Projeto estrutural do fogo de acordo com a DIN EN 1993-1-2 (propriedades do material térmico)

Artigo técnico

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Utilizando o RF-STEEL EC3, pode aplicar as curvas nominais de temperatura e tempo no RFEM ou no RSTAB. Para tal, a curva tempo / temperatura padrão (ETK), a curva de incêndio externa e a curva de incêndio de hidrocarbonetos são implementadas no programa. Com base nestas curvas de temperatura, o módulo adicional pode calcular a temperatura na secção de aço e assim realizar o dimensionamento de incêndio utilizando as temperaturas determinadas. Este artigo explica o comportamento térmico do aço estrutural, dado que este tem um impacto direto no cálculo das temperaturas dos componentes no RF-STEEL EC3.

As propriedades do material do aço estrutural são descritas na norma EN 1993‑1‑2 [2] , utilizando funções para obter um valor preciso para cada propriedade a cada temperatura.

Expansão térmica

A expansão térmica Δl/l é uma alteração nas dimensões geométricas causada pela mudança de temperatura.

A 20 ° C ≤ a <750 ° C:

$$ \ frac {\ triângulo \ mathrm l} {\ mathrm l} \; = \; 1,2 \; \ cdot \; 10 ^ {- 5} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; + \; 0.4 \; \ cdot \; 10 ^ {- 8} \; \ cdot \; \ mathrm \ Theta_ \ mathrm a ^ 2 \; - \; 2,416 \; \ cdot \; 10 ^ {- 4 } $$

A 750 ° C ≤ Θ a ≤ 860 ° C:

$$ \ frac {\ triângulo \ mathrm l} {\ mathrm l} \; = \; 1.1 \; \ cdot \; 10 ^ {- 2} $$

A 860 ° C <Θ a ≤ 1.200 ° C:

$$ \ frac {\ triângulo \ mathrm l} {\ mathrm l} \; = \; 2 \; \ cdot \; 10 ^ {- 5} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; - \; 6,2 \; \ cdot \; 10 ^ {- 3} $$

Figura 01 - Expansão térmica de aço

capacidade térmica específica

A capacidade de calor específica c a em J/(kgK) é a quantidade de calor necessária para aquecer um quilograma de material por um Kelvin.

A 20 ° C ≤ Θ a <600 ° C:

$$ {\ mathrm c} _ \ mathrm a \; = \; 425 \; + \; 7,73 \; \ cdot \; 10 ^ {- 1} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; - \; 1,69 \; \ cdot \; 10 ^ {- 3} \; \ cdot \; \ mathrm \ Theta_ \ mathrm a ^ 2 \; + \; 2,22 \; \ cdot \; 10 ^ {- 6} \; \ cdot \; \ mathrm \ Theta_ \ mathrm a ^ 3 $$

A 600 ° C ≤ Θ a <735 ° C:

$$ {\ mathrm c} _ \ mathrm a \; = \; 666 \; + \; \ frac {13,002} {738 \; - \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a} $$

A 735 ° C ≤ Θ a <900 ° C:

$$ {\ mathrm c} _ \ mathrm a \; = \; 545 \; + \; \ frac {17,820} {{\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; - \; 731} $$

A 900 ° C ≤ Θ a ≤ 1.200 ° C:

$$ {\ mathrm c} _ \ mathrm a \; = \; 650 $$

Figura 02 - Capacidade de calor específica do aço

condutividade térmica

A condutividade térmica λ a em W/(mK) descreve a capacidade de transferir energia térmica por meio de transferência de calor.

A 20 ° C ≤ Θ a <800 ° C:

$$ {\ mathrm \ lambda} _ \ mathrm a \; = \; 54 \; - \; 3.3 \; \ cdot \; 10 ^ {- 2} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a $$

A 800 ° C ≤ Θ a ≤ 1.200 ° C:

$$ {\ mathrm \ lambda} _ \ mathrm a \; = \; 27,3 $$

Figura 03 - Condutividade térmica do aço

Literatura

[1]  Eurocódigo 3: Dimensionamento de estruturas de aço - Parte 1‑1: Regras gerais e regras para edifícios; EN 1993-1-1: 2005 + CA: 2009
[2]  Eurocódigo 3: Dimensionamento de estruturas de aço - Parte 1‑2: Regras gerais - dimensionamento de estruturas de incêndio; EN 1993‑1‑2: 2005 + CA: 2009

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