Introdução
A análise de incêndio não é uma tarefa de rotina para um engenheiro estrutural. Este artigo apresenta a solução subjacente ao IDEA StatiCa, que calcula automaticamente a temperatura das chapas no modelo de ligação sob exposição ao fogo.
Os componentes de soldadura e parafuso assumem a temperatura da chapa ligada com a temperatura mais elevada. Mais informações sobre as hipóteses: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Modelo & hipóteses
Será verificada a temperatura do enrijecedor neste ponto de ligação. A ligação ficará exposta ao fogo e deverá resistir pelo menos 15 minutos R15. A curva de incêndio utilizada para a simulação é "Curva de incêndio exterior (EN 1993-1-2)." É importante notar que não foi aplicada qualquer proteção contra incêndio.
Fórmulas normativas
As hipóteses baseiam-se na EN 1993-1-2 para materiais de aço não protegidos. Como não existe isolamento de proteção, o material fica diretamente exposto ao calor por convecção e radiação das chamas, aquecendo muito mais rapidamente.
O Eurocódigo define várias curvas nominais temperatura–tempo de incêndio utilizadas no dimensionamento estrutural ao fogo:
- Curva de Incêndio Padrão (ISO 834 / EN 1991-1-2, Eq. 3.1)
- Representa um incêndio de compartimento convencional e severo.
- Utilização: Para classificação de resistência ao fogo padrão (R30, R60, R90, …). Tipicamente aplicada em dimensionamento prescritivo e ensaios laboratoriais.
- Curva de Incêndio de Hidrocarbonetos
- Subida rápida de temperatura, atingindo ~1100 °C em 5 minutos.
- Utilização: Para incêndios envolvendo hidrocarbonetos (petróleo, gás, armazenamento de combustível, indústria petroquímica, túneis com tráfego intenso).
- Curva de Incêndio Exterior
- Subida de temperatura inferior à curva padrão, máx. ~680 °C.
- Utilização: Para exposição ao fogo de fachadas e paredes exteriores.
- Curvas de Incêndio Paramétricas (não incluídas no IDEA StatiCa)
- Baseadas na dimensão do compartimento, ventilação e densidade de carga de incêndio.
- Apresentam fases de aquecimento e arrefecimento.
- Utilização: Para dimensionamento baseado no desempenho de compartimentos reais de edifícios onde a carga de incêndio e a ventilação são conhecidas.
Como os engenheiros devem selecionar a curva de incêndio
Conformidade normativa/classificação de resistência exigida: → Utilizar a Curva de Incêndio Padrão.
Petroquímica, túneis, armazenamento de líquidos inflamáveis: → Utilizar a Curva de Incêndio de Hidrocarbonetos.
Fachadas, elementos exteriores expostos a incêndio ao ar livre: → Utilizar a Curva de Incêndio Exterior.
Cenário de incêndio realista (dimensionamento baseado no desempenho): → Utilizar a Curva de Incêndio Paramétrica (se existirem dados de entrada suficientes).
Fator de secção Am/V
Sensibilidade geral
O fator de secção (Am/V) é uma constante significativa para cada chapa. Na equação governante, aparece como numerador, indicando que o aumento do incremento de temperatura influencia a temperatura no final da simulação. Observemos a sensibilidade do fator no intervalo [50,300] após incrementos de 25.
Como calcular o valor para o enrijecedor
O cálculo do fator de secção para enrijecedores de referência deve clarificar a metodologia de cálculo dos enrijecedores. Se uma face não alinhada com a extremidade da chapa estiver coberta por outra chapa, a área coberta deve ser excluída do cálculo do fator de secção. Ignorar este aspeto pode conduzir a resultados enganosos em comparação com a verificação manual.
Procedimento de cálculo passo a passo
O procedimento descrito descreve o fluxo de trabalho do aumento de temperatura ao longo do tempo para a curva de incêndio exterior.
Comparação entre IDEA StatiCa e cálculo manual
A temperatura calculada pelo IDEA StatiCa atingiu 608 graus Celsius.
Utilizando o procedimento manual passo a passo, a temperatura atingiu 609 graus Celsius.
Conclusão
O objetivo foi introduzir maior transparência no fluxo de trabalho de dimensionamento ao fogo e encorajar os engenheiros estruturais a utilizar com confiança o IDEA StatiCa para o dimensionamento ao fogo e a verificação normativa de ligações de aço e elementos, em comparação com os cálculos manuais.
No dimensionamento ao fogo, a temperatura torna-se uma variável de estado crítica. Ela influencia diretamente a rigidez e resistência dos materiais através das propriedades dependentes da temperatura definidas na EN 1993-1-2.
