3138x
001729
2021-12-30

Verificação da resistência ao fogo para barras de aço no RFEM 6

O aço tem propriedades térmicas fracas de resistência contra o fogo. A expansão térmica para o aumento da temperatura é muito alta quando comparada com outros materiais de construção e pode resultar em efeitos que não foram apresentados no dimensionamento com temperatura normal devido à restrição do componente. As temperature increases, steel ductility increases, whereas its strength decreases. Since steel loses 50% of its strength at temperature of 600 °C, it is important to protect components against fire effects. In the case of protected steel components, the fire resistance duration can be increased due to the improved heating behavior.

Verificação da resistência ao fogo no RFEM 6

No RFEM 6, é possível definir a configuração da resistência ao fogo para o dimensionamento de aço com as tabelas apresentadas na Figura 1 e utilizando a situação de dimensionamento acidental para o dimensionamento da resistência ao fogo. A ação determinante desta situação de dimensionamento é então comparada com a resistência de cálculo para a temperatura do fogo, resultando na relação de verificações, a qual tem de ser inferior a 1 para que a verificação seja cumprida. O valor de cálculo da resistência é obtido através da redução da tensão de cedência devido ao aumento da temperatura, enquanto que o coeficiente de redução depende da temperatura do aço θ a no final do tempo necessário de resistência ao fogo e é interpolado de [1] , Tabela 3.1 troca de dados.

Parâmetros de dimensionamento ao fogo no RFEM 6

Os parâmetros de dimensionamento da resistência ao fogo no RFEM 6 podem ser ajustados na janela apresentada na Figura 2. Se a temperatura final for definida analiticamente, tem de ser definidos o tempo de resistência ao fogo necessário e o intervalo de tempo da análise.

A temperatura do aço θ a no final do tempo necessário da resistência ao fogo tf, nec é obtida através do cálculo do aumento da temperatura para o aço Δθ a em cada intervalo de tempo da análise de acordo com a Fórmula 8. A temperatura do aço para o passo seguinte é obtida a partir da soma da temperatura do aço do passo anterior e do aquecimento Δθ a até ao momento t, onde é obtida a temperatura determinante do aço.

[1] (4,25)

Com:

ksh - Fator de correção para consideração do efeito de sombreamento

Am/V - fator de secção (representa a relação entre a superfície exposta e o volume)

ca - Capacidade de calor específico

ρa - Densidade do aço

Δt - Intervalo para o passo temporal

hnet,d - fluxo de calor líquido

Os parâmetros de dimensionamento que afetam o cálculo da temperatura final têm de ser determinados na configuração da resistência ao fogo apresentada na Figura 2. Por isso, tem de ser definido o número de lados da secção que estão expostos ao fogo, uma vez que isso afeta a determinação dos fatores de secção de acordo com [1] , Tabelas 4.2 e 4.3.

Em seguida, tem de ser selecionada a curva de temperatura para determinar a temperatura do gás. Estão disponíveis três curvas para seleção: a curva de temperatura padrão (ETK), a curva de incêndio externa e a curva de incêndio de hidrocarbonetos (Figura 3 a Figura 5). O programa pode determinar a temperatura do gás com base nestes diagramas.

O fator de configuração, a emissividade da barra de aço e a emissividade do fogo como fatores para a determinação do fluxo líquido de acordo com [1] e [2] são predefinidos pelo programa, mas o utilizador pode ajustá-los às condições específicas. O efeito favorável da galvanização por imersão a quente de componentes estruturais também pode ser considerado na determinação da temperatura do aço selecionando a opção "Superfície galvaniada da barra de aço carbono". Em geral, é considerada a emissividade mais baixa da superfície galvanizada εm,lim até à temperatura limite. Por outro lado, a temperaturas mais elevadas, a emissividade da superfície do aço carbono (εm ) é tida em consideração.

Se os componentes de aço estiverem protegidos contra os efeitos do fogo, o utilizador deve criar uma nova configuração de resistência ao fogo e atribuí-la a esses componentes. Os parâmetros de proteção contra incêndio, tais como tipo de proteção, massa unitária, condutividade térmica, calor específico e espessura da proteção, podem ser facilmente definidos conforme apresentado na Figura 6. Desta forma, podem ser definidas várias configurações de resistência ao fogo e atribuídas a diferentes componentes. Estas configurações podem diferir não apenas em termos de parâmetros de proteção, mas também em termos de todos os outros parâmetros de dimensionamento ao fogo mencionados acima.

Se a preferência do utilizador for definir a temperatura final manualmente e não analiticamente como descrito no texto anterior, isso pode ser feito conforme apresentado na Figura 7.

Relações de cálculo em termos de resistência ao fogo

Uma vez que o dimensionamento de aço é calculado, a relação de dimensionamento nas barras em termos de resistência ao fogo é incluída na tabela de resultados , como apresentado na Figura 8. Os detalhes de dimensionamento também podem ser visualizados assim como a referência às equações e tabelas utilizadas para o dimensionamento (Figura 9).


Autor

A Eng.ª Kirova é responsável pela criação de artigos técnicos e presta apoio técnico aos clientes da Dlubal.

Referências
  1. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.
  2. EN 1991-1-2 Eurocódigo 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2002.