Efeito do fogo em pilares mistos de aço e concreto: avaliação da capacidade resistente residual

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1 Efeito do fogo em pilares mistos de aço e concreto: avaliação da capacidade resistente residual Fire effect in steel concrete composite columns: residual resistant capacity evaluation Resumo ARAUJO, Ciro José R.V(1); SIMÕES, Renato(2); JACINTHO, Ana Elisabete P.G.A.(3); REQUENA, João Alberto V.(4); MORENO JR., Armando L.(5) (1) e (2) Mestre, Departamento de Estruturas da FEC-UNICAMP (3) Professor Doutor, Departamento de Estruturas da FEC-UNICAMP (4) e (5) Professor Associado, Departamento de Estruturas da FEC-UNICAMP Rua Albert Einstein, Campinas - S.P. Esse trabalho proporciona informações técnicas para o entendimento do comportamento dos pilares mistos curtos submetidos ao efeito de altas temperaturas, da qual é avaliada a perda da capacidade resistente desses pilares, compostos por tubos de aço preenchidos com concreto, levando em consideração o efeito do fogo, e a não consideração desse efeito. Apresenta-se os resultados de um estudo experimental que consistiu na exposição dos pilares mistos à altas temperaturas, com e sem aplicação de carregamento durante a fase de aquecimento, no intuito de analisar a capacidade resistente residual após exposição à curvas de elevação de temperatura semelhantes a curva de incêndio-padrão. Desta maneira pôde-se verificar que para tempos de exposição de 3 minutos e 6 minutos não houve perda significativa da capacidade resistente dos pilares, mas houve mudança no comportamento tensão x deformação desses elementos. Palavra-Chave: Efeito do Fogo, Pilares Mistos, Altas Temperaturas, Aço, Concreto Abstract This work provides technical information to understand the behavior of short composite columns of steel tubes filled with conventional concrete submitted to the effect of high temperature, which is analyzed the loss of the capacity of these resistant columns, taking into account the effect of fire, and no considerating this effect. It presents the results of an experimental study that was the exposure of the composite columns to high temperatures, with and without application of loading during the heating, in order to examine the residual capacity resistant after exposure to elevated temperature curves similar to the curve of fire standard. This way could be found that for the exposure time of 3 minutes and 6 minutes was not found lost of resistant capacity but a change in the stress x strain behavior of this elements. Keywords: Composite Column, Short Column, High Temperatures, Steel, Concrete ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 1

2 1. 1 Introdução 1.1 Histórico O risco de morte em incêndio é baixo, cerca de 3 vezes menor do que o risco que as pessoas se expõem diariamente, dirigindo um carro, andando de ônibus, metrô, trem, bicicleta, entre outros. Normalmente quando ocorre morte em um incêndio é principalmente por asfixia, causada pelos gases tóxicos que são lançados no ambiente nos primeiros minutos, por isso deve ser concebido no projeto como prioritário a segurança da vida humana, por meio de proteção ativa, como sistemas de prevenção, sistemas de exaustão, brigadas contra incêndio, extintores, hidrantes e chuveiros automáticos (sprinters). A segurança ao patrimônio também deve ser considerada, pois mesmo que a proteção ativa tenha sido eficaz, e não ocorreu o risco a vida humana, o colapso da edificação pode ocasionar danos a terceiros. Um dos sistemas de prevenção ao incêndio é a proteção dos elementos estruturais por meio do dimensionamento destas estruturas para situações de incêndio, como vigas, lajes e pilares e também a utilização rotas de saídas com dimensões adequadas as normas técnicas. Visto que as estruturas perdem capacidade resistente quando expostas as altas temperaturas, o aço reduz a resistência e a rigidez com a elevação da temperatura e o concreto, além de perdê-las, sofre redução de área, devido ao fenômeno chamado spalling. As estruturas de aço sem proteção contra incêndio, por serem geralmente mais esbeltas, em comparação com as estruturas de concreto, elevam a temperatura mais rapidamente, reduzindo a resistência e a rigidez, e podem entrar em colapso devido perda da capacidade resistente. O sistema misto composto por tubos de aço preenchidos com concreto, além de aumentar a capacidade resistente em temperatura ambiente, permite um maior tempo de exposição a altas temperaturas, se comparado aos mesmos materiais avaliados separadamente. Isso se deve ao fato de que após um período de exposição a altas temperaturas, o tubo de aço começa a perder resistência e rigidez, pois além de estar exposto diretamente às chamas é um elemento esbelto, o que faz com que sua temperatura aumente rapidamente, não suportando o carregamento aplicado e transferindo carga para o concreto. O concreto, por estar confinado, não sofre o fenômeno chamado spalling, pois a parede do tubo de aço impede o desplacamento do concreto, não reduzindo sua área. O colapso desse tipo de estrutura mista acontece quando o aço e o concreto perdem a capacidade resistente devido à redução da resistência e rigidez e não é capaz de suportar o carregamento aplicado para aquela temperatura. Portanto, apesar do aumento do tempo de exposição às altas temperaturas dos pilares mistos se comparados aos pilares metálicos convencionais (tubos de aço com seção ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 2

3 transversal circular ou retangular), a perda de resistência de seus materiais constituintes (concreto e o aço) será inevitável devido ao efeito do fogo. Em virtude desses estudos, a redução da capacidade resistente dos pilares mistos quando expostos às altas temperaturas depende dos seguintes fatores: tempo de exposição ao fogo, temperatura, diâmetro do pilar, tipo de concreto, espessura do tubo de aço, resistência do aço e resistência do concreto. O objetivo principal da pesquisa no estudo do fogo foi analisar qual a perda da capacidade resistente dos pilares curtos após serem submetidos a um incêndio. Para isso estudou-se o comportamento de pilares mistos curtos de aço e concreto em ensaios experimentais físicos, verificando a elevação da temperatura em pontos internos e externos aos pilares, até o momento em que fosse atingido o tempo requerido de resistência ao fogo, que nesta pesquisa foram fixados em 3 e 6 minutos estabelecido pela norma NBR 14432:2. O forno utilizado para os ensaios permitiu estabelecer uma taxa de elevação da temperatura semelhante à curva de incêndio-padrão da ISO 834:1994. Foram aplicados carregamentos com intensidade de 5% da capacidade resistente da seção mista em altas temperaturas, durante o processo de aquecimento. Após atingida a temperatura no tempo fixado, os modelos foram esfriados até a temperatura ambiente, e submetidos a ensaios estáticos de aplicação de força, até sua ruína. 2. Metodologia da Pesquisa Experimental Os ensaios sob altas temperaturas consistiram em determinar a temperatura atingida em pontos internos e externos dos pilares mistos para tempos requeridos de resistência ao fogo de 3 e 6 minutos, conforme a NBR 14432:2, com e sem aplicação de força durante a fase de aquecimento, sendo utilizado para os ensaios um forno que desenvolve a curva de elevação de temperatura semelhante à curva de incêndio-padrão da ISO 834:1994. Houve a necessidade de um pré-aquecimento de 25 minutos no forno devido a este não conseguir desenvolver a curva da ISO 834:1994 para os primeiros minutos de ensaio. Dessa maneira, aplicando-se uma temperatura constante de 2 C o pilar é pré-aquecido tornando possível o forno desenvolver curvas de ensaio semelhantes à curva de incêndiopadrão. Esse pré-aquecimento, mostrado na figura 1, foi utilizado em todos os ensaios. A análise da curva de elevação de temperatura do forno deve ser considerada a partir dos 25 minutos, ou seja, nesse instante é considerado o tempo zero da curva de incêndio padrão. Portanto para os tempos de 3 min, 55 min e 85 min dessa curva, correspondem a 5 min, 3 min e 6 min. na curva de incêndio da ISO 834:1994, conforme figura 1. ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 3

4 1 Pré aquecimento ISO Temperatura (ºC) Tempo (min) Figura 1 - Curva de elevação da temperatura com pré-aquecimento Foram realizados dezoito ensaios de pilares mistos, como mostrado na tabela 1, onde doze foram carregados em serviço com 5% da capacidade resistente da seção mista na temperatura de incêndio, sendo denominados como EFC (Ensaio com Fogo com Carga) e seis sem aplicação de carga durante o aquecimento, sendo denominados como EFS (Ensaio com Fogo sem Carga). Onde: D Características dos Materiais Utilizados na Confecção dos Modelos Séries D (mm) e (mm) D/e Altura f y f cm (mm) (MPa) (MPa) t (min) EFC ,3 6, 19,5 3 35, EFC ,3 6, 19,5 3 35, EFC ,3 6, 19,5 3 35, EFC ,3 6, 19,5 3 35, EFC ,3 8,6 13, , EFC ,3 8,6 13, , EFC ,3 8,6 13, , EFC ,3 8,6 13, , EFC ,3 6,3 21, , EFC ,3 6,3 21, , EFC ,3 6,3 21, , EFC ,3 6,3 21, , EFS ,3 6, 19,5 3 35, EFS ,3 6, 19,5 3 35, EFS ,3 8,6 13, , EFS ,3 8,6 13, , EFS ,3 6,3 21, , EFS ,3 6,3 21, , diâmetro externo (mm); ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 4

5 e f y f cm t espessura do tubo (mm); Resistência característica ao escoamento do aço (MPa); Resistência característica à compressão do concreto (MPa); tempo Foi estabelecida uma altura padrão de 3 cm para todos os pilares mistos, respeitando as dimensões internas do forno existente no laboratório de estruturas da FEC-UNICAMP e que atendesse a condição de pilar misto curto, com índice de esbeltez λ <,2. O intuito da aplicação e não aplicação de 5% da capacidade resistente do pilar misto em temperatura de incêndio, foi verificar se existia influência ou não da aplicação de carga na capacidade resistente residual, após o pilar ser esfriado até a temperatura ambiente. Considerou-se que nessa intensidade de carregamento não ocorreria a deformação plástica da seção, permitindo assim que os protótipos fossem submetidos à ensaios estáticos de aplicação de força até a ruína. A determinação da capacidade resistente em temperatura elevada foi obtida por meio de um estudo numérico realizado em conjunto com a Universidade de São Paulo, onde se visou a busca de valores ideais de carga para a aplicação nos pilares mistos submetidos a uma curva de temperatura desenvolvida pelo forno, a qual se assemelha a curva de incêndio padrão da ISO 834:1994. Esses valores estão indicados na tabela 2. Tabela 1 - Carga utilizada nos ensaios durante a elevação da temperatura Carga Aproximada Aplicada PILARES N Tempo (mim) fi,rd no ensaio,5. N MISTOS (kn) fi,rd (kn) EFC ,74 116,87 EFC ,74 116,87 EFS ,74 EFS ,2 39,5 EFC ,2 39,5 EFS ,2 EFC ,98 15,92 EFC ,98 15,92 EFS ,98 EFC ,51 45,48 EFC ,51 45,48 EFS ,51 EFC ,67 194,84 EFC ,67 194,84 EFS ,67 EFC ,25 79,63 EFC ,25 79,63 EFS ,25 79,63 ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 5

6 Como pode ser visto na figura 2, para um caso genérico de pilar misto preenchido com concreto, com aplicação de carga constante e variação da temperatura, o instante em que a curva deformação axial x tempo atinge o pico máximo (trecho I), o tubo de aço está absorvendo praticamente todo o carregamento aplicado. Após esse instante (trecho II), ele começa a perder capacidade resistente e plastificar, transferindo os esforços para o concreto. Portanto, utilizando um carregamento de 5% da capacidade resistente da seção mista na temperatura de incêndio, não se atinge o pico de deformação do trecho I e em contrapartida, o pilar não plastifica durante o ensaio dentro do forno. Figura 2 - Deformação axial como função do tempo de exposição 2.1. Características de Ensaio Os termopares foram fixados em três pontos, para cada seção transversal, sendo um no núcleo do concreto, outro na interface entre o aço e o concreto e outro na superfície externa do tubo de aço, conforme a figura 3. Figura 3 - Posicionamento dos termopares ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 6

7 Após aproximadamente 3 horas do preenchimento de todos os tubos, toda a superfície foi regularizada com a utilização de desempenadeira com objetivo de se evitar excentricidades no carregamento. O ambiente para o desenvolvimento dos ensaios foi o laboratório de Estruturas da UNICAMP. Para os ensaios utilizaram-se duas prensas, uma com capacidade de carga de 5 toneladas (para os ensaios estáticos dos pilares em temperatura ambiente) e outra de 6 toneladas, além de um forno para temperaturas de até aproximadamente 12ºC. O Forno utilizado nos ensaios tem capacidade de desenvolver curvas de elevações de temperatura programadas para diferentes casos, bem como se aproximar da curva de incêndio-padrão da ISO 834:1994. Foi implantado um sistema de ensaio em que o forno utilizado foi acoplado a prensa de 6 toneladas, permitindo a aplicação de carregamentos estáticos juntamente com a variação da temperatura, conforme a figura 4. Figura 4 - Sistema de aplicação de carga com a exposição a altas temperaturas Os ensaios foram divididos em grupos em função das dimensões dos tubos de aço e tempo de exposição ao fogo. Cada grupo foi dividido em relação à aplicação ou não de carga durante a fase de aquecimento, sendo que um primeiro protótipo era ensaiado com carga e outro ensaio de repetição era feito (EFC11 e EFC12). Depois um terceiro ensaio ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 7

8 era realizado sem aplicação de carga (EFS11). Foram fixados tempos de exposição ao fogo de 3 e 6 minutos e utilizados termopares para obter as temperaturas em pontos internos e externos dos pilares. Assim foi feito para todos os grupos. Cada grupo foi definido da seguinte maneira: Grupo 1: EFC11, EFC12, EFS11 Grupo 2: EFC13, EFC14, EFS13 Grupo 3: EFC21, EFC22, EFS21 Grupo 4: EFC23, EFC24, EFS23 Grupo 5: EFC31, EFC32, EFS31 Grupo 6: EFC33, EFC34, EFS33 A figura 5 apresenta os tubos ensaiados após aplicação de carga até a ruína. Figura 5 - Pilares Mistos ensaiados As figuras 6 e 7 apresentam detalhes da deformação residual longitudinal do pilar misto e deformação do Strain gage, respectivamente. Figura 6 - Pilar misto deformado Figura 7 - Strain gage deformado ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 8

9 3. Resultados Experimentais e Análise de Dados Com base nos ensaios de caracterização dos tubos de aço, obteve-se os valores médios do módulo de elasticidade e da resistência característica ao escoamento do aço, conforme a tabela 2. Tabela 2 - Módulo de elasticidade e tensão de escoamento dos tubos metálicos Deform. Módulo de Resistência ao Descrição Especif. No Grupos Elasticidade Escoamento Escoamento mm MPa MPa 1 e x 6, 26419,6 35,1 1,48 3 e x 8, ,5 331,5 1,77 5 e x 6, ,2 324,8 1,57 Os dados obtidos nos ensaios dos pilares mistos, cujo objetivo foi avaliar o comportamento da temperatura e os comportamentos de deformação nesses pilares estão apresentados em forma de gráficos. Os gráficos mostram fielmente os resultados lidos nos ensaios, além do estudo da média. Foram construídos gráficos para análise da temperatura em função do tempo e gráficos para análise do comportamento força-deformação. Aqui são apresentados apenas um dos dois ensaios realizados com aplicação de carga Análise dos gráficos referente ao grupo 1 A temperatura máxima no forno no tempo de 3 minutos foi de aproximadamente 84 C para ambos os ensaios. As temperaturas finais na parede externa do tubo de aço, ficaram entre 5 C e 55 C para os ensaios EFC12 e EFS11 respectivamente. Com relação à capacidade resistente dos pilares mistos em temperatura ambiente, foram analisadas e comparadas as curvas de força x deformação destes pilares, onde os ensaios foram realizados em SIMÕES(28), obtendo-se a carga referente a deformação específica de início de escoamento do pilar misto, correspondente à 8 KN para uma deformação de,5. Utilizando-se essa deformação foi determinada a carga de escoamento do pilar misto em altas temperaturas, figura 8, com valor de 8 kn, indicando que não houve perda da capacidade resistente após resfriado o pilar misto, quando submetidos a um tempo de exposição de 3 minutos e temperaturas finais no aço igual a 5 C e 15 C para o concreto. Utilizando-se o mesmo procedimento para determinar a deformação específica do pilar misto EFC12, foi encontrada a deformação do pilar em temperatura ambiente para o ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 9

10 ensaio EFS11, por meio do gráfico da figura 9. A partir dessa deformação encontrada, com valor de,5 foi determinada a força de escoamento em situação de incêndio, com valor de 8KN, indicando que não houve perda da capacidade resistente após resfriado o pilar, quando submetidos a um tempo de exposição de 3 minutos e temperaturas finais no aço igual a 55 C e 15 C para o concreto EFC 12 - COMPARATIVO X COM FOGO 2 18 EFS 11 - COMPARATIVO X COM FOGO ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 8 - Deformação vertical do pilar misto EFC 12 - Tubo ø 114 x 6,2 Figura 9 - Deformação vertical do pilar misto EFS 11 - Tubo ø 114 x 6, Análise dos gráficos referente ao grupo 2 A temperatura do forno no tempo de 6 minutos foi de aproximadamente 95 C para ambos os ensaios. As temperaturas finais na parede externa do tubo de aço, foram entre 63 C e 67 C para os ensaios EFC14 e EFS13 respectivamente. Assim como foi feito anteriormente, na figura 1 é mostrado o comportamento força x deformação para os pilares mistos ensaiado em temperatura ambiente e submetido à altas temperaturas, EFC14, onde obteve-se a carga referente a deformação específica de escoamento do pilar misto em temperatura ambiente, correspondente à 79 KN para uma deformação de,5. Utilizando-se essa deformação, foi determinada a carga de escoamento do pilar misto submetido à altas temperaturas, com valor de 7 kn, indicando que houve cerca de 11% de perda da capacidade resistente após resfriado o protótipo, quando submetido a um tempo de exposição de 6 minutos e temperaturas finais no aço igual a 63 C e 36 C para o concreto. Utilizando-se o mesmo procedimento para determinar a deformação específica do pilar misto EFC14, foi encontrada a deformação do pilar misto em temperatura ambiente para o ensaio EFS13 (figura 11). A partir dessa deformação encontrada, com valor de,5 foi determinada a capacidade resistente desse pilar misto em temperatura ambiente, igual a ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 1

11 79 KN e projetado na curva de incêndio determinou-se a capacidade residual resistente em situação de incêndio de 69 KN, indicando que houve cerca de 12,65% de perda da capacidade resistente após resfriado o pilar misto, quando submetidos a um tempo de exposição de 6 minutos e temperaturas finais no forno de 9 C aço igual a 67 C e 44 C n o concreto EFC 14 - COMPARATIVO X COM FOGO 2 18 EFS 13 - COMPARATIVO X COM FOGO ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 1 - Deformação vertical do pilar misto EFC 14 - Tubo ø 114 x 6,2,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 11 - Deformação vertical do pilar misto EFS 13 - Tubo ø 114 x 6, Análise dos gráficos referente ao grupo 3 A temperatura do forno no tempo de 3 minutos foi de aproximadamente 85 C para ambos os ensaios. As temperaturas finais na parede externa do tubo de aço, foram entre 5 C e 44 C para os ensaios EFC22 e EFS21 respectivamente. Com o mesmo procedimento feito nos itens 3.1 e 3.2, obteve-se para o protótipo EFC22, a carga referente a deformação específica de escoamento, correspondente à 115KN para uma deformação de aproximadamente,25 do pilar misto. Utilizando-se essa deformação, foi determinada a força de escoamento com valor de 115kN para o pilar que foi aquecido, indicando que não houve de perda da capacidade resistente após resfriado, quando submetido a um tempo de exposição de 3 minutos e temperaturas finais no aço igual a 45 C e 15 C para o concreto. Para o ensaio EFS21, para a deformação de,25, determinou-se a força de escoamento pilar misto em altas temperaturas, no valor de 9 kn, indicando que houve cerca de 18% de perda da capacidade resistente após resfriado, quando submetidos a um tempo de exposição de 3 minutos e temperaturas finais no forno de 85 C, no aço igual a 45 C e no concreto de 17 C. ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 11

12 EFC 22 - COMPARATIVO X COM FOGO EFS 21 - COMPARATIVO X COM FOGO ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 12 - Deformação vertical do pilar misto EFC 22 - Tubo ø 114 x 8,6,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 13 - Deformação vertical do pilar misto EFS 21 - Tubo ø 114 x 8, Análise dos gráficos referente ao grupo 4 A capacidade resistente dos pilares mistos em temperatura ambiente, no ensaio EFC 24 foi de 112 KN para uma deformação de,25. Utilizando-se essa deformação, foi determinada a força de escoamento do pilar misto em altas temperaturas, com valor de 98 kn, indicando que houve de perda de 12,5% da capacidade resistente do pilar misto após o resfriado, quando submetidos a um tempo de exposição de 6 minutos e temperaturas finais no aço igual a 63 C e 33 C para o concreto. A temperatura final do forno ficou em 945ºC. Já para o ensaio EFS23, o valor da força para a deformação de,25 ficou em 5 kn, indicando que houve cerca de 55% de perda da capacidade resistente após resfriado o pilar misto, quando submetido a um tempo de exposição de 6 minutos e temperaturas finais no forno de 9 C, no aço igual a 64 C e no concreto de 45 C EFC 24 - COMPARATIVO X COM FOGO 2 18 EFS 23 - COMPARATIVO X COM FOGO ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4,,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 12

13 Figura 14 - Deformação vertical do pilar misto EFC 24 - Tubo ø 114 x 8, Análise dos gráficos referente ao grupo 5 Figura 15 - Deformação vertical do pilar misto EFS 23 - Tubo ø 114 x 8,6 Para o ensaio EFC 31, foi obtida a carga referente a deformação específica de escoamento igual a,57, correspondendo à 12 KN. Para esta deformação, obteve-se uma carga de 12 kn para o pilar misto em altas temperaturas, indicando que não houve de perda da capacidade resistente após o resfriamento, quando submetidos a um tempo de exposição de 3 minutos e temperaturas finais no aço igual a 45 C e 1 C para o concreto. Para ambos os pilares, EFC32 e EFS31, o forno atingiu a temperatura máxima de 89ºC Com o mesmo procedimento acima, foi encontrada a carga referente à deformação de,57 sendo igual a 115kN, para o ensaio EFS 31, indicando que houve cerca de 4% de perda da capacidade resistente após resfriado o pilar misto, quando submetido a um tempo de exposição de 6 minutos e temperaturas finais no forno de 89 C, no aço igual a 5 C e no concreto de 1 C. 2 EFC 32 - COMPARATIVO X COM FOGO 2 EFS 31 - COMPARATIVO X COM FOGO ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 16 - Deformação vertical do pilar misto EFC 32 - Tubo ø 141 x 6,3,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 17 - Deformação vertical do pilar misto EFS 31 - Tubo ø 141 x 6, Análise dos gráficos referente ao grupo 6 As temperaturas finais do forno, do aço e do concreto no ensaio EFC34 foram de aproximadamente 95 C, 59 C e 24 C. No ensaio EFS33, as temperaturas finais foram 95 C, 7 C e 34 C. O tempo de exposição foi de 6 minutos. A força encontrada para o pilar EFC34, para uma deformação de escoamento do pilar em temperatura ambiente de,57, foi de 11kN enquanto que para o pilar EFS33 foi de 1kN. Em ambos os casos houve perda de resistência de 8,34% para o EFC34 e de 16,7% para o EFS33. ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 13

14 EFC 34 - COMPARATIVO X COM FOGO EFS 33 - COMPARATIVO X COM FOGO ,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 18 - Deformação vertical do pilar misto EFC 34 - Tubo ø 141 x 6,3,,5 1, 1,5 2, 2,5 3, 3,5 4, Figura 19 - Deformação vertical do pilar misto - EFS 33 - Tubo ø 141 x 6,3 4. Resumo dos resultados dos ensaios A tabela 3 apresenta os resultados de todos os ensaios realizados Grupo Tabela 3 - Pilar Misto Temperaturas máximas e forças de escoamento Forno F esc F esc,θ Fesc, θ TRRF Aço Concreto C kn kn Fesc (min) EFC ,875 3 EFC ,1 3 EFS EFC ,56 6 EFC ,886 6 EFS ,873 6 EFC ,783 3 EFC EFS ,957 3 EFC ,84 6 EFC ,875 6 EFS ,446 6 EFC ,992 3 EFC EFS ,958 3 EFC ,925 6 EFC ,917 6 EFS ,833 6 F esc Força de escoamento dos pilares em temperatura ambiente F esc,θ Força de escoamento dos pilares após esfriados TRRF Tempo Requerido de Resistência ao Fogo ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 14

15 5. CONCLUSÃO Com relação à análise comparativa entre os pilares que apresentaram curvas semelhantes, conclui-se que, para o tempo de 3 minutos em que o pilar ficou exposto a curva de elevação de temperatura, semelhante à curva apresentada pela ISO 834:1994, houve uma perda média da capacidade resistente dos pilares mistos de 1,3 %, e para o tempo de 6 minutos de exposição houve uma perda média de 12,6 % com relação a tensão de escoamento. Esses resultados foram obtidos comparando-se a capacidade resistente dos pilares mistos submetidos às altas temperaturas com os ensaios realizados pelo mestrando Renato Simões, que ensaiou pilares mistos curtos à temperatura ambiente. No que se refere a aplicação de carga nos pilares dentro do forno, notou-se que a temperatura do núcleo de concreto para os pilares carregados foi inferior a temperatura dos pilares sem carregamento. Há um indicativo do fato do carregamento impedir que a água evapore pela face superior e inferior dos pilares, fazendo com que a temperatura se eleve mais lentamente devido a presença de água livre na pasta de cimento, o que ajuda na maior capacidade resistente em relação aos pilares não carregados. 6. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14432: Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações - Procedimento. Rio de Janeiro, 2. HAN L.H. et at. Experimental Study and Calculation of Fire Resistance of Concrete- Filled Hollow Steel Columns Journal of Structural Engineering, China, v. 129, n. 3, p , Mar 23. INTERNATIONAL STANDARDIZATION FOR ORGANIZATION Fire resistance tests Elements of building construction. ISO 834. Genève LIE, T.T. Fire and Buildings London: Applied Science Publishers, Ltd, HAN L.N. et al. Compressive and flexural behaviour of concrete filled steel tubes after exposure to standard fire. Journal of Constructional Steel Research 61 (25) SIMÕES, R. Efeito do confinamento em pilares mistos curtos de aço e concreto. Dissertação de mestrado. FEC-UNICAMP. São Paulo AGRADECIMENTOS À FAPESP pela concessão de auxílio à pesquisa, à V&M do Brasil e aos técnicos do Laboratório de Estruturas da FEC-UNICAMP. ANAIS DO 5º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC28 5CBC552 15

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