aula fogo

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1
1
Estruturas em situação de 
incêndio 
2a parte
Prof. Dr. Alex Sander C. de Souza
Outubro/2005
2
Conteúdo 
„ Verificação de Ligações em situação de 
incêndio 
„ Estruturas mistas em situação de incêndio 
„ Verificação de estruturas em perfis formados 
a frio em situação de incêndio 
„ Comentários sobre estruturas de concreto 
em incêndio 
„ Verificação da segurança pelo método da 
avaliação de risco 
2
3
Ligações em incêndio 
Cenário do incêndio Resposta da estruturaTransferência de 
Calor na estrutura 
Projeto de ligações em temperatura elevada
„ Estágios do projeto em incêndio
„ Resistência ao colapso R(t) mim 
4
Influência da temperatura sobre a estrutura
„ Degradação das propriedades dos materiais
„ Alongamento/encurtamento dos elementos
Ligações em incêndio 
„ Exposta a diferentes esforços em função da 
temp. do compartimento
„ Localizadas em áreas mais frias
„ Menores temperaturas devido a maior 
concentração de massa
Ligações em incêndio 
3
5
Ligações em incêndio 
„ Devem ser dimensionadas para solicitações de 
incêndio 
„ Verificação dispensada – envolvida por material 
de proteção com espessura igual ao da estrutura
„ Proteção dos parafusos pode ser reduzida
6
Ligações em incêndio 
„ Distribuição de temperaturas na ligação 
hhk
720°C
664°C
425°C
460°C
300
IPE 360
4
7
Ligações em incêndio 
„ Ligações: Método das componentes
c
gie
d
ef gi
d
f
h
c φ
M
z
h
Resistência em altas temperaturas
Rigidez em alta temperatura
,yi, FkF i,20°C= θθ
,E KkK = θ i,20°Ci,θ
i,20°Cy,i, MkM θθ =
8
Ligações em incêndio 
„ Ligações: curva momento-rotação
φ
φ , mrad
M, kNm
20 ºC
500ºC
100ºC
50
0
200 10040 60 80
600ºC
700ºC
800ºC
M
5
9
Ligações em incêndio 
„ Propriedade dos materiais nas ligações
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Mód. Elasticidade aço
Resistência aço ky,θ
kE,θ
Resistência solda kw,θ
Resistência parafuso k b,θ
k i. θFator de redução
Temperatura, °C
10
Ligações em incêndio 
„ Ligações parafusadas 
Cisalhamento
6
11
Ligações em incêndio 
„ Ligações soldadas
Solda de entalhe
• Temperatura máxima 7000C
•Força resistente igual a resistência da parte mais fraca da conexão
Solda de filete
12
Estruturas mistas em incêndio 
„ Estruturas mistas: Dois materiais trabalhando 
solidariamente em um mesmo elemento estrutural para 
resistir a ações externas com maior eficiência.
Elementos mistos aço-concreto
Perfis de aço trabalhando em conjunto com 
concreto estrutural para resistir a esforços em 
lajes, vigas e pilares mistos. 
7
13
Estruturas mistas em incêndio 
„ Principais elementos mistos
• Vigas:
• Lajes: • Pilares:
14
Estruturas mistas em incêndio 
„ Principais elementos mistos
Laje alveolar
Viga de aço
Pilar de aço
8
15
Estruturas mistas em incêndio 
„ Principais elementos mistos
Pilar de aço Laje alveolar
Viga de aço
Ligação mista
16
Estruturas mistas em incêndio 
• Vantagens
ÎRedução de material e cargas nas fundações
ÎMaiores vãos
ÎRedução da altura das vigas de aço
ÎRedução no tempo de execução
ÎRedução ou eliminação de escoramentos 
ÎRedução de formas e armaduras
Î Redução das proteções contra incêndio e corrosão
9
17
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Limitações
aplicações:
• Vigas tipos I
• Vigas biapoiadas ou contínuas
• Treliças somente biapoiadas 
18
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Aquecimento da seção em elementos internos
Massividade
Mesa inferior:
Mesa superior com laje maciça:
Mesa superior com laje mista:
10
19
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Aquecimento da seção em elementos internos
Temperatura da alma igual a temperatura da mesa inferior
20
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Aquecimento da laje
Varia com a altura
Modelo de faixas
11
21
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Aquecimento da laje
Temperatura uniforme Simplificação
Para laje maciça igual a espessura da laje
22
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Conector de cisalhamento
Esmagamento do concreto
Ruptura do conector
25,1
EfA5,0
q cckcsRd =
25,1
fAq ucsRd =
Temp. Ambiente
Esmagamento do concreto
Ruptura do conector
25,1
EKfKA5,0
q ,c,Eck,ccsRd,fi
θθθ=
25,1
fKA
q u,ycsRd,fi
θ=
Em incêndio 
40% da temp. da 
mesa superior
80% da temp. da 
mesa superior
12
23
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na laje
θ
θ
θ
24
Estruturas mistas em incêndio 
θ
θ
θ
( )
a,fiyn,fi
AfQ ≥
( )
a,fiycck,c
AfbtfK85,0 ≥θ
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na laje
( ) ( ) ( )[ ] yfsfss,ywfifii,ya,fiy ftbKhttbKAf θθ ++=
( )
a,fiyfi
AfT = bafK85,0C ck,cfi θ=
( )
bfK85,0
fAf
a
ck,c
a,iy
θ
=
( ) ( ) ( ) 

 −+++

 

 −−+++

 +−++= θθ 2
atthtbfK
2
ahththt
2
atthdtbfKM fscffsfsyi,ycffswficffifiyi,yn,fi
13
25
Estruturas mistas em incêndio 
cck,cfi btfK85,0C θ=
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na viga
fin,fi CQ ≥ ( ) a,fiycck,c AfbtfK85,0 ≤θ
( ) ( ) ( )[ ] yfsfss,ywfifii,ya,fiy ftbKhttbKAf θθ ++=
A linha neutra pode cair na mesa superior ou na alma
26
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na viga
θ
θ
θ
θ
linha neutra na mesa superior
14
27
Estruturas mistas em incêndio 
( ) ( ) ( ) 

 

 −++

 −−+


 −++

 −+= θθ pfswpfififiyi,y
2
pfs
2
p
fsys,y
c
fpfin,fi y2
hthty
2
tdtbfK
2
yty
bfK
2
yhyCM
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na viga
( )
yfss,y
fia,fiy
p fbK2
CAf
y
θ
−=
( ) ( ) ywfifii,yyfsfss,yfi fhttbKftbKC +>+ θθ
linha neutra na mesa superior
θ
θ
θ
θ
28
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na viga
θ
θ
θ
θ
linha neutra na alma
15
29
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação completa e linha neutra na viga
θ
θ
θ
θ
linha neutra na alma
( ) ( ) ( ) 


 +−+−+

 −−+

 −+

 −+= θθ 2
tyhty
ty
2
tdtbfK
2
tytbfK
2
yhyCM
2
fsp
2
fsp
wp
fi
fifiyi,y
fs
pfsfsys,y
c
fpfin,fi
( )[ ]
ywi,y
fiyfsfss,ywfswfifii,y
p ftK2
CftbKtt2httbK
y
θ
θθ −−++=
( ) ( ) ywfifii,yyfsfss,yfi fhttbKftbKC +<+ θθ
30
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação parcial
θ
θ
θ
θ
16
31
Estruturas mistas em incêndio 
θ
θ
θ
θ
ayc =
( ) ( ) ( ) 


 +−+−+

 −−+

 −+

 −+= θθ 2
tyhty
ty
2
tdtbfK
2
tytbfK
2
yhyCM
2
fsp
2
fsp
wp
fi
fifiyi,y
fs
pfsfsys,y
c
fpfin,fi
• Dimensionamento de vigas mistas
Momento resistente interação parcial( )
a,fiyn,fi
AfQ <
cck,cfi btfK85,0Q θ<( ) ( ) ( )[ ] yfsfss,ywfifii,ya,fiy ftbKhttbKAf θθ ++=
n,fifiQC =
A linha neutra da seção mista sempre estará na viga de aço
Logo pode se usar as mesmas expressões anteriores para Mn com:
( ) ( ) ( ) 

 

 −++

 −−+


 −++

 −+= θθ pfswpfififiyi,y
2
pfs
2
p
fsys,y
c
fpfin,fi y2
hthty
2
tdtbfK
2
yty
bfK
2
yhyCM
LNP na alma
LNP na mesa
32
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
17
33
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método tabular
Hipótese básicas
• Incêndio limitado a um andar
• Temperatura uniforme ao longo do comprimento
• Condições de contorno invariáveis com a temperatura
• Esforços nos apoios invariáveis com a temperatura
• Considerada deformações devido aos gradientes térmicos
• Altura máx do pilar igual a 30 x a maior dimensão da seção
34
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método tabular:
Pilares revestidos
Armadura mín. 4θ 12,5mm
18
35
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Concreto usado somente como isolamento térmico 
Método tabular:
Pilares revestidos
Concreto somente entre as mesas
36
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método tabular:
Pilares parcialmente revestidos
d
d,fi
fi R
R=η
19
37
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método tabular:
Pilares preenchidos
d
d,fi
fi R
R=η
•fymax.=250MPa
•Espessura do tubo < 1,25b (ou 1,25d) 
•Desconsidera taxas de armadura 
maiores que 3%
•Resistência do concreto em temp. 
ambiente
38
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Disposições construtivas
Nos pilares mistos parcialmente revestidos com concreto
• o concreto entre as mesas do perfil de aço deve ser ligado à alma por meio 
de estribos soldados na alma do perfil ou penetrando na alma através de 
furos e abraçando as barras da armadura longitudinal posicionadas de 
ambos os lados da alma ou por meio de estribos e conectores de 
cisalhamento pino com cabeça soldados na alma do perfil de aço.
• o espaçamento entre os estribos ao longo do comprimento do pilar não pode 
exceder 500 mm, devendo-se também atender as prescrições da NBR 6118;
20
39
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Disposições construtivas
Nos pilares mistos parcialmente revestidos com concreto
40
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Disposições construtivas
Nos pilares mistos preenchidos com concreto:
• não deve ser colocado nenhum elemento adicional para união entre o 
perfil de aço e o concreto do pilar na altura delimitada pela ligação da 
viga;
• a armadura longitudinal do concreto, caso exista, deve ser mantida em 
sua posição por meio de estribos e espaçadores;
• o espaçamento dos estribos ao longo do comprimento do pilar não 
poderá exceder 15 vezes o menor diâmetro das barras da armadura 
longitudinal do concreto;
21
41
Estruturas mistas em incêndio 
( ) ( ) ( )∑∑∑ θθθθθθ ++=
m
max,,c,c
k
max,,s,s
i
max,,a,aRd,fi fAfAfAN
( )
2
,fl
eff,fi
2
cr,fi
EI
N
θ
π= l
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico
Rd,pl,fifiRd,fi NN χ=
χ é o fator de redução associado à flambagem, determinado por curvas de 
flambagem – λο;θ x χfi (as mesmas para barras de aço – curva c)
cr,fi
Rd,pl,fi
,o N
N=λ θ
( ) ( ) ( ) ( )∑∑∑ θθθ θθθ ϕ+ϕ+ϕ=
m
c,c
k
s,s
i
a,aeff,fi IEIEAEEI ,c,s,a
Perfil de aço armadura concreto
Perfil de aço armadura concreto
42
Estruturas mistas em incêndio 
( ) ( ) ( ) ( )∑∑∑ θθθ θθθ ϕ+ϕ+ϕ=
m
c,c
k
s,s
i
a,aeff,fi IEIEAEEI ,c,s,a
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico
Rigidez efetiva
O coeficiente de redução �i,θ que depende dos efeitos das tensões térmicas,
22
43
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Seção dividida em 4 componentes:
• Mesas do perfil
• Alma do perfil
• Armadura
•Concreto entre mesas e alma 
A resistência da seção (plastificação) é a soma da resistência de cada componente
44
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Mesa do perfil de aço
•t é o tempo requerido de resistência ao fogo;
•u = 2 (dc + bc ) 
•V = dcbc , em metro quadrado;
•θo,t é a temperatura inicial 
•kt é um coeficiente empírico
Temperatura nas mesas
Normal de plastificação e rigidez
23
45
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Alma do perfil de aço
Parte da alma que deve ser desprezada
Resistência ao escoamento Normal de plastificação e rigidez
46
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Concreto entre as mesas
Camada de concreto desprezada Temperatura no concreto
TRRF
24
47
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Concreto entre as mesas
Normal de plastificação e rigidez
48
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Armaduras
Fator de redução da resistência do aço Kys,θ
Usm – média geométrica entre u1 e u2
Para (u1-u2)<10
Para (u1-u2)>10
25
49
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Armaduras
Fator de redução do módulo de elasticidade do aço KEs,θ
50
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Armaduras
Normal de plastificação e rigidez
26
51
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Armaduras
Normal de plastificação e rigidez
52
Estruturas mistas em incêndio 
• Dimensionamento de pilares mistos
Método analítico: Parcialmente revestidos
Normal de plastificação e rigidez para a seção mista
mesas alma concreto armadura
( )
2
,fl
eff,fi
2
cr,fi
EI
N
θ
π= lRd,pl,fifiRd,fi NN χ=
cr,fi
Rd,pl,fi
,o N
N=λ θχ - curva c
27
53
Perfis formados a frio em incêndio 
„ Comentários gerais 
„ Perfis com espessuras reduzidas alta 
massividade
„ Dificuldade de proteção térmica (tinta 
intumescente seria o mais indicado)
„ Verificação não coberta pela NBR 14323
„ Grande utilização
„ Poucas pesquisa sobre verificação em incêndio
„ Necessidade de verificação
54
Perfis formados a frio em incêndio 
„ Comparação formados a frio x laminados
28
55
Perfis formados a frio em incêndio 
„ Comparação formados a frio x laminados
56
Perfis formados a frio em incêndio 
„ propriedades mecânicas do aço do perfil
Eurocode 3 – perfis classe 4
29
57
Perfis formados a frio em incêndio 
„ propriedades mecânicas do aço do perfil
Fatores de redução para resistência e módulo de elasticidade
58
Perfis formados a frio em incêndio 
„ propriedades mecânicas do aço do perfil
Fator de redução único – correspondente a KE,θ
30
59
Perfis formados a frio em incêndio 
„ Barras a tração
„ Barras comprimidas
Estado limite de ruptura da seção efetiva não se aplica
60
Perfis formados a frio em incêndio 
„ Barras submetidas a flexão
Inicio de plastificação
Flambagem lateral com torção FLT
31
61
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
„ Engenheiro suíço (1965)
„ Método introduzido pelas companhias de 
seguro
„ Adotadoposteriormente pelo Corpo de 
Bombeiros suíço (1968)
„ Incorporado em normas européias
„ Permitido pela norma brasileira e CB-São 
Paulo
62
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
A segurança da edificação é verificada por um 
fator global determinado para cada 
compartimento em função das características e 
ocupação da edificação e das mediadas de 
prevenção e combate existentes.
32
63
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γ
Fator de segurança global
Segurança garantida se:
1fi ≥γ
64
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
N – medidas de proteção existentes
54321 NNNNNN ××××=
N1 – Existência de extintores portáteis
33
65
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
N – medidas de proteção existentes
N2 – Existência de hidrantes internos
66
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
N – medidas de proteção existentes
N3 – confiabilidade do abastecimento de água 
34
67
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
N – medidas de proteção existentes
N4 – Existência de hidrantes externos
68
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
N – medidas de proteção existentes
N5 – Existência de brigada de incêndio 
35
69
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
S – medidas de proteção especiais 
existentes
S1 – modo de detecção de fogo
654321 SSSSSSS ×××××=
70
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
S – medidas de proteção especiais existentes
S2– modo de transmissão de alarme
36
71
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
S – medidas de proteção especiais existentes
S3 – Qualidade do 
corpo-de-bombeiro 
local
72
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
S – medidas de proteção especiais existentes
S4– Tempo de resposta do CB
37
73
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
S – medidas de proteção especiais existentes
S5 – Tipo de equipamento de extinção
74
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
S – medidas de proteção especiais existentes
S6 – Tipo de equipamento de exaustão
38
75
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
E – medidas construtivas para proteção da 
estrutura
4321 EEEEE ×××=
E1 – Resistência ao fogo das estruturas
76
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
E – medidas construtivas para proteção da estrutura
E2 – Resistência ao fogo das fachadas
39
77
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
E – medidas construtivas para proteção da estrutura
E3 – Resistência ao fogo das vedações horizontais
78
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
E – medidas construtivas para proteção da estrutura
E4 – Dimensões das células corta-fogo
40
79
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio 
q – carga de incêndio do mobiliário 
c – poder de combustão da carga de incêndio 
f – esfumaçamento da carga de incêndio
k – toxicidade da carga de incêndio 
i –carga de incêndio imobiliária
h – cota do andar 
a – área do compartimento
ahikfcqR ××××××=
80
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio ahikfcqR ××××××=
41
81
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio ahikfcqR ××××××=
82
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio ahikfcqR ××××××=
42
83
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio ahikfcqR ××××××=
Edifícios térreos 
84
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio ahikfcqR ××××××=
Edifícios de múltiplos andares
43
85
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
R – Fator risco de incêndio ahikfcqR ××××××=
86
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE 
GRETENER
44
87
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
A – Risco de ativação do incêndio em função do uso
88
Método da avaliação de Riscos
„ MÉTODO DE GRETENER
MAR
ESN3,1fi ××
××=γFator de segurança global
M – Mobilidade dos usuários da edificação
45
89
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Características principais
„ Incombustibilidade
„ Baixa condutividade térmica
„ Não exala gases tóxicos 
„ Elementos com baixa massividade(maior massa e 
volume)
90
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Comportamento do material/estrutura
„ Redução da resistência e modulo de elasticidade
„ Perda de rigidez da estrutura
„ Heterogeneidade – degradação polifásica 
„ Características da pasta podem antecipar a ruína
„ Teor de umidade
„ Uso de certos aditivos 
„ Concretos de alto desempenho podem antecipar a 
degradação da estruturas
„ Peça com menores dimensões 
„ Pipocamentos e lascamentos mais freqüentes
46
91
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Verificação
Baseado em parâmetros de dosagem do 
concreto e parâmetros geométricos dos 
elementos estruturais
Micro-estrutura polifásica com 
comportamentos distintos
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Estruturas de concreto em incêndio 
„ Efeito da ação térmica nos componentes do 
concreto
Pasta
ƒ Evaporação da água livre (temperatura chega aos 1000C) 
ƒ Desidratação os silicatos de cálcio hidratados, (responsáveis pela 
maior parte da resistência do concreto)
ƒ 710 °C, os silicatos estão completamente extintos.
ƒ“spalling” explosivos podem ser observados no primeiros 30 
minutos do incêndio devido a pressão vapor no interior da pasta
(fator água/cimento e permeabilidade)
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93
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Efeito da ação térmica nos componentes do 
concreto
Agregados
• Sofrem expansões que,podem ser destrutivas para o concreto 
• Os concretos compostos por agregados ricos em sílica (granitos,
arenitos, gnaisses e alguns xistos) sofrem “pop outs” (pipocamentos), 
que são “spalling” de pequenas proporções. 
• Nos concretos compostos por agregados calcáreos, o dióxido de 
carbono é liberado dos agregados retardando a elevação da 
temperatura, mas aumentando a fissuração na fase de resfriamento
94
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Efeito da ação térmica nos componentes do 
concreto
Variação da resistência do concreto em função do agregado
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95
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Efeito da ação térmica nos componentes do 
concreto
Armaduras
•Perde resistência e rigidez
•Contribui para um maior aquecimento localizado
•Perda de aderência aço – concreto a partir do 1000C•Perda completa de aderência aos 6000C
•Altas temperaturas podem reverter os efeitos do encruamento do aço 
(temperatura acima de 6000C). Aço CA-50B pode transforma-se em um 
CA-25A
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Estruturas de concreto em incêndio 
„ Fatores que influenciam o dimensionamento
„ Taxa de carregamento
„ Temperatura no interior do concreto
„ Temperatura da armadura
„ Propriedades térmicas dos materiais
Objetivo impedir que a armadura atinga temperaturas superiores a 500oc 
Valores mínimos das seções em função do TRRF 
49
97
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Métodos de dimensionamento
„ Tabular
„ Simplificados
„ Hertz
„ Método dos 5000C
Seções reduzidas em função da temperatura
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Estruturas de concreto em incêndio 
„ Dimensionamento: método tabular
Dimensões mínimas de lajes
50
99
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Dimensionamento: método tabular
Dimensões mínimas vigas contínuas CA e CP
100
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Dimensionamento: métodos simplificados
1. Determinar a distribuição de temperatura na seção transversal do
elemento de concreto, em função do TRRF 
2. Reduzir a seção transversal, correspondente à região periférica 
formada pelo material calcinado nas camadas superficiais da 
peça
3. Determinar a temperatura das barras da armadura;
4. Determinar a redução das características mecânicas do aço 
5. Estimar a resistência da peça com as propriedades mecânicas 
reduzidas,
6. Comparar o valor de cálculo do esforço resistente em temperatura
elevada ao valor de cálculo do esforço atuante em situação 
excepcional.
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101
Estruturas de concreto em incêndio 
„ Dimensionamento: métodos simplificados
Norma para dimensionamento de estruturas de concreto 
em situação de incêndio em elaboração
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Estruturas de concreto em incêndio 
„ Dimensionamento: métodos simplificados
Estudo de caso
Galpão de concreto pré-moldado com Rakcs metálicos 
em Ribeirão Preto
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103
Características do edifício 
„ Dimensões em planta de 15 X 45 m e altura de 6m.
„ Pilares: Pré-moldados de seção (25 x 45) cm com tubo interno de PVC 
para águas pluviais (diâmetro de 100mm)- distância entre os pilares 
de 5m;
„ Vigas longitudinais: seção transversal (20 x 30) cm também em 
concreto pré-moldado, nas alturas de 3m (intermediária) e 6m 
(respaldo);
„ Terças: Também de concreto pré-moldado com seção transversal (10 
x 30) cm;
„ Viga Vierendel: Pré-moldada, com altura variável ao longo do vão de 
15 metros (altura máxima de 110 cm), vide Figura 5;
„ Racks metálicos: Perfis metálicos com espessura de 3mm, para o 
suporte do estoque;
„ Cobertura: Constituída por telha de fibrocimento CANALETE 90;
„ Fechamento da edificação: Constituído por blocos de concreto de 14 
x 19 x 39cm sem revestimento 
„ Mezanino: laje pré-moldada treliça com blocos de concreto (altura da 
treliça de 12 cm e capa de concreto de 4 cm)
104
Características do edifício 
53
105
Características do incêndio 
„ Uso da edifício – deposito de flores artificiais (estocado 
em Racks metálicos distribuídos em toda área do 
galpão)
„ Na ocasião do incêndio – 40t de papel e plásticos 
„ Duração do incêndio de aproximadamente 3h 
80 MJ/m3Armação metálica
500 MJ/m2Papel 
300 MJ/m2Flores artificiais
Carga de incêndio qfiTipo de material
106
TRRF para a edificação 
TRRF=60min
54
107
Temperatura dos elementos estruturais 
( )1t8log345 100,gg +=θ−θ Com: TRRF =60 min
C945o=θ
Temperatura dos Racks
Incêndio padrão
Pela análise da situação da estrutura as temperaturas 
parecem ter sido inferiores 
Uma analise cristalográfica do aço poderia determinar as temperaturas 
as quais o material foi submetido (microscopia eletrônica de varredura) 
108
Temperatura dos elementos estruturais 
Coeficientes de redução das propriedades do aço
th
c
F
aa
a ∆′ρ=θ∆
Rakc sem proteção térmica 
∆θa = 944,26º C.
Ky,θ = 0,05
KE, θ = 0,05625.
fy, θ = 0,05*250 = 12,5 MPa
Es,θ = 0,05625*205000 = 11531,25 MPa.
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109
Conseqüência do incêndio 
„ Destruição total dos Racks metálicos
„ Pilares – sem avarias significativas (tubo de 
pvc intacto)
„ Vigas – perda de cobrimento na face inferior 
(facilmente recuperável após uma prova de 
carga)
„ Terça - torção e empenamento devido a 
queda de telhas (foram substituídas por 
terças de aço)
„ Telhas – Totalmente perdidas pelo fogo e 
pela queda
110
Conseqüência do incêndio 
„ Laje do mezanino – boa resistência ao fogo, 
pequenas perdas no recobrimento. 
Sobrecarga de telhas e terças aumentaram 
as flechas 
„ Alvenarias – calcinadas completamente 
(blocos estouraram). Menores danos nas 
alvenarias revestidas. Como ficam as 
alvenarias estruturais?
„ Piso – totalmente comprometido
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111
Conseqüência do incêndio 
112
Conseqüência do incêndio 
57
113
Recuperação