NBR 15200 Projeto de estruturas de concreto em situação de incendio

V álida a par tir de edição ABNT NBR NORMA BRASILEIRA © ABNT 2012 ICS Número de ref erência 48 páginas 15200 Segunda 26.04.2012 26.05.2012 Pr ojeto de estruturas de concreto em situação de incêndio Fire design of concrete structures 13.220.50 ; 91.080.40 ABNT NBR 15200:2012 ISBN 978-85-07-03373-8 Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados ii ABNT NBR 15200:2012 © ABNT 2012 T odos os direitos reservados. A menos que especiﬁ cado de outro modo , nenhuma par te desta publicação pode ser reproduzida ou utilizada por qualquer meio , eletrônico ou mecânico , incluindo f otocópia e microﬁ lme, sem permissão por escrito da ABNT . ABNT A v .T reze de Maio , 13 - 28º andar 20031-901 - Rio de Janeiro - RJ T el.: + 55 21 3974-2300 F ax: + 55 21 3974-2346 abnt@abnt.org.br www .abnt.org.br Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados iii ABNT NBR 15200:2012 Sumário P ágina Prefácio ...................................................................................................................... ......................... iv 1 Escopo ...................................................................................................................... .......... 1 2 Referências normativas ..................................................................................................... 1 3 T ermos e deﬁ nições ........................................................................................................... 2 4 Simbologia .................................................................................................................. ........ 3 5 Requisitos gerais ........................................................................................................... .... 5 6 Propriedades dos materiais em situação de incêndio ................................................... 7 6.1 Concreto .............................................................................................................................. 7 6.1.1 Resistência à compressão do concreto a altas temperaturas ....................................... 7 6.1.2 Propriedades físico-térmicas dos concretos a altas temperaturas ............................... 8 6.2 Aço ...................................................................................................................................... 8 6.2.1 Resistência ao escoamento e módulo de elasticidade do aço de armadura passiva a altas temperaturas .......................................................................................................... 8 6.2.2 Resistência ao escoamento e módulo de elasticidade do aço de armadura ativa a altas temperaturas ........................................................................................................... 10 6.2.3 V alor de cálculo das resistências ................................................................................... 12 7 Ação correspondente ao incêndio ................................................................................. 13 8 V eriﬁ cação de estruturas de concreto em situação de incêndio ................................ 13 8.1 Ações e solicitações ........................................................................................................ 13 8.2 Método tabular ............................................................................................................ ...... 14 8.2.1 Vigas ................................................................................................................... ............... 15 8.2.2 Lajes ................................................................................................................... ............... 17 8.2.3 Pilares ............................................................................................................................... .2 0 8.2.4 Tirantes ................................................................................................................ ............. 22 8.3 Método análitico para pilares .......................................................................................... 22 8.4 Método simpliﬁ cado de cálculo ...................................................................................... 23 8.5 Métodos av ançados de cálculo ....................................................................................... 24 8.6 Método experimental ....................................................................................................... 24 Anexos Anexo A (normativo) Método do tempo equiv alente ....................................................................... 25 Anexo B (normativo) Dia grama tensão-deformação do concreto .................................................. 27 Anexo C (normativo) Pr opriedades térmicas do concreto.............................................................. 29 C.1 Alongamento ............................................................................................................... ..... 29 C.2 Calor especíﬁ co ................................................................................................................ 29 C.3 Condutividade térmica ..................................................................................................... 30 C.4 Densidade ................................................................................................................. ........ 30 Anexo D (normativo) Dia grama tensão-deformação do aço ........................................................... 31 Anexo E (normativo) Método tab ular geral para dimensionamento de pilares retangulares ou circulares ..................................................................................................................... 35 Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados iv ABNT NBR 15200:2012 Anexo F (normativo) Fluxo de calor .................................................................................................. 46 Anexo G (inf or mativo) Gráﬁ cos para pilares com mais de uma face exposta ao fogo ................ 47 Figuras Figura 1 – Fator de redução da resistência do concreto silicoso em função da temperatura .... 7 Figura 2 – Fator de redução da resistência do aço de armadura passiv a em função da temperatura ................................................................................................................... 9 Figura 3 – Fator de redução do módulo de elasticidade do aço de armadura passiv a em função da temperatura ....................................................................................................... 9 Figura 4 – Fator de redução da resistência do aço da armadura ativ a f ormada por ﬁ os ou cordoalhas em função da temperatura ......................................................................... 12 Figura 5 – Fator de redução do módulo de elasticidade do aço da armadura ativ a em função da temperatura ................................................................................................................ .1 2 Figura 6 – Distâncias c 1 e c 1 ℓ ........................................................................................................... 15 Figura 7 – Deﬁ nição das dimensões para diferentes tipos de seção transversal de vigas ....... 15 Figura 8 – En v oltória de momentos ﬂ etores ................................................................................... 17 Figura B.1 – Aspecto do diagrama tensão-def ormação do concreto .......................................... 28 Figura D .1 – Aspecto do diagrama tensão-def ormação dos aços a altas temperaturas ............ 34 Figura G.1 – Curvas TRF × b × c 1 para n úmero de barras longitudinais igual a 4 (n = 4) ........... 48 Figura G.2 – Curvas TRF × b × c 1 para n úmero de barras longitudinais maior que 4 (n > 4) ..... 48 T abelas T abela 1 – V alores da relação k c, θ = f c, θ / f ck para concretos de massa especíﬁ ca normal (2 000 kg/m 3 a 2 800 kg/m 3 ) preparados com agregados predominantemente silicosos ..................................................................................................................... ......... 8 T abela 2 – V alores das relações k s, θ = f yk, θ / f yk e k Es, θ = E s , θ / E s para aços de armadura passiva ....................................................................................................................... ....... 10 T abela 3 – V alores da relação f pyk, θ /(0,9 f pyk ) e E p, θ / E p para ﬁ os e cordoalhas da armadura ativa ......................................................................................................................... .......... 11 T abela 4 – Dimensões mínimas para vigas biapoiadas a .............................................................. 16 T abela 5 – Dimensões mínimas para vigas contínuas ou vigas de pór ticos a ............................ 16 T abela 6 – Dimensões mínimas para lajes simplesmente apoiadas c .......................................... 18 T abela 7 – Dimensões mínimas para lajes contínuas c .................................................................. 18 T abela 8 – Dimensões mínimas para lajes lisas ou cogumelo a ................................................... 19 T abela 9 – Dimensões mínimas para lajes ner vuradas simplesmente apoiadas c ...................... 19 T abela 10 – Dimensões mínimas para lajes ner vuradas contínuas em pelo menos uma das bordas c ............................................................................................................................. 20 T abela 11 – Dimensões mínimas para lajes ner vuradas armadas em uma só direção a ............ 20 T abela 12 – Dimensões mínimas para pilares com uma face exposta ao fogo ........................... 21 T abela 13 – Dimensões mínimas para pilares-parede a ................................................................. 21 T abela A.1 – Fatores de ponderação das medidas de segurança contra incêndio ..................... 25 T abela A.2 – V alores de γ s2 em função do risco de ativação do incêndio (r) ............................... 26 Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados v ABNT NBR 15200:2012 T abela B.1 – Deformação especíﬁ ca do concreto em função da temperatura elevada .............. 27 T abela D.1 – V alores da relação k p θ = f pk , θ / f yk para aços de armadura passiva .......................... 32 T abela D.2 – V alores dos parâmetros para o dia grama tensão-deformação de ﬁ os ou cordoalhas ................................................................................................................... 33 T abela E.1 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 0,1 e e máx = 10 mm (para b ≤ 400 mm) e e máx = 0,025 × b (para b > 400 mm) ...................... 36 T abela E.2 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 0,1 e e máx = 0,25 × b (para b ≤ 400 mm) e e máx = 100 mm (para b > 400 mm) ...................... 38 T abela E.3 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 0,1 e e máx = 0,5 × b (para b ≤ 400 mm) e e máx = 200 mm (para b > 400 mm) ........................ 39 T abela E.4 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 0,5 e e máx = 10 mm (para b ≤ 400 mm) e e máx = 0,025 × b (para b > 400 mm) ...................... 40 T abela E.5 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 0,5 e e máx = 0,25 × b (para b ≤ 400 mm) e e máx = 100 mm (para b > 400 mm) ...................... 41 T abela E.6 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 0,5 e e máx = 0,5 × b (para b ≤ 400 mm) e e máx = 200 mm (para b > 400 mm) ........................ 42 T abela E.7 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 1,0 e e máx = 10 mm (para b ≤ 400 mm) e e máx = 0,025 × b (para b > 400 mm) ...................... 43 T abela E.8 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 1,0 e e máx = 0,25 × b (para b ≤ 400 mm) e e máx = 100 mm (para b > 400 mm) ...................... 44 T abela E.9 – Dimensões mínimas para pilares com ω = 1,0 e e máx = 0,5 × b (para b ≤ 400 mm) e e máx = 200 mm (para b > 400 mm) ........................ 45 Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados vi ABNT NBR 15200:2012 Prefácio A Associação Brasileira de Normas T écnicas (ABNT) é o F oro Nacional de Normalização . As Nor mas Brasileiras , cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos de Nor malização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), f ormadas por representantes dos setores env olvidos, delas f azendo parte: produtores, consumidores e neutros (univ ersidades , laboratórios e outros). Os Documentos T écnicos ABNT são elaborados conf or me as regras da Diretiv a ABNT , P ar te 2. A Associação Brasileira de Normas T écnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não dev e ser considerada responsá v el pela identiﬁ cação de quaisquer direitos de patentes. A ABNT NBR 15200 f oi elaborada no Comitê Br asileiro da Construção Civil (ABNT/CB-02), pela Comissão de Estudo de Estruturas de Concreto – Projeto e Ex ecução (CE-02:124.15). O seu 1º Projeto circulou em Consulta Nacional conf orme Edital nº 07, de 08.07.2011 a 05.09.2011, com o número de Projeto ABNT NBR 15200. O seu 2º Projeto circulou em Consulta Nacional conf orme Edital nº 11, de 25.11.2011 a 26.12.2011, com o número de 2º Projeto ABNT NBR 15200. Esta segunda edição cancela e substitui a edição anterior (ABNT NBR 15200:2004), a qual foi tecni- camente re visada. O Escopo desta Nor ma Brasileir a em inglês é o seguinte: Scope This Standard deﬁ nes criter ia f or concrete structures ﬁ re design based on ﬁ re resistance requirements established b y ABNT NBR 14432. This Standard is f or concrete structures designed according to ABNT NBR 6118. Speciﬁ c Brazilian standards shall be used f or precast concrete structures. In the absence of speciﬁ c Brazilian standards , the recommendations of this standard can be used. F or situations not cov ered by this standard or cov ered in a simpliﬁ ed w a y , the technical responsible f or the design ma y use procedures or international standards accepted by the techno-scientiﬁ c community , since the saf ety le v el deﬁ ned b y this standard is respected. Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO NORMA BRASILEIRA ABNT NBR 15200:2012 © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados 1 Pr ojeto de estruturas de concreto em situação de incêndio 1 Escopo Esta Nor ma estabelece os critérios de projeto de estr uturas de concreto em situação de incêndio e a f orma de demonstrar o seu atendimento , conf orme requisitos de resistência ao fogo estabelecidos na ABNT NBR 14432. Esta Nor ma se aplica às estruturas de concreto projetadas para ediﬁ cações de acordo com a BNT NBR 6118. Esta Nor ma aplica-se às estruturas de concretos normais, identiﬁ cadas por massa especíﬁ ca seca maior do que 2 000 kg/m 3 , não e xcedendo 2 800 kg/m 3 , do grupo I de resistência (C20 a C50), conf orme classiﬁ cação da ABNT NBR 8953. P ara concretos do grupo II de resistência, conf orme classiﬁ cação da ABNT NBR 8953, podem ser empregadas as recomendações do Eurocode 2, P ar t 1.2. P ar a estruturas ou elementos estr uturais pré-moldados ou pré-f abr icados de concreto aplicam-se os requisitos das Nor mas Brasileir as especíﬁ cas. Na ausência de Nor ma Brasileir a especíﬁ ca, aplicam-se as recomendações desta Nor ma. P ar a situações não cober tas por esta Nor ma ou cober tas de maneira simpliﬁ cada, o responsáv el técnico pelo projeto pode usar procedimentos ou nor mas internacionais aplicáv eis aceitos pela comunidade tecnocientíﬁ ca, desde que demonstrado o atendimento ao nív el de segurança pre visto por esta Nor ma. 2 Referências normativ as Os documentos relacionados a seguir são indispensáv eis à aplicação deste documento. P ara ref erências datadas, aplicam-se somente as edições citadas . P ara ref erências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do ref erido documento (incluindo emendas). ABNT NBR 5628, Componentes construtivos estruturais – Determinação da resistência ao fogo ABNT NBR 6118, Projeto de estruturas de concreto – Procedimento ABNT NBR 7480, Aço destinado a ar maduras par a estruturas de concreto ar mado – Especiﬁ cação ABNT NBR 8681, Ações e segurança nas estruturas – Procedimento ABNT NBR 8953, Concreto para ﬁ ns estr uturais – Classiﬁ cação pela massa especíﬁ ca, por grupos de resistência e consistência ABNT NBR 9062, Projeto e e x ecução de estruturas de concreto pré-moldado ABNT NBR 14432, Exigências de resistência ao f ogo de elementos construtivos de ediﬁ cações – Procedimento Eurocode 2: Design of concrete str uctures – P ar t 1-2: General rules – Structural ﬁ re design Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados 2 ABNT NBR 15200:2012 3 T ermos e deﬁ nições P ar a os ef eitos deste documento , aplicam-se os seguintes termos e deﬁ nições . 3.1 área do piso do compartimento medida em metros quadrados da área compreendida pelo perímetro inter no das paredes de compar- timentação 3.2 carga de incêndio soma das energias caloríﬁ cas que podem ser liberadas pela combustão completa de todos os materiais combustív eis em um espaço, inclusiv e os rev estimentos das paredes divisórias, pisos e tetos 3.3 compartimento ediﬁ cação ou par te dela, compreendendo um ou mais cômodos , espaços ou pavimentos , construídos para e vitar ou minimizar a propagação do incêndio de dentro par a f ora de seus limites , incluindo a propagação entre edifícios adjacentes, quando aplicá v el 3.4 estanqueidade capacidade do elemento de compar timentação (conf or me a ABNT NBR 14432) de impedir a ocorrência em incêndio de rachaduras ou outr as aber turas , atra v és das quais podem passar chamas e gases quentes capazes de ignizar um chumaço de algodão 3.5 função corta-fogo capacidade de a estrutura impedir que o f ogo a ultrapasse ou que o calor a atra v esse em quantidade suﬁ ciente para ger ar combustão no lado oposto ao incêndio inicial. A função cor ta-f ogo compreende a estanqueidade à passagem de chamas e o isolamento tér mico 3.6 função de suporte capacidade de a estrutura resistir aos esf orços solicitantes em situação de incêndio 3.7 incêndio-padrão ele v ação padronizada de temperatura em função do tempo , dada pela seguinte e xpressão: θ g = θ o + 345 log (8t + 1), onde t é o tempo , em min utos; qo é a temperatura do ambiente antes do início do aquecimento , em g raus Celsius, ger almente tomada igual a 20 °C; e θ g é a temperatura dos gases , em graus Celsius , no instante t 3.8 isolamento térmico capacidade do elemento de compar timentação (conf or me a ABNT NBR 14432) de impedir a ocorrência, na f ace não e xposta ao incêndio , de incrementos de temperatura superiores a 140 °C, na média dos pontos da medida, ou superiores a 180 °C, em qualquer ponto da medida 3.9 situação de incêndio ref ere-se à temperatur a atingida pela estrutura sob a ação do fogo Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados 3 ABNT NBR 15200:2012 3.10 tempo de resistência ao fogo tempo durante o qual um elemento estrutural, estando sob a ação do incêndio-padrão (v er 3.7), deﬁ nido na ABNT NBR 5628, não sofre colapso estrutural 3.11 tempo requerido de resistência ao fogo tempo mínimo de resistência ao f ogo , preconizado pela ABNT NBR 14432 ou regulamentos oﬁ ciais especíﬁ cos, de um elemento construtiv o quando sujeito ao incêndio-padrão 4 Simbologia P ar a os ef eitos deste documento , aplicam-se os símbolos da ABNT NBR 6118, além dos seguintes símbolos especíﬁ cos para o projeto em situação de incêndio: ε yi é a def ormação especíﬁ ca do aço no escoamento γ g é o coeﬁ ciente de ponderação das ações permanentes γ m é o coeﬁ ciente de ponderação das resistências γ q é o coeﬁ ciente de ponderação das ações v ariáv eis γ z é o parâmetro de estabilidade global conf orme a ABNT NBR 6118 μ ﬁ é a relação entre os esforços solicitantes de cálculo em situação de incêndio e os esf orços resistentes de cálculo à temperatura ambiente ψ 2j é o f ator de redução de combinação quase permanente para ELS θ é a temperatura A c é a área bruta da seção transversal de um elemento ou área da seção de laje alv eolar descontando os alv éolos A s é a área total da ar madura em pilar A s,calc é a área da ar madura necessária A s,ef é a área da ar madura detalhada A si é a área da ar madura da barr a i b é a dimensão ou largura da seção transv ersal de um elemento b mín é a dimensão mínima do elemento b w é a largura em vigas com talão b wmín é a largura mínima da viga c 1 é a distância entre o eixo da ar madura longitudinal e a f ace do concreto exposta ao f ogo Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO © ABNT 2012 - T odos os direitos reservados 4 ABNT NBR 15200:2012 c 1 ℓ é a distância entre o eixo da armadura longitudinal de canto em seção de viga e a face later al do concreto c 1mín é a distância mínima entre o eixo da ar madura longitudinal e a f ace do concreto exposta ao f ogo c 1vi é a distância da barra i , de área A si , ao fundo da viga c 1hi é a distância da barra i , de área A si , à f ace later al mais pró xima c 1m é a distância média à f ace do concreto para armaduras de vigas dispostas em camadas d ef é a altura ef etiva em vigas com talão d 1 , d 2 são dimensões em vigas com talão e é a e xcentricidade E p é o módulo de elasticidade do aço de ar madura ativ a à temperatura ambiente E p , θ é o módulo de elasticidade do aço de ar madura ativ a na temperatura θ E s é o módulo de elasticidade do aço de armadura passiv a à temperatura ambiente E s, θ é o módulo de elasticidade do aço de ar madura passiv a na temperatura θ f ck é a resistência característica à compressão do concreto à temperatur a ambiente f c, θ é a resistência à compressão do concreto na temperatura θ f cd, θ é a resistência de cálculo do concreto à compressão na temperatur a θ f ck, θ é a resistência car acterística à compressão do concreto na temperatura θ f py k é a resistência característica do aço de ar madura ativ a à temperatura ambiente f py , θ é a resistência ao escoamento do aço de ar madura ativ a na temperatur a θ f p yd, θ é a resistência de cálculo do aço de ar madura ativ a ao escoamento na temperatura θ f p yk, θ é a resistência característica ao escoamento do aço de ar madura ativ a na temperatura θ f yk é a resistência característica ao escoamento do aço de ar madura passiv a à temperatur a ambiente f yd, θ é a resistência de cálculo do aço de armadura passiva ao escoamento na temper atura θ f yk, θ é a resistência característica ao escoamento do aço de ar madura passiv a na temperatura θ F di é a ação com o seu v alor de cálculo F gk é a ação per manente com seu v alor característico F qjk é a ação v ariáv el com seu v alor característico Documento impresso em 04/11/2019 16:37:24, de uso exclusivo de UNIVERS. 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