Comportamento ao fogo de lajes mistas aço-betão Caso de estudo e apresentação do Software MACS+
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- João Victor Figueira Paranhos
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1 Comportamento ao fogo de lajes mistas aço-betão Caso de estudo e apresentação do MACS+
2 Sumário Nova metodologia MACS+ MACS+ Breve descrição da obra Projeto base Solução Blocotelha - Metodologia tradicional Solução Alternativa - Nova metodologia Comparação de resultados Validação dos resultados obtidos pelo MACS+ 2
3 Âmbito e Objetivos DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Orientadora: Prof. Dra. Elsa de Sá Caetano Co-Orientador: Prof. Dr.Paulo Vila Real Faculdade Aluno Especialização em Estruturas Empresa Estudo comparativo Metodologia Convencional (efeito de membrana) MACS+ Aplicação num caso real (edifício em construção pela empresa) Avaliar o interesse da aplicação da nova metodologia em projetos futuros! 3
4 MACS+ Temperaturas elevadas Flechas acentuadas Efeito de membrana Aumento da resistência da laje L 1 Vigas Vigas internas Internas não não protegidas Zona Tracionada L 2 Vigas Vigas externas Periféricas com proteção protegidas Zona Comprimida Metodologia comprovada através de ensaios à escala real e observação de incêndios reias. 4
5 MACS+ Programa de cálculo automático Desenvolvido para a aplicação da nova metodologia de cálculo que contabiliza o efeito de membrana nas lajes. Principais etapas de cálculo com recurso ao MACS+: - Geometria da zona a calcular; - Definição da chapa perfilada; - Definição da laje mista; - Informação sobre as vigas; - Condições de carregamento; - Exposição ao fogo; - Análise de resultados. 5
6 Breve descrição da obra Parque de estacionamento localizado em Gibraltar; Área em planta: 38x32 (m 2 ); Altura total: 18 m (6 Pisos); Resistência ao fogo requerida: 60 minutos; Construção metálica e mista porticada. 6
7 Projeto base Perfis de aço britânicos; Vigas secundárias com afastamentos de cerca de 3,6 m; Malha eletrosoldada A393; Espessura total da laje colaborante: 130 mm; Contraventamento pelas caixas de escadas em B.A. 7
8 Solução Blocotelha - Metodologia convencional 20 C Incêndio Pilares metálicos HEA/HEB; Vigas mistas principais e secundárias com perfis IPE; Afastamento entre vigas secundárias: cerca de 2,4 m Chapa colaborante Haircol 59s (0,75mm); Malha eletrosoldada A393 (B500); Conetores tipo Nelson (19 mm); Espessura total da laje: 120 mm; Contraventamento garantido pelas caixas de escadas. Proteção passiva contra incêndio: aplicação de pintura intumescente em todos os elementos estruturais; Colocação de varão de reforço adicional em cada nervura da laje. 8
9 Solução Blocotelha - Metodologia convencional 20 C C25/30 Haircol 59s Armadura A393 Haircol 59 s Armadura A393 C25/ mm IPE 220 IPE 220 Incêndio 9
10 Solução Blocotelha - Metodologia convencional 20 C 10
11 Solução Blocotelha - Metodologia convencional Incêndio 11
12 Solução Blocotelha - Metodologia convencional 12
13 Solução Blocotelha - Metodologia convencional 13
14 Solução Alternativa - Nova metodologia 1) Aplicabilidade da metodologia MACS+: - Estrutura porticada com lajes e vigas mistas; - Estrutura contraventada; - Laje mista dimensionada de acordo com a EN ; - Chapa colaborante de altura inferior a 80 mm; - Uma única camada de malha eletrosoldada (dúctil); - Camada de betão normal com altura inferior a 90 mm; - Ligações sem transmissão de momentos fletores; 2) Exposição e Resistência ao fogo exigida: - Curva padrão ISO834; Curva paramétrica; etc.; - Resistência mecânica; Estanquidade; Isolamento. 14
15 Solução Alternativa - Nova metodologia 3) Divisão das zonas de dimensionamento: 15
16 Solução Alternativa - Nova metodologia 4) Cálculo de cada zona separadamente. Exemplificação para a Zona E: Vigas periféricas protegidas Vigas interiores não protegidas Recurso ao software MACS+ Nota: Cálculo baseado no dimensionamento previamente efetuado a 20ºC! 16
17 Solução Alternativa - Nova metodologia 4) Cálculo de cada zona separadamente. Resultados obtidos para a Zona E: Vigas periféricas protegidas Vigas interiores não protegidas 17
18 Solução Alternativa - Nova metodologia 5) Resultados obtidos para a globalidade da laje. 18
19 Solução Alternativa - Nova metodologia 19
20 Comparação de resultados Metodologia Convencional - MACS+ A nova metodologia conduz a uma redução das necessidades de proteção passiva contra incêndio. Diminuição de 37% das áreas a proteger com pintura intumescente 20
21 Validação dos resultados obtidos pelo MACS+ Etapas do cálculo manual: A) Carga aplicada em situação de incêndio; B) Isolamento térmico e evolução das temperaturas; C) Momento resistente e capacidade de carga da laje; D) Determinação das flechas; E) Resistência da laje devida ao efeito de membrana; F) Capacidade de carga da laje em situação de incêndio; G) Contribuição das vigas mistas não protegidas; H) Totalidade da capacidade de carga da laje; I) Verificação da resistência da estrutura Vigas+Laje em situação de incêndio; J) Esforço atuante nas vigas periféricas. 21
22 Nova metodologia conduz a uma redução de cerca de 40% das áreas de pintura com intumescente MAIOR ECONOMIA! Vigas Periféricas Protegidas Interesse na aplicação da nova metodologia em projetos futuros Disponibilidade de um programa de cálculo automático de fácil utilização e que proporciona uma rápida obtenção de resultados Cálculo manual que valida os resultados obtidos programa Vigas Secundárias não Protegidas Implementar e divulgar a metodologia e software 22
23 OBRIGADO!
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