Dimensionamento de Elementos de Concreto à Flexão Simples em Situação de Incêndio

90 Pages·2010·8.56 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL

ANA GABRIELA ROMÁN REINA

DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS DE CONCRETO À FLEXÃO SIMPLES EM
SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

FORTALEZA
2010
ii
ANA GABRIELA ROMÁN REINA

DIMENSIONAMENTO DE ELEMENTOS DE CONCRETO À FLEXÃO SIMPLES EM
SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

Monografia submetida à Coordenação do
Curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal do Ceará, como requisito parcial para
obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Orientador: Profa. D. Sc. Magnólia Maria
Campelo Mota.

FORTALEZA
2010
R289d Reina, Ana Gabriela Román
Dimensionamento de elementos de concreto armado à flexão simples em
situação de incêndio / Ana Gabriela Román Reina.
88 f: il. color. enc.

Orientadora: Profa. Dra. Magnól ia Maria Campelo Mota
Monografia (graduação) - Unive rsidade Federal do Ceará, Centro
de Tecnologia. Depto. De Engenha ria Estrutural e Construção Civil,
Fortaleza, 2010.

1. Concreto – efeito da temperat ura 2. Concreto armado – estruturas
I. Mota, Magnólia Maria Campelo (orient.) II. Universidade Federal do
Ceará – Curso de Engenharia Civil III.Título

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iv

Aos meus pais,

José Alberto Román Rodriguez e Piedad Suyapa Reina Paz

Pelo apoio, amor e compreensão incondicional.
v
AGRADECIMENTOS

A DEUS, pela vida, pela família, por me guiar, proteger e principalmente por me
permitir ter saúde, coragem e força para sempre lutar pelos meus objetivos.

Aos meus pais, José Alberto Román Rodriguez e Piedad Suyapa Reina Paz, pelo amor,
carinho, compreensão, dedicação, incentivo, confiança e por sempre me ensinarem a dar o
melhor de mim em tudo que eu faço.

Aos meus irmãos, Kathia e Josué Román Reina, por serem meus maiores exemplos de
dedicação e determinação.

A minha Mimita pela companhia, carinho e amor durante toda a minha vida.

Ao meu grande amigo e companheiro Antonio Eduardo Brandão Grangeiro, pelo
exemplo profissional e principalmente pessoal, no qual me inspiro diariamente. Por ser meu
ombro amigo, meu porto seguro, minhas palavras de tranquilidade nas horas mais difícies
durante esses cinco anos de faculdade.

Aos meus avós da Costa Rica e da Honduras, pelos exemplos de vida, pelo carinho e o
apoio constante mesmo a distância.

A professora Mágnolia Maria Campelo Mota, pela dedicada e paciente orientação, a
amizade e o apoio durante esses últimos meses, sempre com palavras tranquilizadoras e
encorajadoras.

A todos meus amigos de faculdade, em especial a Daniela Crispim, Delcia Janine,
Érica Acioli, Felipe Leal, Newton Montezuma, Lídyci Thatielle, Victor Cunha e Renato
Quindere, pela amizade, pelo crescimento diário e o apoio durante os anos do curso de
graduação.

Ao professor João José Hiluy Filho, pelos conselhos e pelo incentivo constante para
tornar realidade o meu sonho de estudar na França.
vi

Ao engenheiro João Evangelista Lima de Medeiros, pela oportunidade que me foi
concedida para desenvolver-me profissionalmente e por abrir as portas da JR MEDEIROS
Engenheiros S/S e a todos os meus colegas do escritório por todo o conhecimento transmitido
no ambiente de trabalho.

A todos meus mestres do curso de Engenharia Civil pela colaboração única na minha
formação profissional.
vii
RESUMO

Atualmente, a área da engenharia civil que estuda a segurança das estruturas em
situação de incêndio é restrita no país. Nos últimos anos, vem sendo observado um crescente
aumento no número de pesquisas que abordam o tema, tentando-se definir critérios de projeto,
dimensionamento e verificação, de peças usuais de concreto armado e outros materiais,
quando submetidos a esta situação. Torna-se essencial estabelecer medidas preventivas e
corretivas que diminuam os danos estruturais causados pela elevação da temperatura. Este
fenômeno induz à redução das propriedades mecânicas dos elementos, podendo causar a
ruptura localizada ou inclusive o colapso global progressivo da estrutura. Devido à
importância do assunto, este trabalho tem como principal objetivo analisar de forma
simplificada os métodos de dimensionamento e/ou verificação de elementos de concreto
armado submetidos à flexão simples, lajes e vigas, em situação de incêndio. Utiliza-se no
estudo, o Método Tabular apresentado pela recente norma brasileira ABNT NBR 15200:2004
e o Método Simplificado de Hertz apresentado pelo EUROCODE 2 (EN 1992-1-2:2004).
Exemplos de verificação de vigas e lajes de seções usuais são realizados, analisados e
comparados com o dimensionamento da estrutura a temperatura ambiente.

Palavras-chaves: Incêndio, Tempo requerido de resistência ao fogo, Estruturas de concreto
armado.
viii
LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Curva Temperatura x Tempo de um incêndio real (Costa e Silva, 2003) . ........... 4
Figura 2.2 - Curva Incêndio Padrão (Costa e Silva, 2003). ....................................................... 6
Figura 2.3 - Fator de Redução do fck x Temperatura θ (GRAÇAS, 2005). ............................. 15
Figura 2.4 - Fator de Redução do Ec x Temperatura θ (GRAÇAS, 2005). .............................. 15
Figura 2.5 - Fator de Redução do f x Temperatura θ (GRAÇAS, 2005). .............................. 17
yc
Figura 2.6 - Fator de Redução do Es x Temperatura θ (GRAÇAS, 2005). ............................. 18
Figura 3.1 - Fluxograma do dimensionamento pelo Método Simplificado de Cálculo (Costa e
Silva, 2003). .............................................................................................................................. 23
Figura 3.2 - Classificação das direções de armadura principail das lajes (Bastos, 2006). ...... 25
Figura 3.3 - Cargas distribuídas nas Lajes e Vigas (TQS). ...................................................... 26
Figura 3.4- Viga representativa da Laje 5 e Laje 6. ................................................................. 27
Figura 3.5 - Representação Vigas com Seção T. ...................................................................... 31
Figura 3.6 - Momento de cálculo atuante na Viga 2. ............................................................... 32
Figura 3.7 - Critérios de Redução de área da seção (Eurocode 2: EN 1992-1-2:2004). .......... 37
Figura 3.8- Subdivisão da seção em zonas (Eurocode 2: EN 1992-1-2:2004). ....................... 37
Figura 3.9 - Valor do fator de redução da resistência a compressão do concreto (Eurocode 2:
EN 1992-1-2:2004). .................................................................................................................. 38
Figura 3.10- Valor do fator de redução da resistência a compressão do concreto (Eurocode 2:
EN 1992-1-2:2004). .................................................................................................................. 39
Figura 4.1 - Corte Esquemático da Edificação em estudo. ....................................................... 41
Figura 4.2 - Módulo utilizado para o estudo. ........................................................................... 42
Figura 4.3 - Forma Módulo em estudo do Pavimento Tipo. .................................................... 43
ix
LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo (ABNT 14432:2000). .................... 11
Tabela 2.2 - Valores das relações fc,θ/fck e Ec,θ/Ec para concreto de massa especifica normal
preparados com agregados predominantemente silicosos ou calcáreos (ABNT NBR
15200:2004). ............................................................................................................................. 14
Tabela 2.3 - Valores das relações de fy,θ/fyd e Es,θ/Es para aços de armadura passiva (ABNT
NBR 15200:2004). ................................................................................................................... 16
Tabela 2.4 - Combinações de ações e coeficientes de ponderação recomendados pelas normas
brasileiras e internacionais (Costa e Silva,2003) ...................................................................... 20
Tabela 3.1 - Classificação das Lajes do módulo em estudo. .................................................... 25
Tabela 3.2 - Valores mínimos para armaduras passivas aderentes (NBR 6118:2003)............ 28
Tabela 3.3 - Taxas mínimas (ρmín - %) de armadura de flexão para seção retangular (NBR
6118:2003). ............................................................................................................................... 28
Tabela 3.4 - Taxas mínimas de armadura de flexão para vigas (NBR 6118:2003). ................. 34
Tabela 4.1- Combinação das Ações no ELU - Lajes. .............................................................. 44
Tabela 4.2 - Combinação das Ações no ELU - Vigas ............................................................. 44
Tabela 4.3- Detalhamento Lajes à Temperatura Ambiente – Armaduras Positivas ................. 45
Tabela 4.4- Detalhamento Lajes à Temperatura Ambiente – Armaduras Negativas ............... 46
Tabela 4.5- Flechas das lajes à Temperatura Ambiente ........................................................... 46
Tabela 4.6 - Detalhamento Vigas à Temperatura Ambiente – Momentos Positivos .............. 47
Tabela 4.7 - Disposição Armaduras na Seção das Vigas analisadas – Momentos Positivos ... 47
Tabela 4.8 - Detalhamento Vigas à Temperatura Ambiente – Momentos Negativos ............. 47
Tabela 4.9 - Disposição Armaduras na Seção das Vigas analisadas – Momentos Negativos .. 48
Tabela 4.10 - Momentos Positivos atuantes nas Lajes ............................................................. 48
Tabela 4.11- Comparação Momentos Positivos nos vãos das Lajes ........................................ 49
Tabela 4.12 - Comparação Momentos Negativos nos apoios das Lajes .................................. 49
Tabela 4.13 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 30 min .. 50
Tabela 4.14 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 60 min .. 51
Tabela 4.15 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 90 min .. 51
Tabela 4.16 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 120 min 52
Tabela 4.17 - Verificação Momento Negativos pelo Método de Hertz para TRRF = 30 min 52
Tabela 4.18 - Verificação Momento Negativos pelo Método de Hertz para TRRF = 60 min 53
Tabela 4.19 - Verificação Momento Negativos pelo Método de Hertz para TRRF = 90 min 53
Tabela 4.20 - Verificação Momento Negativos pelo Método de Hertz para TRRF = 120 min
.................................................................................................................................................. 54
Tabela 4.21- Comparações Momentos Resistentes para ambas as Situações analisadas ......... 55
Tabela 4.22 - Verificação das Condições de Ductilidade para TRRF de 30 minutos .............. 56
Tabela 4.23 - Verificação das Condições de Ductilidade para TRRF de 120 minutos ............ 56
Tabela 4.24 -Verificação Dimensões mínimas pelo Método Tabular ...................................... 57
Tabela 4.25 - Valores de c para as lajes em estudo ................................................................. 58
1
Tabela 4.26 - Valores de c1 para as lajes em estudo ................................................................ 58
Tabela 4.27 - Momentos Positivos atuantes nos vãos das Vigas ............................................. 59
Tabela 4.28 - Momentos Negativos atuantes nos apoios das Vigas ......................................... 59
Tabela 4.29 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 30 min .. 60
Tabela 4.30 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 60 min .. 60
Tabela 4.31 - Verificação Momento Positivos pelo Método de Hertz para TRRF = 90 min .. 61
Tabela 4.32 - Verificação Momento Negativos pelo Método de Hertz para TRRF = 90 min 62