Segundo a legislação brasileira, as estruturas de concreto armado devem ser verificadas em situação de incêndio, de modo a assegurar a capacidade portante para permitir a fuga dos usuários e o combate ao fogo com segurança e minimizar a propagação do incêndio para outros compartimentos. Para estruturas de concreto armado, especial atenção deve ser dada aos pilares. A redução da capacidade portante desses elementos é significativa em situação de incêndio e seu colapso pode resultar na instabilidade global da estrutura em certos casos. O cálculo do tempo de resistência ao fogo de pilares de concreto armado, em fase de projeto, é feito normalmente usando métodos simplificados dados pelas normas técnicas. Esses métodos possuem campos de validade limitados e podem apresentar resultados excessivamente seguros (antieconômicos) e em alguns casos contra a segurança. Neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta computacional para o cálculo do tempo de resistência ao fogo de pilares de concreto armado em situação de incêndio, dados os campos de temperaturas simétricos na seção transversal em função do tempo de exposição ao incêndio-padrão. O cálculo do pilar foi baseado no método da estimativa da curvatura dado pelo Eurocode 2 (EN 1992-1-2:2004). A seção transversal foi discretizada em elementos (concreto e aço), na qual as deformações térmicas e as propriedades termomecânicas de cada elemento foram calculadas de acordo com sua temperatura. O método da estimativa da curvatura permite ainda considerar os efeitos da não linearidade geométrica, que geralmente se tornam importantes devido à redução da rigidez do pilar sob temperaturas elevadas. Foram modelados pilares sob flexão normal composta considerando a seção transversal aquecida de forma simétrica. Os resultados do programa foram comparados a resultados de ensaios de laboratórios internacionais, com o objetivo de validar as hipóteses de cálculo adotadas.
This paper evaluated the Brazilian Standard ABNT NBR 6118:2014 procedures for calculating the second‐order effects of reinforced concrete columns subjected to uniaxial bending. The theoretical results were compared to 187 experimental results of normal and high strength reinforced concrete slender columns under short‐term loading. The most influencing parameters were analyzed: cross‐section thickness, slenderness ratio, longitudinal steel ratios and initial eccentricity of the axial load. The mean value of M test/M calc ratio resulted closest to the unity for the model column method with approximate curvature. In general, this method leads to less scatter in comparison to the other methods. Some errors in reinforced concrete slender columns testing were discussed: constructive errors, misalignment of the column, variations of support conditions and errors in instruments readings. All of those errors have significant impact in the variability of the results of the comparative study.
A segurança estrutural de pilares de concreto armado precisa ser periodicamente avaliada, por exemplo, por meio de análises de confiabilidade. Essas análises dependem da correta identificação e quantificação das variáveis envolvidas, sendo uma delas o erro dos modelos de cálculo dos efeitos de segunda ordem. O erro de modelo é avaliado mediante a comparação dos momentos totais teóricos com os experimentais. Para isso, foi organizado um banco de dados com 210 ensaios de pilares esbeltos biapoiados de concreto armado com seção transversal retangular submetidos à flexão normal composta com curvatura simples e excentricidades da força axial iguais em ambas as extremidades, sob carregamento de curta duração. Foram considerados pilares de concreto de resistência normal e de alta resistência. Foram avaliadas diversas combinações entre modelos de amplificação dos momentos (pilar-padrão e diferenças finitas) com curvaturas e rigidezes obtidas de expressões simplificadas ou de diagramas momento-curvatura, sendo algumas dessas combinações previstas nas normas técnicas. Assim, foram obtidos os parâmetros estatísticos do erro dos modelos de cálculo dos efeitos de segunda ordem de pilares esbeltos de concreto armado. Esses valores preenchem uma lacuna existente até então em relação aos modelos das solicitações utilizados nas análises de confiabilidade. As investigações permitiram ainda verificar o bom desempenho dos modelos da norma ABNT NBR 6118:2014, sobretudo o pilar-padrão com curvatura aproximada e o pilar-padrão com rigidez κ aproximada. As médias da relação Mtest/Mteo resultaram próximas da unidade com baixos valores de coeficiente de variação. Foram propostos ajustes para o modelo do pilarpadrão com rigidez κ aproximada que proporcionaram melhoria do erro do modelo. Palavras chave: concreto armado, pilares, análise não linear de estruturas.
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