4 Ações nas estruturas em situação de incêndio

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1 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 4. Introução Dentre as ações ue causam esforços nas estruturas à temperatura ambiente, incluem-se: a ação eólica (ventos), a ação sísmica (carga inâmica), a ação térmica e a ação gravitacional (peso próprio, cargas acientais). A ação sísmica tem sempre o caráter excepcional; já a ação térmica poe ser consieraa uma ação normal ou excepcional, epeneno a freüência o evento (Figura 4.). Em alguns países, a ação térmica evio ao incênio é mais susceptível após a ação sísmica, uma vez ue rupturas e tubulações elétricas e e gás são freüentemente causaas por eslocamentos súbitos a estrutura evio a abalos sísmicos. Por outro lao, em países como Brasil, a probabiliae e ocorrência a ação sísmica é tão baixa, ue a freüência o incênio é, relativamente, maior. O incênio aciental 36 é uma ação transitória com probabiliae e ocorrência muito baixa urante o períoo e via útil a estrutura, porém, e efeito catastrófico (NBR 868:003); portanto, a ação térmica e incênios acientais é uma ação excepcional. Enuanto ação excepcional, o incênio eve ser consierao em projeto por não haver outros meios eficientes, uer por concepção ou arranjo estrutural, para evitar o sinistro. Nas situações excepcionais, as estruturas evem atener à necessiae e certos tipos e uso sem restrições urante um curto períoo e tempo e sofrer uma interrupção e seu uso ou até mesmo a estruição. Consierar a ação excepcional em projeto envolve, tão somente, estabelecer objetivos estratégicos e necessários para a segurança nas ações especiais e resgate e para a restrição a catástrofe (FUSCO, 993). O objetivo a segurança contra incênio é proteger a via humana urante o sinistro e, portanto, a estrutura eve suportar os efeitos a ação térmica urante a fuga os ocupantes e 36 As estruturas são projetaas para resistir a incênios não-intencionais; incênios propositais provocaos por ações criminosas ou terroristas não são excepcionais e, portanto, não são cobertos por projetos ue levam em conta a combinação última excepcional e ações.

2 6 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio as ações e combate ao incênio em segurança. incênio Q tempo específico horas Q segunos t sismos Q horas t vento t Q ias semanas neve Q ação aciental G ação permanente peso próprio ias t carga aciental e curta uração t t Figura 4.: Esuematização a freüência as ações incientes sobre uma estrutura urante sua via útil. Após a ocorrência a ação excepcional, não se espera ue a estrutura possa ter a sua ocupação usual antes ue se realizem as operações e reabilitação estrutural, manutenção ou, até mesmo, sua substituição (FUSCO, 993). Assim, eformações excessivas e colapso e partes a estrutura poem ser permitios urante o incênio, ese ue não colouem em risco a via; nesse contexto, a proteção ao patrimônio e ao meio-ambiente são, a priori, objetivos secunários a segurança estrutural. A filosofia e projeto as normas brasileiras baseia-se no conceito e estaos limites. A

3 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 7 verificação a estabiliae estrutural em situação e incênio é feita apenas nos ELU (Estaos Limites Últimos) para a combinação excepcional e ações (NBR 68:003; NBR 868:003; NBR 500:004). Os ELU são aueles associaos ao colapso estrutural ou a ruínas estruturais caracterizaas pela pera e euilíbrio, ruptura por eformação excessiva, formação e mecanismos, ruptura ou pera e estabiliae. Pela simples ocorrência, tais eventos eterminam a paralisação parcial ou total o uso a construção (NBR 868:003). Nos ELU, a segurança estrutural é verificaa comparano-se o valor e cálculo os efeitos as ações ao valor e cálculo a capaciae resistente. Para uaisuer combinações e ações, a segurança estrutural é satisfatória uano a e. (4.) é satisfeita. S R (4.) one: S valor e cálculo os efeitos as ações; R valor e cálculo a capaciae resistente o elemento estrutural, para o estao limite último. Os efeitos as ações são os esforços solicitantes trauzios pelo esforço normal atuante (N S ), pelo momento atuante (M S ), etc.; por outro lao, a capaciae resistente é trauzia pelo esforço normal resistente (N R ), pelo momento resistente (M R ), etc. 4. Ações mecânicas As ações mecânicas incientes na situação excepcional compreenem as ações permanentes, as ações excepcionais e origem térmica e as ações variáveis ue não possam ser esprezaas a ocorrência simultânea; suas influências conuzem a uma única combinação e ações na ual as ações variáveis normais são as ações e acompanhamento (FUSCO, 993). As ações permanentes 37 compreenem a ação gravitacional inciente sobre a massa as 37 As ações permanentes são auelas ue ocorrem com valores praticamente constantes ao longo e toa a via útil a construção e também auelas ue crescem ao longo o tempo, teneno a um valor limite (NBR 68:003).

4 8 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio estruturas, i.e., o peso próprio as estruturas, os elementos construtivos sem caráter estrutural e os euipamentos fixos; os empuxos evio ao peso próprio o solo não-removível; os efeitos e eformações evio à protensão; enfim, toas as ações cuja variabiliae no tempo é esprezável e, portanto, estarão presentes urante a situação excepcional o incênio. As ações variáveis compreenem as ações acientais as construções, i.e., as ações ue atuam nas construções em função e seu uso (pessoas, mobiliário, veículos, materiais iversos, etc.), as ações hirostáticas, enfim, toas as ações cuja variabiliae no tempo é grane 38, mas ue poem estar presentes urante um evento excepcional (NBR 868:003). Exemplos e ações variáveis especiais na situação e incênio são auelas ecorrentes o impacto causao pelo colapso e um elemento estrutural ou euipamentos pesaos; nesse caso, a ação o impacto incie sobre elementos frios ajacentes ao compartimento e incênio o eifício. Após o colapso localizao, os efeitos o impacto são ações variáveis aicionais ue ocorrem apenas urante o incênio, sobre os elementos frios e pavimentos ajacentes inferiores ao compartimento e incênio. Essas ações poem ser levaas em conta se a estabiliae global o eifício for comprometia por um colapso localizao (EN 99--:00), por ex., uma laje e piso suportar o impacto a uea e uma viga ou a laje o pavimento superior urante o sinistro. Dentre as emais ações variáveis, a NBR 868:003 e o EN 99--:00 permitem esprezar a ação eólica ocorreno simultaneamente na presença a ação excepcional o incênio (Figura 4.). Ações excepcionais e origem térmica compreenem as ações mecânicas ualificaas e ações iniretas, i.e., esforços aicionais espertaos pelo impeimento às eformações térmicas em estruturas isostáticas e hiperestáticas, às ilatações térmicas e elementos ajacentes e às ilatações térmicas ue afetam outros elementos fora o compartimento e incênio 39, e pelas tensões internas evio a graientes térmicos esenvolvios ao longo e seções transversais (EN 99--:00), mesmo em estruturas isostáticas. 38 As ações variáveis são auelas cuja probabiliae e ocorrência é e 5% a 35%, no sentio esfavorável, urante a via útil e 50 anos (NBR 68:003). 39 Por ex., eslocamento o topo e pilares evio à ilatação térmica e lajes e vigas ou e cabos suspensos (EN 99--:00).

5 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 9 Os valores característicos as ações permanentes ecorrentes a ação gravitacional (peso próprio a estrutura, parees, painéis permanentes e revestimentos), e as ações acientais ecorrentes a ocupação o compartimento (mobiliário, pessoas, materiais móveis) são efinios pela NBR 60:980. Projeto estrutural à temperatura ambiente velociae o vento ação eólica sobre os elementos estruturais resposta estrutural Projeto estrutural em situação e incênio Δθ ( C) intensiae o incênio ação térmica sobre os elementos estruturais resposta estrutural Figura 4.: Resposta estrutural à ação eólica e à ação térmica evio ao incênio. 4.. Combinação última excepcional e ações A NBR 868:003 fornece a e. (4.) para o cálculo as combinações últimas excepcionais. F m n gi FGi, FQ,exc γ Σ i j γ F (4.) 0 j,ef Qj, one: F valor e cálculo as combinações últimas excepcionais; F Gi, valor característico as ações permanentes; F Q,exc valor a ação excepcional consieraa; F Qj, valor característico as ações variáveis para a situação excepcional consieraa; γ gi coeficiente e poneração as ações permanentes para a situação excepcional consieraa (Tabela 4.); γ coeficiente e poneração as ações variáveis para a situação excepcional

6 30 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio consieraa (Tabela 4.); 0j,ef fator e combinação efetivo e caa uma as emais variáveis F Qj, ue poem agir simultaneamente com a ação principal F Q,exc, urante a situação excepcional (Tabela 4.). Tabela 4.: Coeficientes e poneração as ações para combinações últimas (NBR 868:003). γ g ações permanentes iretas agrupaas γ ações variáveis consieraas conjuntamente Tipo e estrutura situação normal situação excepcional normal excepcional favorável esfavorável favorável esfavorável Eificações tipo *,0,35 ou,,0 ou 0,5 ou 0,5 ou, Eificações tipo **,0,40 ou,,0 ou 0,0 ou 0,4 ou,,0 ou 0 Nota: * As cargas acientais superam 5 N/m². ** As cargas acientais não superam 5 N/m². Recalues e apoio e retração. Variação térmica à temperatura ambiente. Tabela 4.: Fatores e combinação (0) e e reução () para as ações variáveis em eifícios (NBR 868:003). Conição o local 0 * 0,7 Locais em ue não há preominância e pesos e euipamentos ue permanecem fixos por longos períoos e tempo, nem e elevaas concentrações e pessoas (eifícios 0,5 0,3 0, resienciais). Locais em ue há preominância e pesos e euipamentos ue permanecem fixos por 0,7 longos períoos e tempo, ou e elevaa concentração e pessoas (eifícios comerciais). 0,4 0,8 Bibliotecas, aruivos, oficinas e garagens. 0,8 0,6 0,4 Pressão inâmica o vento nas estruturas em geral. 0,6 0 0 Variações uniformes e temperatura em relação à méia anual local 0,6 0,3 Nota: * Para combinações excepcionais one a ação principal for sismo, 0. Em situação e incênio, a ação excepcional F Q,exc é a ação térmica ue inuz a reução as proprieaes mecânicas os materiais e o aparecimento e esforços aicionais nas estruturas, evio às restrições às eformações térmicas. Na situação excepcional, o fator e combinação efetivo e caa uma as emais variáveis ( 0j,ef ) é assumio igual o valor os fatores e reução corresponentes à combinação uasepermanente ( j ). O prouto é o valor reuzio e combinação e caa uma as j Fj, emais ações variáveis (NBR 868:003; Figura 4.3). Particularmente, para a situação e incênio, o fator a combinação uase-permanente é multiplicao por 0,7 (Tabela 4.; NBR 868:003; NBR 500:004), i.e., 0 j,ef 0,7 j

7 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 3 (e. 4.3); trata-se a parcela uase-permanente a ação aciental para a situação e incênio. F m n,fi gi FGi, FQ,exc γ Σ i j γ 0,7 F (4.3) j Qj, ações variáveis Q Q valor característico 0 *Q valor a combinação t probabiliae *Q valor freüente *Q valor uase-permanente 0,7* *Q valor uase-permanente na situação e incênio Figura 4.3: Valores efetivos a ação variável na combinação e ações. Com o aumento a temperatura o concreto armao, a resistência e a rigiez o elemento estrutural auecio são reuzias e os esforços aicionais ecorrentes a ilatação e graientes térmicos tenem, a priori, a aumentar e, a posteriori, a reuzir uano somaos às solicitações e origem gravitacional; por outro lao, a capaciae e rotulação plástica e e acomoação o elemento ao sistema estrutural aumenta simultaneamente à reução as proprieaes mecânicas o elemento. A NBR 500:004 permite esprezar os efeitos os esforços aicionais e origem térmica no projeto. Desprezar ou não os efeitos as ações iniretas excepcionais é uma ecisão ue epene as imensões o elemento singular associaas ao arranjo estrutural, por ex., uma extensa laje e piso sem juntas e ilatação, granes vãos contínuos; nesses casos, é preciso calcular esses esforços empregano-se, eventualmente, métoos gerais ou experimentais e cálculo. O efeito a ilatação térmica e a movimentação horizontal e granes pavimentos sobre seus apoios everiam ser levaos em conta, mesmo uano os métoos tabulares ou simplificaos forem usaos. Quano as ações iniretas e origem térmica poem ser esprezaas, a ação térmica é

8 3 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio trauzia apenas pela reução a resistência os materiais e a capaciae e suporte os elementos no projeto estrutural. Nesse caso, a e. (4.3) poerá ser substituía pela e. (4.4) para o cálculo as combinações últimas excepcionais. F n,fi γ g FG γ 0,7 j Fj, (4.4) Σ j one: F,fi valor e cálculo as combinações últimas excepcionais para a situação e incênio; F G valor característico a soma as ações permanentes; F j, valor característico as ações variáveis j para a situação excepcional e incênio; γ g coeficiente e poneração as ações permanentes para a situação excepcional e incênio (Tabela 4.); j fator e combinação efetivo e caa uma as variáveis F j, ue poem agir simultaneamente com as emais ações urante a situação excepcional e incênio (Tabela 4.) Fator e combinação efetivo e caa uma as ações variáveis ( j ) Uma combinação e ações é caracterizaa pela combinação e vários eventos aleatórios em função o tempo, para os uais existem iversos moelos estatísticos. Para avaliar a confiabiliae estrutural, sobrepõem-se os valores reuzios esses eventos a fim e evitar valores exageraamente conservaores (Figura 4.). Usualmente, as ações são variáveis aleatórias sujeitas a uma istribuição normal para as cargas permanentes, e a uma istribuição e Gumbel para cargas variáveis. Contuo, a combinação mais esfavorável e ações epene não somente a istribuição e probabiliae, mas também, o estao limite consierao e a estrutura analisaa, i.e., caa caso é um caso! Por uestões e simpliciae, caa ação variável secunária (F Qj, ) é consieraa inepenente as emais ações ue atuam simultaneamente sobre a estrutura. Vie o exemplo iático e Calgaro (00), para ilustrar o cálculo aproximao o fator e combinação ( 0 ) e uma ação variável em uma viga isostática solicitaa por uas ações

9 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 33 (Figura 4.4), (carregamento istribuío uniforme) e Q (carga concentraa), similares a uas variáveis aleatórias e inepenentes, e mesmo sinal (por ex., ambas são positivas ) e sujeitas a uma istribuição normal, com as respectivas funções e ensiae e probabiliae p() e p(). ζ*l Q 0,9 λ ; cvxcvycv;,05375 (uantil 98%) 0 0,8 l 0,7 x Figura 4.4: Viga isostática solicitaa a uma ação concentraa variável Q e a uma ação permanente istribuía uniforme. 0,6 0 0, 0,4 0,6 0,8 cv Figura 4.5: Fator e combinação ( 0 ) a ação variável Q em função o coeficiente e variação as ações para a viga isostática. Embora as ações acientais sejam representaas pela istribuição e probabiliae e Gumbel, própria para valores máximos, sempre é possível construir uma istribuição normal euivalente e impor cauas e máximos euivalentes. Assumino-se ue os efeitos as ações sobre a estrutura são funções lineares essas ações, o carregamento resultante é efinio por Z a b, one os coeficientes a e b representam as influências e e na ação Z sob o risco e atingir o estao limite. O momento solicitante no ponto genérico e abscissa x é calculao por: l x x M x 0 x ζ l ( ) x ( ζ ) 0 ζ Q (4.5) Amitino, como usual, ue as variáveis aleatórias e e a soma Z têm valor característico, e Z, corresponente ao mesmo uantil, têm-se as es. (4.6) e (4.7).

10 34 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio (4.6) one: valor característico a variável aleatória ; valor característico a variável aleatória ; µ méia a variável ; µ méia a variável ; esvio-parão a variável ; esvio-parão a variável ; ínice os valores característicos as variáveis aleatórias e, igual a,05375 para o uantil e 98%. Z (4.7) one: ; Z Z. Então a Pr ob( > ) Pr ob( > ) Pr ob( Z > Z ) Φ( ) Φ( ), one ( ) Φ é a função e istribuição normal reuzia; para o uantil e 98%,, De fato, Z <, pois (Tabela 4.3): Tabela 4.3: Desvio-parão as variáveis aleatórias e e a soma Z. < 4 < 4 Z Portanto, é necessário efinir uma euação para calcular Z em função e e, a ual poe ser a e. (4.8) ou a e. (4.9). Substituino a e. (4.8) na e. (4.9), poe-se calcular o fator e combinação ( 0 ) a variável aleatória em função o esvio-parão (e. 4.0) ou o coeficiente e variação (e. 4.).

11 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 35 ( ) Z (4.8) ( ) 0 0 Z (4.9) ( ) ( ) ( ) ( ) (4.0) one: 0 Fator e combinação a ação variável cv cv cv cv λ λ λ λ (4.) one: y λ ; cv coeficiente e variação a variável aleatória ;

12 36 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio cv coeficiente e variação a variável aleatória. A e. (4.) é um caso particular a e. (4.), uano λ (i.e., ) e cv cv cv. Para esse caso, a Figura 4.5 ilustra o fator 0 e combinação a ação variável em função o coeficiente e variação (cv) e e para,05375 (uantil e 98%). ( ) cv 0 cv (4.) Uma extensiva análise paramétrica estatística realizaa pelo CEN (00) apu Holicý & Schleich (005) mostrou ue o maior nível e confiabiliae uniforme e satisfatória a combinação excepcional para a situação e incênio é conseguio uano j 0,3. Valores e j < 0,3 conuzem a uma confiabiliae baixa e insatisfatória, a priori, para os elementos estruturais e aço (HOLICKÝ & SCHLEICH, 005). Holicý & Schleich (005) ressaltam ue são necessários estuos aicionais e calibração para especificar os valores confiáveis e j para as estruturas e concreto e e maeira, mas pontuam ue o uso e j < 0,3 everia ser analisao com mais cuiao. 4.. Combinação última normal e ações A NBR 868:003 fornece a e. (4.3), para o cálculo as combinações últimas normais. F m n γ gi FGi, γ εg Fε g, γ FQ, Σ i j 0 j,ef F Qj, γ ε 0ε F ε, (4.3) one: F valor e cálculo as combinações últimas normais; F Q, valor característico a ação variável consieraa como ação principal para a combinação; F Qj, valor característico as ações variáveis para a combinação; F εg, valor característico as ações iniretas permanentes evio à retração; F ε, valor característico as ações iniretas variáveis evio à temperatura, na situação normal e uso;

13 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 37 γ εg coeficiente e poneração as ações permanentes evio à retração para a situação normal igual a, (NBR 68:003); γ ε coeficiente e poneração as ações variáveis evio à variação térmica para a situação normal igual a, (NBR 68:003); 0j,ef fator e combinação para caa uma as emais variáveis F Qj, ue poem agir simultaneamente com a ação principal F Q, (Tabela 4.) Para as situações em ue as cargas permanentes são evias apenas à ação gravitacional e há apenas a ação variável principal, a e. (4.3) é substituía pela e. (4.4). F γ F γ F (4.4) g G Q, one: γ g coeficiente e poneração as ações permanentes para a situação excepcional consieraa (Tabela 4.); γ coeficiente e poneração para as ações as ações variáveis para a situação excepcional consieraa (Tabela 4.) Relação entre as combinações últimas excepcionais e normais e ações Poe-se estabelecer uma relação entre as combinações últimas excepcionais (e. 4.3) e normais (e. 4.3), por meio e um fator e reução para as ações excepcionais em situação e incênio: η fi F,fi F m i γ F gi Gi, m i γ γ F εg gi F εg, Gi, F Q,exc γ F γ Q, n Σ n Σ j j 0,7 0 j,ef F j Qj, F Qj, γ ε 0ε F ε, (4.5) one: η fi fator e reução o valor e cálculo a combinação última normal para obter a combinação última excepcional em situação e incênio 40 [aimensional]; 40 Os coeficientes e poneração as ações permanentes e variáveis o numeraor pertencem à combinação excepcional, enuanto os o enominaor, pertencem à combinação normal e ações.

14 38 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio Para as estruturas apenas sob a ação gravitacional, cujas cargas permanentes possuem o mesmo coeficiente e poneração (γ g ) e cujas cargas variáveis são constituías e apenas cargas acientais, também com o mesmo coeficiente e poneração (γ ), a e. 4.5 é simplificaa: F ηfi F F ξ F,fi Q, G γ F g G γ F g γ 0,7 G γ F j Q, F Q,, 0,7 j ξ,4,4 ξ (4.6) one: ξ relação entre os valores característicos a ação variável e as ações permanentes [aimensional]. O valor e cálculo as ações para a situação excepcional é menor o ue para a situação normal e uso. A possibiliae a presença e toas as ações simultâneas urante um evento excepcional é muito baixa, justificano o valor o fator e reução η fi < 0,9 (Figura 4.6). ηfi F,fi/F 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,7* 0,4 0,7* 0,8 0,7* 0, 0,4 0,3 0 0,5,5,5 3 ξ F Q /F G Figura 4.6: Variação o fator e reução η fi com a ação variável principal relativa ξ. ξ significa o nível e carregamento aciental; uanto maior a ação variável principal, em relação à permanente, menor será o valor e cálculo a ação total na estrutura em situação e incênio (Figura 4.6).

15 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 39 Em geral, a e. (4.6) e Figura 4.6 prestam-se apenas às lajes, one a ação os ventos é esprezaa no cálculo as combinações últimas normais e ações. Para as estruturas correntes, poe-se aotar, à favor a segurança, η fi 0,7 (EN 99--:004, NBR 500:004). Nem sempre tal simplificação é econômica! Costa (00), Costa & Silva (00) e Costa & Silva (005b) verificaram a tenência o η fi < 0,7 para as lajes e concreto armao e um eifício comercial, projetao conforme as NBR 68:003 e NBR 868:003. As lajes são os elementos mais leves e um eifício e apresentam os maiores níveis e carregamento aciental, i.e., ξ 0,5 (Figura 4.6). A simplificação é oportuna para sistemas estruturais complexos calculaos por métoos manuais ou semi-manuais, one η fi 0,7 é uma estimativa segura e justificável por evitar, sobremaneira, a repetição e inúmeros cálculos os efeitos 4 as ações sobre as estruturas para a situação e incênio (FRANSSEN & ZAHARIA, 005). Em vigas e pilares componentes e pórticos o eifício, a ação os ventos está presente nas combinações últimas normais e ações, seno necessário usar a euação geral a combinação normal e ações no enominaor. Em estruturas muito simples e fáceis e calcular, os efeitos as ações na situação e incênio poem ser eterminaos pelo valor preciso a combinação última excepcional reuzia (e. 4.4) ou completa (e. 4.3) uano há mais e uma ação variável simultânea ue não possa ser esprezaa nas combinações últimas excepcionais a situação e incênio. Em estruturas complexas, o cálculo os efeitos as ações tem sio, atualmente, realizao por meio e softwares específicos, ue permitem facilmente analisar os efeitos e iferentes combinações e ações no projeto estrutural. A segurança estrutural para a situação e incênio é efinia pela esigualae: S R (4.7),fi,fi one: S,fi valor e cálculo os efeitos as ações mecânicas em situação e incênio (e. 4.8); R,fi valor e cálculo a capaciae resistente o elemento estrutural em situação e 4 Esforços resistentes, tais como: os esforços normais e e cisalhamento, momentos fletores e torçores.

16 40 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio incênio (e. 4.9). O coeficientes e poneração γ g e γ e o fator e combinação j a variável principal e as ações variáveis j (e. 4.8), ue não poem ser esprezaas, são próprios a combinação excepcional e ações aplicáveis à situação e incênio. S,fi n S γ g FG γ Σ 0,7 j FQj (4.8) (,f,f,b,h φ) R,fi R fc, θ y, θ py, θ, (4.9) one: f c,θ, f y,θ e f py,θ valores e cálculo a resistência os materiais concreto, aço e armauras passiva e ativa, respectivamente, à temperatura elevaa θ; b, h, ø imensões a seção transversal o concreto e as armauras, para o cálculo a capaciae resistente. R,fi é variável em função a temperatura. No início o auecimento, R,fi > R porue os coeficientes e poneração a resistência os materiais para a situação e incênio são menores ue aueles para a situação normal. A meia ue a temperatura se eleva com o ecorrer o tempo, R,fi se reuz. O TRF (tempo e resistência ao fogo) a estrutura é estabelecio uano R,fi S,fi (Figura 4.7). O TRF é o tempo máximo e resistência, a partir o ual, a estrutura eixa e assegurar a sua resistência ao fogo, seguno o critério e estabiliae estrutural. Existem outros critérios e resistência ao fogo relativos à outras funções os elementos construtivos para os uais o TRF poe ser estabelecio (Cap. 6, Figura 6.; Cap. 8, item ). O fator η fi (es. 4.5 ou 4.6) não representa o nível e carregamento a estrutura, nem informa se a capaciae a estrutura está totalmente esgotaa, por ex., S,fi R,fi ou S,fi < R,fi. O nível e carregamento compara o efeito as ações em situação e incênio à resistência a estrutura em situação normal (e. 4.0).

17 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 4 S,fi fi (4.0) R one: fi nível o carregamento aplicao para a situação e incênio [aimensional]; R valor e cálculo a resistência a estrutura para a situação normal. Devio à correlação entre ambos (e. 4.), fi e η fi poem ser confunios se a estrutura for solicitaa à capaciae resistente máxima na situação normal, pois S R e, portanto, fi η fi. Tal conição tem sio aotaa na construção e métoos práticos e cálculo e elementos e concreto (EN 99--:004; NBR 500:004; vie Cap. 9, item 9.3), para facilitar o imensionamento em situação e incênio, sem a necessiae e cálculo a capaciae resistente à temperatura elevaa. fi S R,fi ηfi S R (4.) R,fi S S,fi R S. η fi S,fi TRF tempo EFEITO DAS AÇÕES RESISTÊNCIAS Figura 4.7: Nível e carregamento em situação e incênio.

18 4 Dimensionamento e elementos e concreto armao em situação e incênio 4.3 Resistência os materiais A resistência e um material é a sua aptião e suportar tensões. Em geral, amite-se ue a meia essa aptião seja a própria resistência (NBR 868:003). Tanto à temperatura ambiente, como a temperaturas elevaas, a resistência é eterminaa pela máxima tensão aplicável a um corpo-e-prova o material, sem o aparecimento e fenômenos peculiares ao comportamento o próprio material emonstraos por ruptura ou eformação excessiva. A resistência os materiais é representaa por valores característicos, corresponentes ao uantil e 5% e probabiliae e não serem atingios pelas amostras e um ao lote. À temperatura ambiente, o valor e cálculo a resistência usao no imensionamento a estrutura é ao por: f f (4.) γ m one: f valor e cálculo a resistência o material para a situação normal ou e serviço; f valor característico a resistência o material; γ m coeficiente e poneração a resistência o material (Tabela 4.4). Tabela 4.4: Coeficientes e poneração as resistências no ELU (NBR 68:003; NBR 500:004). Materiais Coeficientes e poneração γ m Combinações últimas Normais Excepcionais concreto γ c,4, aço γ s,5,0 À temperatura elevaa, a resistência os materiais e o móulo e elasticiae são moificaos pela ação o calor. Para os materiais estruturais usaos na Construção Civil, os efeitos a ação térmica são consieraos por meio os fatores e reução a resistência, para ambos os valores característico (e. 4.3) e e cálculo (e. 4.4), e o móulo e elasticiae (e. 4.5), em função a temperatura. f, θ κ m, θ f (4.3) one: f,θ valor característico a resistência o material à temperatura elevaa θ; κ m,θ fator e reução a resistência o material em função a temperatura elevaa θ

19 4 Ações nas estruturas em situação e incênio 43 [aimensional]. f f, θ κ m, θ f κ m, θ (4.4) γ m one: f,θ valor e cálculo a resistência o material à temperatura elevaa θ; f valor e cálculo a resistência o material para a situação excepcional. Observa-se ue os valores os coeficientes e poneração a resistência os materiais (γ m ) para a situação excepcional são menores ue aueles para a situação normal (Tabela 4.4); portanto, os valores e cálculo a resistência o material (f ) para a situação excepcional são virtualmente maiores ue aueles para a situação normal. E m, θ κ E (4.5) me, θ m one: E m,θ móulo e elasticiae o material à temperatura elevaa θ; κ me,θ fator e reução o móulo e elasticiae o material em função a temperatura elevaa θ [aimensional]; E m móulo e elasticiae o material à temperatura ambiente.

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