nota 2

Nota 5

Nota 6

F1 – Reunião pública –– onde há objetos de valor inestimável (por exemplo, museus, bibliotecas)

Nota 3

Nota 4

Nota 5

Nota 6

F2 – Reunião pública – religioso e velório (por exemplo, igrejas, sala de funerais)

Nota 2

Nota 4

Nota 5

Nota 6

F3/F9 – Reunião pública (por exemplo, centros esportivos, recreação pública, zoos, parques)

Nota 2

Nota 8

F4 – Reunião pública (por exemplo, terminais de passageiros)

Nota 2

Nota 5

Nota 8

F5/F6/F8 – Reunião pública (por exemplo, auditórios, boates, clubes, restaurantes)

Nota 4

Nota 8

G1 a G4 – Serviço automotivo e assemelhados (por exemplo, garagens sem ou com abastecimento, oficinas)

Nota 2

H2 – Saúde – que exigem cuidados especiais (por exemplo, asilos, hospitais psiquiátricos)

Nota 4

Nota 5

Nota 6

H3 – Saúde (por exemplo, hospitais) H5 – Locais onde a liberdade das pessoas sofre restrições (por exemplo, manicômios, prisão)

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Nota 5 Obs. Entre 6 m e 12 m ver nota 7 Nota 8

Nota 8

Nota 6

Nota 8

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O incêndio 35

O incêndio

3.1 Introdução O aumento da temperatura dos elementos estruturais, em decorrência da ação de um incêndio (ação térmica), causa redução da resistência e do módulo de elasticidade, bem como, eventualmente, o aparecimento de esforços solicitantes adicionais decorrentes das restrições às deformações de origem térmica. Ação térmica é a ação na estrutura descrita por meio do fluxo de calor, por radiação e por convecção, provocado pela diferença de temperaturas entre os gases quentes do ambiente em chamas e os componentes da estrutura. Radiação é o processo pelo qual o calor flui na forma de propagação de ondas de um corpo em alta temperatura para outro em temperatura mais baixa. Ao aproximar-se a mão de uma lâmpada, sente-se calor, mesmo no vácuo, em virtude do fluxo radiante (Figura 3.1). Em um compartimento, a radiação é proveniente dos gases quentes, das chamas e das paredes aquecidas. Se a fumaça tiver grande densidade de fuligem, resultante da combustão incompleta dos materiais combustíveis do compartimento, a radiação provinda dos gases será predominante. Convecção é o processo pelo qual o calor flui, envolvendo movimentação de mistura de fluido, principalmente entre sólidos e fluidos. Decorrente da diferença de densidades entre os gases com diferentes temperaturas no ambiente em chamas, eles se movimentam e tocam as estruturas transferindo-lhes calor (fluxo convectivo – Figura 3.2). A principal característica de um incêndio, no que concerne ao estudo das estruturas, é a curva que fornece a temperatura média dos gases quentes em função do tempo de incêndio (Figura 3.3). Em virtude da turbulência ocorrida durante o incêndio, é usual adotar-se, em métodos simplificados de análise, uma distribuição uniforme de temperaturas no compartimento após o flashover. A partir dessa curva é possível calcular-se o campo térmico nos elementos estruturais. Essa curva apresenta um ramo inicial (fase de ignição) de baixa temperatura. Nesse período, pode haver riscos à vida humana em função de gases tóxicos ou asfixiantes exalados do material combustível em chamas. Os projetos de arquitetura e de instalações devem prever a desocupação rápida da edificação nessa fase

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Comportamento dos materiais estruturais 41

Comportamento dos materiais estruturais

Conforme mencionado no Capítulo 1 deste livro, além da resistência ao escoamento, outras propriedades físicas e mecânicas são afetadas pela temperatura. A seguir, serão apresentadas as variações com a temperatura das propriedades físicas e térmicas do concreto e do aço. As propriedades do aço para armadura do concreto armado são iguais às empregadas para aço de perfis metálicos. As informações deste capítulo são válidas para concretos com resistência característica convencional ao escoamento, fck, menor ou igual a 50 Mpa. Algumas informações sobre concretos de alta resistência são apresentadas no Anexo G deste livro.

4.1 Concreto 4.1.1 Resistência à compressão do concreto a altas temperaturas A resistência à compressão do concreto decresce com o aumento da temperatura, conforme mostrado nas Figuras 4.1 e 4.2, podendo ser obtida pela Equação 4.1. fc,q = kc,q fck

(4.1)

onde: fck é a resistência característica à compressão do concreto em situação normal; kc,q é o fator de redução da resistência do concreto na temperatura q, conforme Tabela 4.1. Para concretos preparados predominantemente com agregados silicosos, que têm pior comportamento ao fogo, a Tabela 4.1 fornece a relação entre a resistência à compressão do concreto submetido a diferentes temperaturas (fc,q) e a resistência característica à compressão do concreto em situação normal (fck). Para valores intermediários de temperatura pode ser feita interpolação linear. Para concretos preparados com agregados à base de calcário pode ser consultada a Tabela 4.2.

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Tempo requerido de resistência ao fogo 69

Tempo requerido de resistência ao fogo

A fim de se determinar o esforço resistente de um elemento estrutural é necessário conhecer as resistências dos materiais na temperatura atingida durante o incêndio. Como foi mencionado no Capítulo 3, costuma-se, por simplicidade, empregar-se um modelo fictício, o modelo do incêndio-padrão. Para determinar o campo de temperaturas no elemento de concreto é preciso conhecer o tempo de duração do incêndio. Por se tratar de uma curva fictícia e não a curva verdadeira do incêndio, as normas e códigos arbitram, também, tempos fictícios altos (Figura 6.1) a fim de levar o campo de temperaturas para o lado da segurança.

Temperatura máxima do incêndio (fictícia para efeito de projeto) θ1, máx.

inc. 1 – Alta ventilação e alta carga de incêncido

Curva padronizada de incêndio

inc. 2 – Valores intermediários

θ2, máx. inc. 3 – Baixa ventilação e baixa carga de incêndio θ3, máx.

t1, máx. t2, máx. t3, máx.

t TRRF (tempo fictício)

Figura 6.1 – Curvas temperatura-tempo de incêndios.

Segundo a ABNT NBR 14432:2001, o tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) é tempo mínimo de resistência ao fogo de um elemento construtivo quando sujeito ao incêndio-padrão, e a resistência ao fogo é a propriedade de um elemento de construção de resistir à ação do fogo por determinado período de tempo, mantendo sua segurança estrutural, estanqueidade e isolamento, onde aplicável.

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Projeto de Estruturas de Concreto em Situação de Incêndio

Tabela 6.1 – Tempos requeridos de resistência ao fogo (IT 8, 2011) Profundidade do Subsolo hs 1 Grupo

Ocupação/Uso

Divisão

Residencial

Serviços de hospedagem

Comercial varejista

Classe S2 hs > 10 m

Classe S1 hs ≤ 10 m

Classe P1 h≤6m

A-1 a A-3

B-1 e B-2

C-1

C-2 e C-3

Serviços profissionais, pessoais e técnicos

D-1 a D-3

Educacional e cultura física

E-1 a E-6

F-1, F-2, F-5, F-6, F-8 e F-9

Locais de reunião de público

F-3, F-4 e F-7

G-3 a G-5

G-1 e G-2 abertos lateralmente

H-1 e H-4

H-2, H-3 e H5

I-1

I-2

120

I-3

120

J-1

J-2

J-3

J-4

120

G-1 e G-2 não abertos lateralmente G

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Serviços automotivos

Serviços de saúde e institucionais

Industrial

Depósitos

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Dimensionamento de vigas de concreto 77

Dimensionamento de vigas de concreto

As informações apresentadas neste capítulo são válidas para estruturas de concreto com fck ≤ 50 MPa e submetidas ao incêndio-padrão.

7.1 Método tabular para dimensionamento A distribuição de temperaturas no concreto não é uniforme. Costuma-se representá-la por meio de isotermas (Figura 7.1), que podem ser determinadas por meio de programas de análise térmica.

200

400

600

800

200 400 600 800

Figura 7.1 – ilustração das isotermas em um elemento de concreto.

Segundo a ABNT NBR 15200:2012, ensaios mostram que, em situação de incêndio, as peças de concreto rompem usualmente por flexão ou flexocompressão e não por cisalhamento, por isso, considera-se apenas a armadura longitudinal no método tabular. A ABNT NBR 15200:2012 informa que, no método tabular, basta atender às dimensões mínimas apresentadas nas tabelas, em função do tipo de elemento estrutural e do TRRF, respeitando-se as limitações indicadas. Nessas tabelas não são considerados eventuais efeitos de spalling (lascamentos) ou restrições à deformação térmica.

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Métodos alternativos de dimensionamento 109

Métodos alternativos de dimensionamento

A ABNT NBR 15200:2012 permite que métodos alternativos aos explicitamente citados na Norma possam ser empregados desde que comprovados cientificamente. Podem ser métodos avançados ou simplificados.

10.1 Métodos avançados No emprego de métodos avançados numérico-computacionais, devem ser considerados pelo menos as seguintes hipóteses: • combinação de ações em situação de incêndio compostas rigorosamente com base na ABNT NBR 8681 (Seção 5.2.1 deste livro); • esforços solicitantes de cálculo, acrescidos dos efeitos das deformações térmicas restringidas; • esforços resistentes, que devem ser calculados considerando as distribuições de temperatura conforme o TRRF; • a verificação da capacidade resistente deve respeitar o que estabelece a ABNT NBR 6118. Cabe ressaltar que, durante um incêndio, o concreto sofre diversos tipos de deformação. A deformação linear específica total, eq,tr,stot (ou simplificando a notação: etot), é a soma das deformações mecânica em e térmica eth. A deformação mecânica, eq,tr,sm (ou simplificando a notação: em), divide-se em duas partes, uma à temperatura constante, eq,ct,selpl,i (elastoplástica inicial, similar àquela que ocorre à temperatura ambiente), e outra transiente, denominada “lits – load induced thermal strain”, eq,tr,slits. Esta é função da variação do módulo de elasticidade, eq,tr,sDel, da fluência transiente, eq,tr,screep, e de outras deformações transientes denominadas transient thermal strain (TTS), eq,tr,sTTS, encontradas em ensaios experimentais. A fluência transiente do concreto à alta temperatura difere da fluência convencional do concreto à temperatura ambiente. A deformação provocada por esta é assintótica no tempo, enquanto a daquela é crescente no tempo e pode conduzir à ruptura em tempos muito prolongados, o que não é o caso de um incêndio.

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Métodos alternativos de dimensionamento

Adotou-se aquecimento, conforme incêndio-padrão, nas três faces da viga (laterais e inferior) e sob a laje (Figura 10.10). A face não exposta ao fogo foi, a favor da segurança, considerada adiabática; A partir dos dados de entrada, determinou-se o campo de temperaturas em função do tempo das vigas sob lajes (Figura 10.11). 0,40 0,35 0,30 0,25 Fogo nas faces laterais e inferior da viga e sob a laje

0,20 0,15

Malha de elementos finitos

0,10 0,05 0,00 –0,3

–0,2

–0,1

0,1

0,2

0,3

Figura 10.10 – Exemplo de modelo de viga adotado.

Figura 10.11 – Campo de temperaturas em um modelo de viga.

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Exemplos de aplicação 125

Exemplos de aplicação

1. Determinar o tempo requerido de resistência ao fogo pelo método tabular conforme a IT8 do CBPMESP e utilizando o redutor de TRRF permitido pelo método do tempo equivalente de um edifício de escritórios com as seguintes características:

Altura (de incêndio) do edifício = 63 m.

Altura do andar = 3,20 m.

Área de ventilação do andar = Av/Af = 0,17 m2/ m2.

Área do andar = 820 m2.

Há chuveiros automáticos, detecção automática e brigada contra incêndio. O edifício é compartimentado verticalmente.

Solução: a) método tabular

Trata-se da simples observação da tabela a seguir, adaptada da IT 8 do CBPMESP (Seção 6.1 deste livro). Pela tabela, o TRRF é igual a 120 min.

Ocupação/uso

Altura da edificação (em metro) h≤6

6≤h≤12

12<h≤23

23<h≤30

30≤h≤80

80<h≤120

120<h≤150

Residência

120

150

Hotel

120

150

180

Supermercado

120

150

Escritório

120

150

Shopping

120

150

Escola

120

150

Hospital

120

150

180

Igreja

120

150

180

TRRF = 120 min

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10/09/12 10:54

Anexos 141

Anexo B Cargas de incêndio específicas (ABNT NBR 14432:2001) Para determinação da carga de incêndio específica que deve ser considerada em função da ocupação aplica-se a Tabela B.1, na qual são apresentados os valores das cargas de incêndio específicas, em megajoule por metro quadrado de área de piso. Entre parênteses são incluídos valores da IT14 (2011) que diferem da ABNT NBR14432:2004. Tabela B.1 – Valores das cargas de incêndio específicas Ocupação/Uso

Descrição

Alojamentos estudantis Apartamentos Residencial Casas térreas ou sobrados Pensionatos Hotéis Serviços de Motéis hospedagem Apart-hotéis Açougues Antiguidades Aparelhos eletrodomésticos Artigos de bijuteria, metal ou vidro Artigos de couro, borracha, esportivos Automóveis Bebidas destiladas Brinquedos Cabeleireiro Calçados Comercial varejista Drogarias (incluindo depósitos) Ferragens Floricultura Galeria de quadros Livrarias Lojas de departamento ou centro de compras Máquinas de costura ou de escritório Materiais fotográficos Móveis Papelarias Perfumarias

Pignata 12.indd 141

A-1 A-2 A-1 A-3 B-1 B-1 B-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2

Carga de incêndio (qfi) em MJ/m2 300 300 300 300 500 500 300 (500) 40 700 500 300

C-1/C-2

800

C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2

200 700 500 300 500 1.000 300 80 200 1.000

C-2

600 (800)

C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2 C-1/C-2

300 300 500 700 400

Divisão

20/09/12 12:04

Anexos 219

Anexo F Isotermas de seções transversais de pilares sujeitas ao incêndio-padrão nas quatro faces 30 minutos

60 minutos 0,09 0,08 0,07 700

700

0,06

600

0,07

500

0,08

400

0,09

0,06 0,05

0,04

0,03

0,02

400 0,02

800

0,05

400 500

600

500 0,01

80 0

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

90 minutos

600

900

600

800

700

10 0

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

600

0,04

700

0,03

800

0,02 00 10

900

800

0,06 0,05

500

800

400

0,02 0,01

700

600

0,07

0,04 0,03

500

400

0,08

700

0,06

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

0,09

500

0,08 0,07

120 minutos

0,09

0,05

800

700

0 0

700

0,01

600

0,01 0

900

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

Figura F.1 – Isotermas em ¼ da seção transversal 19 cm x 19 cm.

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