palestra fogo

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  • 8/3/2019 Palestra Fogo

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    1

    UNIVERSIDADE DE AVEIRO

    Paulo M. M. Vila RealPaulo M. M. Vila Real

    pvreal@civil.ua.ptpvreal@civil.ua.pt

    Universidade Nova de Lisboa, 21 de Abril de 2004

    Dimensionamento de Estruturas MetlicasDimensionamento de Estruturas Metlicasem Situao de Incndio segundo o EC3em Situao de Incndio segundo o EC3

  • 8/3/2019 Palestra Fogo

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    2

    Sumrio

    1. Justificao2. Investigao no mbito do comportamento ao fogo

    de estruturas metlicas3. Aces Trmicas e Mecnicas4. Clculo das temperaturas

    4.1 Mtodos Simplificados5. Temperatura Crtica6. Clculo Estrutural ao Fogo

    6.1 Mtodos Simplificados

    7. Mtodos Avanados de Clculo

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    3

    Clculo ao Fogo de Estruturasde Ao. Porqu?

    A capacidade resistente do ao diminuidrasticamente com a temperatura.

    A grande condutividade trmica do ao fazcom que a temperatura se propaguerapidamente.

    Os elementos estruturais em ao tm emgeral seces transversais muito esbeltas.

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    4

    Diagramas de tensoDiagramas de tenso--extenso doextenso doao a alta temperaturaao a alta temperatura

    Extenso (%)0.5 1.0 1.5 2.0

    Tenso (N/mm2)

    0

    300

    250

    200

    150

    100

    50

    20C

    200C300C

    400C500C

    600C

    700C

    800C

    A capacidaderesistente do aodiminui a partir de 100-200 C.

    Apenas 23% dacapacidade resistentedo ao permanece a700 C.

    A 800 C aquelacapacidade reduz-se a11% e a 900 C a 6%.

    O ao funde a1500C.

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    5

    reas de investigao

    P P

    UNIVERSIDADE DE COIMBRA / AVEIRO - ligaes

    KP P

    T

    N N

    T

    N

    N

    M

    M

    UNIVERSIDADE DE AVEIRO / IPB / COIMBRA vigas evigas-coluna

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    6

    Comportamento ao fogo das

    ligaes: Datas relevantes

    2000 Concluso de uma tese demestrado na Universidade de Coimbra 2003 Inicio de uma tese dedoutoramento na Universidade deCoimbra 2003 Ensaios escala real em

    Cardington Universidade de Coimbra+ Universidade de Praga

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    7

    O edifcio de oito pidos escala real

    no laboratrio BRE em CardingtonExterior Interior

    54m

    33m

    21m

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    8

    Ensaios de Cardington - 1

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    9

    Os ensaios de Cardington - 2

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    10

    Encurvadura Lateral de Vigas: Datas

    RelevantesSet. de 1998 Incio de Sabtica na

    Univ.de Lige Dez. de 1998 Primeiros relatriosinternos com uma nova proposta Nov. 2000 1st preliminary draft da

    parte 1.2 do EC3 Fev. 2001 Concluso de umDoutoramento

    Maio 2001 Publicao em revistainternacional Em 2003 Melhoramento da proposta

    anterior Concluso de uma tese deMestrado

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    11

    Caso estudado

    z

    =

    L

    xSinLxy

    1000)(

    x

    y

    Viga IPE 220

    E d l t l it d

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    12

    Encurvadura lateral em situao deincndio EC3 (1995)

    fiMycomyypl

    fiLT

    Rdtfib fkwM ,,,,

    ,

    ,,,

    1

    2.1

    =

    y

    xz

    2,,

    2,,,,

    , ][][

    1

    comLTcomLTcomLTfiLT

    +=

    comE

    comy

    LTcomLT k

    k

    ,,

    ,,

    ,,

    =

    ( ) LTLTLT2

    2,015,0 ++=

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    Encurvadura lateral SAFIR

    Beam Design Curves of EC3 and SAFIR. IPE220, Fe 510

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

    Relative Slenderness at Failure Temperature

    EC3After 10 minutes

    After 15 minutes

    After 20 minutes

    After 30 minutes

    LT

    RdfiRdtfib MM ,,,,, /

    Comparao com EC3

    N P t

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    14

    Nova Proposta paraEncurvadura Lateral

    Eurocdigo 3 (1995) Nova Proposta (1999)Nova Proposta (1999)

    fiM

    ycomyyplfiLTRdtfib fkWM

    ,

    ,,,,,,,

    1

    =

    2,,

    2,,,,

    ,][][

    1

    comLTcomLTcomLT

    fiLT

    +=

    [ ]2

    ,,,,,,)(1

    2

    1comLTcomLTcomLT

    ++=

    =

    yf/235=

    65.0=

    fiM

    ycomyypl

    fiLT

    Rdtfib fkWM

    ,

    ,,,,

    ,,,

    1

    2.1

    =

    2,,

    2,,,,

    ,][][

    1

    comLTcomLTcomLT

    fiLT

    +=

    [ ]2

    ,,,,,, )()2.0(12

    1comLTcomLTcomLT ++=

    49.0or21.0 ==

    comE

    comy

    LTcomLTk

    k

    ,,

    ,,,,

    =

    (Vila Real et al)

    (factor de imperfeio)(factor de severidade)

    A i fl i d f t d

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    15

    A influncia do factor deseveridade () na nova proposta

    Beam Design Curves of EC3 and SAFIR. IPE220, Fe 360

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

    Relative Slenderness at Failure Temperature

    EC3

    After 10 minutes

    After 15 minutes

    After 20 minutes

    After 30 minutes

    Beta=1.2

    Beta=0.9

    Beta=0.65

    LT

    RdfiRdtfib MM ,,,,, /

    S 235

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    16

    Nova Proposta

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

    EC3, S235 ou S355Nova Proposta - S235

    Nova Proposta - S355

    RdfiRdtfib ,,,,, /

    coLT ,,

    Agora a curva de encurvadura lateral

    depende da qualidade do ao.

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    17

    Validao Experimental

    y

    xz

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    18

    Caso Estudado

    y

    z

    qb

    qb

    IPE 100

    lb lbL

    FF

    q

    Mais de 500 metros de IPE100

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    19

    Mais de 500 metros de IPE100foram testados em 120 testes

    Perfis oferecidos pela firma J. Soares Correia

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    20

    Equipamento experimental

    Sistema de aquecimento 70 [kVA]: Controlador de temperatura. Elementos de aquecimento electro-cermicos . Termopares tipo K . Mantas de isolamento de fibras cermicas.

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    21

    Os testes experimentais

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    22

    Resultados experimentais

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    1.4

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

    Non dimensional slenderness at tested temperature

    Mb,f

    i,t,Rd

    /Mfi,,R

    d

    EC3,room EXPERIMENTAL New Proposal EULER EC3,fire

    A nova proposta mais segura

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

    Experimental

    Eurocode3

    SAFE

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

    Experimental

    Newp

    roposal

    SAFE

    Adopo da Nova Proposta

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    23

    Adopo da Nova Propostapelo EC3

    = 0.65

    Outros diagramas de momentos

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    24

    Outros diagramas de momentos.Melhoramento da proposta anterior

    (2003)

    As frmulas da prEN 1993-1-2 foramdesenvolvidas para diagramas de momentosuniformes

    O que acontece se forem consideradosoutros diagramas de momentos?

    M

    M

    Curvas de encurvadura lateral da

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    25

    Curvas de encurvadura lateral daprEN 1993-1-2, para diferentes valores de

    =0

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

    M/Mfi,,Rd

    prEN 1993-1-2

    Safir-400 (C)

    Safir-500 (C)

    Safir-600 (C)

    Safir-700 (C)

    coLT ,,

    =1

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

    M/Mfi,,Rd

    prEN 1993-1-2

    Safir-400 (C)

    Safir-500 (C)

    Safir-600 (C)

    Safir-700 (C)

    comLT ,,

    =-1

    0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1

    1,2

    0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

    M/Mfi,,Rd

    prEN 1993-1-2

    Safir-400 (C)

    Safir-500 (C)

    Safir-600 (C)Safir-700 (C)

    coLT ,,

    c) = -1

    a) =1 b) = 0

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    26

    1mas mod,,,

    mod,,

    = fiLTfiLT

    fiLTf

    Nova proposta2)8.0(21)1(5.01 = LTckf

    prEn 1993-1-1)1(5.01 ckf =

    0.94

    0.86

    Distribuiode momentos c

    k

    0.91

    0.79

    Distribuiode momentos c

    k

    33.033.11

    1but15.03.06.0

    2

    ++c

    k

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    27/174

    27

    =0.5

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

    M/Mfi,,Rd

    prEN 1993-1-2

    prEN 1993-1-2/f

    New proposal

    Safir-400 (C)

    Safir-500 (C)

    Safir-600 (C)

    Safir-700 (C)

    comLT ,,

    b) = 0.5

    =1

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    1.2

    0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

    M/Mfi,,Rd

    prEN 1993-1-2

    prEN 1993-1-2/f

    New prop