Dimensionamento de resistência ao fogo
O dimensionamento de resistência ao fogo é regulamentado na norma DIN EN 1993 Parte 1-2. No capítulo 4.2, são apresentados "métodos simples de dimensionamento", que constituem a base para o dimensionamento no RSTAB 9 e no RFEM 6.
Neste caso, as ações são comparadas com as capacidades de carga ao nível dos componentes. As ações do fogo resultantes do aumento da temperatura são determinadas com base em curvas de temperatura (curvas nominais de fogo). As ações são determinadas sob fatores de segurança parciais reduzidos na situação de dimensionamento acidental. As resistências são tidas em conta através da redução das propriedades dos materiais com base no aumento da temperatura.
Temperatura crítica de componente Θa,cr
Além do método de verificação mencionado acima, a norma EN 1993-1-2, capítulo 4.2.4, descreve o método de verificação no nível de temperatura com base na temperatura crítica do componente. Isso torna-se interessante quando materiais reativos de resistência ao fogo são aplicados ao aço e a espessura das camadas necessita de ser determinada.
A temperatura crítica do componente representa a temperatura máxima que pode ser atingida para que a barra ou conjunto de barras analisado ainda possa suportar as ações. A temperatura crítica mais baixa por componente estrutural é determinante.
A equação para determinar Θa,cr é:
O parâmetro para determinar a temperatura crítica do componente é a relação de cálculo μ0, que representa a relação entre as ações sob exposição ao fogo Efi,d e as resistências no início (t = 0) do fogo Rfi,d,0. A temperatura crítica do componente é, portanto, independente do dimensionamento de resistência ao fogo, onde as resistências são determinadas em função da duração do fogo ou das curvas de temperatura etc.
O gráfico funcional de Θa,cr tem a seguinte distribuição:
As relações de cálculo μ0 podem ser determinadas a partir de métodos de verificação elásticos ou plásticos.
Limitações de aplicação, condições de fronteira
Para o cálculo da temperatura crítica do componente no RFEM 6, aplicam-se as seguintes restrições:
- não aplicável se critérios de deformação forem determinantes,
- não aplicável se influências de estabilidade precisarem ser consideradas,
- relações de cálculo μ0 < 0,013 não devem ser aplicados.
- Existem componentes com classe de secção transversal 1, 2 ou 3 ou componentes sujeitos a tração.
- O componente é uniformemente aquecido ao longo de toda a secção transversal.
Exemplo de cálculo
Utilizando o exemplo de uma viga de vão simples, será mostrada a determinação da temperatura crítica do componente para a verificação de tensão de corte e tensão normal:
| Material | Aço S235 |
| Vão | L = 2 m |
| Carga permanente | g = 3 kN/m |
| Carga de tráfego | p = 5 kN/m |
| Situação de dimensionamento | EN 1990; ULS - Excecional - ψ2,1 |
| Coeficientes de segurança parciais | ψ2,1 = 0,3 |
| Formato de verificação | elástico/elástico |
| Secção transversal | HEA 140 - DIN 1025-3 |
| Momento estático máximo | max. Sy = 86,77 cm3 (determinado com RSECTION 1) |
| Momento de inércia | Iy = 1033,34 cm4 (determinado com RSECTION 1) |
| Momento de resistência | Wy = 155,4 cm3 |
| Espessura da alma | tw = 0,55 cm |
Verificação de tensão de corte:
Verificação de tensão normal:
A temperatura crítica mínima do componente é determinante:
Exemplo de aplicação no RFEM 6
Para realizar um dimensionamento de resistência ao fogo no RFEM 6, é necessário atribuir aos componentes a serem dimensionados, no módulo Dimensionamento de aço, uma configuração de capacidade de carga além da configuração de proteção contra incêndio como pré-requisito para o dimensionamento de resistência ao fogo.
As combinações de carga na situação de dimensionamento para o dimensionamento de resistência ao fogo são determinadas com base na situação de dimensionamento excecional ψ2,1 de acordo com a EN 1990 | 2010-04.
No modelo de exemplo anexado, é atribuída uma configuração para dimensionamento de resistência ao fogo às barras n.º 1 e 2. Na caixa de diálogo base, sob os parâmetros de dimensionamento, é selecionada a determinação da temperatura crítica do componente.
A decisão de realizar as verificações de secção transversal no dimensionamento de resistência ao fogo de forma elástica ou plástica é feita na configuração de capacidade de carga: separador "Dados gerais|Barras" - Opções - Dimensionamento elástico (também para secções transversais de classe 1 e 2). Ao selecionar esta opção, o dimensionamento é feito de forma elástica, caso contrário, se possível, o dimensionamento é feito de forma plástica.
Após o cálculo do dimensionamento de aço, nos detalhes dos resultados, além dos resultados para o dimensionamento de resistência ao fogo, aparece também a determinação da temperatura crítica do componente.
Verificação das limitações de aplicação no RFEM 6
As limitações de aplicação quanto à restrição às classes de secção transversal de 1 a 3, bem como a restrição à relação de cálculo mínima μ0,min = 0,013, são automaticamente verificadas pelo RFEM 6. Se estes limites forem excedidos, são emitidas as devidas notificações.
Para descarregar os modelos utilizados, veja "Modelos para download" no final da página da web ou clique nas imagens a seguir.
