Comportamento ao fogo de lajes mistas aço-betão Observações de incêndios reais

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João Guilherme Garrido Back
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1 Comportamento ao lajes mistas aço-betão

2 Conteúdos da apresentação Ensaio a viga com queimadores Ensaio à estrutura com queimadores Ensaios de canto com paletes de madeira Ensaios de demonstração com equipamentos reais de escritório em edifícios reais Incêndio acidental 2

paletes de madeira Ensaios de demonstração com

3 Edifício metálico porticado de 8 andares Ligação viga-viga Ligação viga-pilar 3

4 Características principais do edifício Comprimento: 45 m em 5 vãos de 9 m Largura: 21 m em 3 vãos de 6 m, 9 m e 6 m Altura do andar: 4.2 m Elementos em aço: UB para vigas e UC para pilares Laje mista: betão leve com espessura total de 130 mm e uma chapa perfilada trapezoidal Rede de aço: 142 mm²/m Ligações de aço: chapas finas para viga-viga e chapas de extremidade flexíveis para ligações viga-pilar Carga aplicada: sacos de areia (a carga irá depender do ensaio) Vídeo 4

2 m Elementos em aço: UB para vigas e UC para pilares Laje mista: betão leve com espessura total de 130 mm e uma chapa

5 5

6 Ensaio a viga restringida: vão = 9.0 m COMPARTIMENTO DE INCÊNDIO 6

7 Deslocamento vertical (mm) Temperatura máxima ( C) Ensaio a viga restringida: resultados experimentais Tempo (min) Observação Aquecimento máximo 900 C Deformação da viga: < 250 mm 7

100 50 0 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Tempo

8 Deformação (% do vão) Comparação com um ensaio ao fogo num forno padrão Ensaio na estrutura Ensaio num forno padrão Temperatura ( C) Conclusão Nenhum sinal de rotura no sistema de pavimento misto global Colapso para 650 C se simplesmente apoiado 8

0 0 Ensaio num forno padrão 0 200 400 600 800 1000 Temperatura ( C)

9 Ensaio a viga inserida num pórtico plano COMPARTIMENTO DE INCÊNDIO 9

10 Deslocamento vertical máximo (mm) Temperatura máxima do pilar exposto ( C) Ensaio a pórtico plano: resultados experimentais Observação Deslocamento vertical máximo Temperatura do pilar Tempo (min) Aquecimento máximo 750 C Deformação da viga 300 mm

Deslocamento vertical máximo Temperatura do pilar 0 0 0 50 100 150 200 250 300 350

11 Estado de deformação da parte do pavimento aquecida Conclusão Esmagamento da parte não protegida do pilar Sem colapso apesar da rotura local na imagem 11

12 Ensaio a compartimento de canto COMPARTIMENTO DE INCÊNDIO VENTILAÇÃO 12

13 Ensaio a compartimento de canto: set-up Carga de incêndio com paletes de madeira igual a 45 kg/m² ( 765 MJ/m 2 ) Paredes do compartimento feitas com tijolos perfurados 13

14 Ensaio a compartimento de canto: resultados experimentais Deformação do pavimento depois do ensaio Fogo durante o ensaio 14

15 Deslocamento vertical máximo (mm) Temperatura máxima do aço( C) Ensaio a compartimento de canto: resultados experimentais Tempo (min) Deslocamento vertical máximo Temperatura máxima Observação Aquecimento máximo do aço 1014 C Deformação máxima do pavimento 428 mm 15

250 300 350 Tempo (min) Deslocamento vertical máximo Temperatura máxima 1000 800 600

16 Ensaio a compartimento de canto: estrutura depois do ensaio Estado de deformação da parte aquecida do pavimento misto Estado de deformação dos elementos de aço em torno do pilar protegido Conclusão Não houve nenhum sinal de rotura global do pavimento, nem da passagem da deformação limite do pavimento, apesar do aquecimento substancial do aço 16

do pilar protegido Conclusão Não houve nenhum sinal de rotura global do pavimento, nem

17 Ensaio de demonstração (com uma área superior a 130 m²) VENTILAÇÃO INCÊNDIO EM ESCRITÓRIO 17

18 Ensaio de demonstração: set-up Aberturas com janelas de vidro normais Carga de incêndio com equipamento real de escritório 18

19 Ensaio de demonstração: resultados experimentais Incêndio totalmente desenvolvido Estado inicial do incêndio 19

20 Temperatura ( C) Ensaio de demonstração: resultados experimentais Média Tempo (min) Observação Temperatura máxima no compartimento 1200 C Aquecimento máximo do aço 1150 C 20

20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tempo (min) Observação

21 Deslocamento vertical (mm) Temperatura ( C) Ensaio de demonstração: resultados experimentais Deslocamento vertical máximo Tempo (min) Observação Deformação substancial do pavimento 640 mm Não ocorreu colapso do pavimento Temperatura do aço

22 Ensaio de demonstração: estrutura após o ensaio Estado de deformação da parte aquecida do pavimento misto Estado de deformação dos elementos de aço em torno do pilar metálico protegido Conclusão Não há nenhum sinal de rotura global do pavimento apesar do aquecimento substancial do aço e da deformação do pavimento 22

23 Outros ensaios ao fogo Ensaio a um segundo canto Ensaio a um compartimento de grandes dimensões Ensaio a um novo canto 23

24 Observações gerais Foram realizados um grande número de ensaios bastante severos a este edifício metálico porticado sem a ocorrência do colapso global da estrutura; Observou-se um desempenho ao fogo melhor que o observado em ensaios de incêndio padrão realizados a elementos metálicos isolados; Excelente comportamento global do pavimento misto mesmo quando as vigas de aço foram aquecidas até temperaturas superiores a 1000 C; Verificou-se uma melhoria da resistência ao fogo do pavimento misto devido à introdução do efeito membrana sob grande deformações; Boa robustez estrutural do sistema de pavimento misto em caso de fissuração relevante do betão. 24

25 Incêndios e outros ensaios ao fogo fogo de Incêndio Broadgate Edifício de escritórios de 14 andares com o sistema de pavimento misto Temperaturas superiores a 1000 C Deformação substancial do pavimento (superior a 600 mm), mas sem ocorrência de colapso 25

26 Obrigado pela Vossa atenção 26

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