O dimensionamento da resistência ao fogo é apresentado utilizando um exemplo retirado de {%>
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 da secção
A classificação da secção é realizada de acordo com {%>
- corda
- Alma
A secção pode ser atribuída à classe 1.
valor de cálculo do momento fletor resistente
De acordo com {%>
Dimensionamento
Dimensionamento de acordo com {%>
Determinação da temperatura do aço
Aumento de temperatura no componente de aço desprotegido
De acordo com {%>
|
ksh |
Fator de correção para considerar o 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 |
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
De acordo com {%>
curva temperatura-tempo padrão
De acordo com {%>
capacidade térmica específica
- Para 20°C ≤ θa < 600°C de acordo com {%>
- Para 600°C ≤ θa < 735°C de acordo com {%>
- Para 735°C ≤ θa < 900 °C de acordo com {%>
- Para 900°C ≤ θa ≤ 1.200°C de acordo com {%>
O intervalo de tempo Δt para o método do passo de tempo é selecionado como 5 s. A densidade aparente do aço é ρa = 7,850 kg/m³ de acordo com [1] , secção 3.2.2 (1).
fluxo de calor líquido
- [2] (3.1)
- {%>
|
αc |
Coeficientes convectivos de transferência de calor para a curva temperatura-tempo padrão αc = 25 W/m²K de acordo com [2] , 3.2.1 (2) |
- {%>
|
εm |
Emissividade da superfície do componente estrutural εm = 0,7 de acordo com [1], 4.2.5.1 (3) |
|
εf |
Emissividade de uma chama εf = 1,0 segundo para [1] , 4.2.5.1(3) |
|
σ |
Constante de Stephan-Boltzmann σ = 5,67 × 10-8 W/m2 K4 segundo para [2], 3,1(6) |
|
Φ |
Fator de configuração Φ = 1,0 segundo para [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 da secção
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 {%>
- Banzo:
- 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 a 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 fator de adaptação κ1 de acordo com {%>κ1 = 0,7
A temperatura é distribuída uniformemente ao longo do comprimento. Obtemos o coeficiente de correcção κ2 de acordo com {%>κ2 = 1,0
O valor de cálculo do momento resistente com distribuição de temperatura uniforme é obtido de acordo com {%>
O valor de cálculo do momento resistente com distribuição de temperatura não uniforme de acordo com {%>
Dimensionamento
Dimensionamento segundo {%>
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 à 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 em separador "Resistência ao fogo" (Figura 03).
Comprimento efetivo - 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).
1.1.1 Detalhes
A duração necessária da resistência ao fogo, a curva da temperatura e os coeficientes para a determinação do 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 o dimensionamento da resistência ao fogo, tais como a temperatura do aço, também são apresentados na tabela "Detalhes".
