O dimensionamento da resistência ao fogo é apresentado utilizando um exemplo de [3].
Exemplo
O exemplo inclui uma viga secundária de um teto falso. Para evitar encurvadura por flexão-torção, pode-se assumir que o banzo superior é apoiado lateralmente. A classe de resistência ao fogo exigida é a R30. O sistema estrutural é apresentado na Figura 01.
Secção
HEM 280, S235, Wpl,y = 2966 cm³
Carga
gk = 16,25 kN/m (carga permanente)
qk = 45,0 kN/m (categoria de carga imposta G)
Verificação com temperatura normal
A ação determinante é o momento no meio do vão.
Classificação de secções
A classificação da secção é realizada de acordo com [4] , Tabela 5.2.
corda
Alma
A secção pode ser atribuída à classe 1.
valor de cálculo do momento fletor resistente
| [4] (6,13) |
Dimensionamento,
| [4] (6,12) |
Determinação da temperatura do aço
Aumento de temperatura no componente de aço desprotegido
| [1] (4,25) |
Fator de secção do componente de aço desprotegido
O fator de secção representa a relação entre a superfície exposta e o volume. Neste caso, o fator de secção é igual à circunferência da secção de aço menos a largura do banzo superior, o qual é sombreado pelo teto, em relação à área da secção.
Fator de secção para a caixa que cerca a secção
Fator de correcção para considerar o efeito de sombreamento para a secção em I
| [1] (4,26a) |
Curva temperatura-tempo padrão
| [2] (3,4) |
capacidade térmica específica
| Para 20 ° C ≤ θa <600 ° C | |
| [1] (3.2a) | |
| Para 600 ° C ≤ θa <735 ° C | |
| [1] (3.2b) | |
| Para 735 ° C ≤ θa <900 ° C | |
| [1] (3.2c) | |
| Para 900 °C ≤ θa ≤ 1200 °C | |
| [1] (3.2d) |
O intervalo de tempo Δt para o método do passo de tempo é selecionado como 5 s. A densidade aparente do aço é ρ a = 7,850 kg / m³ de acordo com [1] , secção 3.2.2 (1).
fluxo de calor líquido
| [2] , (3.1) | |
| [2] , (3.2) | |
| [2] , (3.3) |
Com:
| αc | coeficientes convectivos de transferência de calor para a curva temperatura-tempo padrão αc = 25 W/m²K | [2], 3.2.1(2) |
| εm | Emissividade da superfície do componente estrutural εm = 0,7 | [1], 4.2.5.1 (3) |
| εf | Emissividade da chama f = 1,0 | [1], 4.2.5.1 (3) |
| σ | Com a constante Stephan-Boltzmann σ = 5,67 × 10-8 W/m2K4 | [2], 3,1(6) |
Φ | Fator de configuração Φ = 1,0 | [2], 3,1(7) |
Para a temperatura do aço θ a e a temperatura do gás de fogo θ g , presume-se que a temperatura inicial seja 20 ° C, a qual é igual à temperatura ambiente. O aumento da temperatura para o aço Δθa pode ser calculado passo a passo para cada intervalo de tempo Δt. A temperatura do aço para o passo seguinte é obtida a partir da soma da temperatura do aço do passo anterior e do aquecimento Δθa . A Figura 02 apresenta uma vista parcial do desenvolvimento da temperatura do aço.
Assim, a temperatura do aço principal no momento de t = 30 min é θa = 591 °C.
Verificação em caso de incêndio
Ação determinante
A situação de dimensionamento acidental deve ser considerada para o dimensionamento da resistência ao fogo. A ação determinante é o momento no meio do vão.
Classificação de secções
Para o pressuposto dessas regras simplificadas as secção podem ser classificadas como para dimensionamento à temperatura normal com um valor de reduzido para ε de acordo com [1], Equação (4.2).
corda
Alma
A secção pode ser atribuída à classe 1.
valor de cálculo do momento fletor resistente
Ao determinar o valor de cálculo do momento resistente, é necessário reduzir a tensão de cedência devido do aumento da temperatura. Para uma temperatura do aço de θa = 591 °C, o coeficiente de redução para a tensão de cedência é interpolado de [1], a Tabela 3.1 resulta em:
Para a viga desprotegida com uma laje de betão armado de um lado e um incêndio nos outros três lados, o factor de adaptação κ 1 de acordo com [1] , 4.2.3.3 (7) resulta em:
κ1 = 0,7
A temperatura é distribuída uniformemente ao longo do comprimento. Obtemos o coeficiente de correcção κ 2 de acordo com [1] , 4.2.3.3 (8) resulta em:
κ2 = 1,0
O valor de cálculo do momento resistente com distribuição de temperatura uniforme é obtido de acordo com [1] , 4.2.3.3 (4.8) resulta em:
O valor de cálculo do momento resistente com distribuição de temperatura irregular resulta de acordo com [1], 4.2.3.3 (4.10) em:
Dimensionamento,
| [1] (4,1) |
RF-/STEEL EC3
O exemplo é calculado no RF-/STEEL EC3. Pode descarregar os ficheiros correspondentes do modelo para o RFEM e o RSTAB no final deste artigo.
Dados gerais: A barra 1 será dimensionada. Para o dimensionamento sob temperatura normal, selecione as combinações de carga para a situação de dimensionamento permanente/transitório de acordo com a Equação 6.10 no separador "Estado limite último" e as combinações de carga para a situação de dimensionamento acidental de acordo com a Equação 6.11c para o dimensionamento da resistência ao fogo na separador "Resistência ao fogo" (Figura 03).
Comprimentos efetivos - barras: A encurvadura por flexão-torção é evitada de tal maneira que a correspondente caixa de seleção é eliminada na janela "Comprimento efetivo 1.5 - Barras" (Figura 04).
Detalhes: O tempo de resistência ao fogo necessário, a curva de temperatura e os coeficientes para determinar o fluxo de calor líquido são definidos no separador "Resistência ao fogo" da caixa de diálogo "Detalhes" (Figura 05).
Resistência ao fogo - Barras: Os parâmetros de proteção contra incêndios, tais como a exposição ao fogo e as medidas de resistência ao fogo, devem ser definidos na janela "1.10 Resistência ao fogo - Barras" (Figura 06). A viga desprotegida é exposta ao fogo em três lados.
Resultados: Os resultados são exibidos após o cálculo (Figura 07). Os valores intermédios relevantes para a verificação da resistência ao fogo, tais como a temperatura do aço, também são apresentados na tabela "Detalhes".
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