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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 a de outros materiais de construção e pode resultar em efeitos que não foram apresentados no dimensionamento à temperatura normal devido à restrição do componente.Com o aumento da temperatura, aumenta a ductilidade do aço, enquanto a sua resistência diminui. Uma vez que o aço perde 50% da sua resistência a uma temperatura de 600 ° C, é importante proteger os componentes contra os efeitos do fogo. No caso de componentes de aço protegidos, a duração da resistência ao fogo pode ser aumentada devido ao comportamento de aquecimento melhorado.

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.