Nesta dissertação de mestrado se discorreu sobre o dimensionamento de vigas e pilares de aço em situação de incêndio. Foi apresentada a formulação para o dimensionamento em incêndio, esclarecendo sua origem. Tem-se como objetivo principal a elaboração de uma ferramenta computacional, que foi chamada de AçoInc, capaz de calcular os esforços resistentes de perfis de aço à temperatura ambiente, segundo a ABNT NBR 8800:2008, e em situação de incêndio, segundo a ABNT NBR 14323:2013. Por meio de AçoInc, é possível se determinar a temperatura do perfil de aço em situação de incêndio, seguindo o modelo de transferência de calor ABNT NBR 14323:2013, com base na curva de incêndio-padrão associada ao tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) e no modelo do incêndio natural, empregando-se as curvas paramétricas do Eurocode 1 (2002). Por meio dos recursos acoplados a ferramenta, foram realizados alguns estudos. O primeiro é estudo probabilístico de ruínas de pilar e de viga de aço em situação de incêndio considerando o incêndio paramétrico por meio do método de Monte Carlo. Outro estudo é a realização de análises de sensibilidade paramétrica para verificar a influência das dimensões do perfil, das variáveis que compõem o incêndio natural e das propriedades associadas à transferência de calor nos esforços resistentes. Para esse estudo, além das planilhas, empregou-se o programa de computador Statgraphics Centurion XV (2007), que contém recursos de análises estatísticas. Empregando a ferramenta, também foi verificada a equivalência entre curvas paramétricas e curva de incêndio-padrão na obtenção da temperatura do aço em situação de incêndio. Para o uso do incêndio paramétrico, propuseram-se coeficientes de ponderação com base no método do tempo equivalente detalhado na ABNT NBR 14323:2013. Por último, com o auxílio das planilhas de AçoInc, foram criadas ferramentas simples não computacionais para a determinação das temperaturas críticas para pilares e vigas em algumas situações construtivas de interesse prático. Desses estudos concluiu-se que a temperatura do aço é o parâmetro mais importante na determinação dos esforços resistentes das estruturas de aço em situação de incêndio, que a formulação atual para a modelagem do incêndio paramétrico conduz a uma variação da temperatura do incêndio com o grau de ventilação com indesejável descontinuidade e que os dados encontrados na literatura internacional sobre probabilidade de ocorrência de incêndio e flashover levam a valores de probabilidade de ruína estrutural muito diferentes entre si. / The issue of this Master Dissertation is the design of steel beams and columns in fire situation. The formulation for the design in fire was presented, explaining its origin. The main objective is the development of a computational tool, which was called AçoInc, able to calculate the resistances of steel elements at room temperature according to ABNT NBR 8800:2008 and in case of fire according to ABNT NBR 14323:2013. The temperature of the steel element in fire is also obtained through the AçoInc, following the heat transfer model of ABNT NBR 14323:2013 and basing on fire curves. These curves are the standard fire curve associated with the required fire resistance time and parametric curves for natural fire model of Eurocode 1 (2002). With the support of spreadsheets, some studies were performed. The first one is probabilistic study of failure of column and beam in fire situation considering the parametric fire and by means of the Monte Carlo method. Other study is parametric sensitivity analyses, which were performed to verify how the resistances are influenced by the dimensions of cross section, the variables of the natural fire and the properties associated with heat transfer. For this study, in addition to spreadsheets, we used the Software Statgraphics Centurion XV (2007), which contains resources of statistical analysis. Applying the spreadsheets, the equivalence between parametric curves and fire standard curve in the obtention of the steel temperature in the fire situation was verified. For the use of parametric fire, partial factors, based on the equivalent time method detailed on ABNT NBR 14323:2013 were proposed. At last, with the assistance of spreadsheets, simple non-computational tools were created for determining the critical temperatures for columns and beams in some constructive situations of practical interest. Some conclusions from these studies are that the steel temperature is the most important parameter in determining the resistance of steel structures in a fire situation, that the current formulation for parametric fire modeling leads to a variation of the fire temperature in function of the opening factor with undesirable discontinuity and that the data found in the international literature about probability of fire and flashover lead to divergent values of structural failure probability.

Nesta dissertação de mestrado se discorreu sobre o dimensionamento de vigas e pilares de aço em situação de incêndio. Foi apresentada a formulação para o dimensionamento em incêndio, esclarecendo sua origem. Tem-se como objetivo principal a elaboração de uma ferramenta computacional, que foi chamada de AçoInc, capaz de calcular os esforços resistentes de perfis de aço à temperatura ambiente, segundo a ABNT NBR 8800:2008, e em situação de incêndio, segundo a ABNT NBR 14323:2013. Por meio de AçoInc, é possível se determinar a temperatura do perfil de aço em situação de incêndio, seguindo o modelo de transferência de calor ABNT NBR 14323:2013, com base na curva de incêndio-padrão associada ao tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) e no modelo do incêndio natural, empregando-se as curvas paramétricas do Eurocode 1 (2002). Por meio dos recursos acoplados a ferramenta, foram realizados alguns estudos. O primeiro é estudo probabilístico de ruínas de pilar e de viga de aço em situação de incêndio considerando o incêndio paramétrico por meio do método de Monte Carlo. Outro estudo é a realização de análises de sensibilidade paramétrica para verificar a influência das dimensões do perfil, das variáveis que compõem o incêndio natural e das propriedades associadas à transferência de calor nos esforços resistentes. Para esse estudo, além das planilhas, empregou-se o programa de computador Statgraphics Centurion XV (2007), que contém recursos de análises estatísticas. Empregando a ferramenta, também foi verificada a equivalência entre curvas paramétricas e curva de incêndio-padrão na obtenção da temperatura do aço em situação de incêndio. Para o uso do incêndio paramétrico, propuseram-se coeficientes de ponderação com base no método do tempo equivalente detalhado na ABNT NBR 14323:2013. Por último, com o auxílio das planilhas de AçoInc, foram criadas ferramentas simples não computacionais para a determinação das temperaturas críticas para pilares e vigas em algumas situações construtivas de interesse prático. Desses estudos concluiu-se que a temperatura do aço é o parâmetro mais importante na determinação dos esforços resistentes das estruturas de aço em situação de incêndio, que a formulação atual para a modelagem do incêndio paramétrico conduz a uma variação da temperatura do incêndio com o grau de ventilação com indesejável descontinuidade e que os dados encontrados na literatura internacional sobre probabilidade de ocorrência de incêndio e flashover levam a valores de probabilidade de ruína estrutural muito diferentes entre si. / The issue of this Master Dissertation is the design of steel beams and columns in fire situation. The formulation for the design in fire was presented, explaining its origin. The main objective is the development of a computational tool, which was called AçoInc, able to calculate the resistances of steel elements at room temperature according to ABNT NBR 8800:2008 and in case of fire according to ABNT NBR 14323:2013. The temperature of the steel element in fire is also obtained through the AçoInc, following the heat transfer model of ABNT NBR 14323:2013 and basing on fire curves. These curves are the standard fire curve associated with the required fire resistance time and parametric curves for natural fire model of Eurocode 1 (2002). With the support of spreadsheets, some studies were performed. The first one is probabilistic study of failure of column and beam in fire situation considering the parametric fire and by means of the Monte Carlo method. Other study is parametric sensitivity analyses, which were performed to verify how the resistances are influenced by the dimensions of cross section, the variables of the natural fire and the properties associated with heat transfer. For this study, in addition to spreadsheets, we used the Software Statgraphics Centurion XV (2007), which contains resources of statistical analysis. Applying the spreadsheets, the equivalence between parametric curves and fire standard curve in the obtention of the steel temperature in the fire situation was verified. For the use of parametric fire, partial factors, based on the equivalent time method detailed on ABNT NBR 14323:2013 were proposed. At last, with the assistance of spreadsheets, simple non-computational tools were created for determining the critical temperatures for columns and beams in some constructive situations of practical interest. Some conclusions from these studies are that the steel temperature is the most important parameter in determining the resistance of steel structures in a fire situation, that the current formulation for parametric fire modeling leads to a variation of the fire temperature in function of the opening factor with undesirable discontinuity and that the data found in the international literature about probability of fire and flashover lead to divergent values of structural failure probability.

O risco de incêndio e seus prejuízos às vidas humanas e ao patrimônio tornaram-se cada vez maiores com o desenvolvimento urbano e a evolução da construção civil. Assim, os meios de proteção contra o incêndio tornam-se cada vez mais necessários, tanto os meios ativos (sprinklers, brigada de incêndio, etc), quanto os meios passivos (proteção térmica de estruturas, etc). Em situação de incêndio, a proteção à vida e ao patrimônio deve ser garantida pelos meios de proteção das edificações evitando-se o colapso de parte ou toda estrutura. A eventualidade do sinistro não deve ser desprezada sendo que, melhorar o desempenho das estruturas visando a iminência de um incêndio é sinônimo de economia em um aspecto abrangente: proteção à vida, ao patrimônio e à atividade econômica desenvolvida no estabelecimento. Neste trabalho, realiza-se uma apresentação do tema comportamento das estruturas de concreto em situação de incêndio, abordando aspectos de análise de risco incêndio, seguro contra incêndio, o fenômeno incêndio e suas variáveis, meios de proteção térmica das estruturas e aspectos arquitetônicos e estruturais que influenciam na probabilidade de ocorrência de um incêndio. No plano experimental, analisa-se a susceptibilidade ao fogo do concreto, através da aferição da perda de resistência mecânica de alguns traços submetidos a curvas de temperatura. Realiza-se também a análise de um caso real de incêndio sob o ponto de vista da descrição do incêndio, seus danos às estruturas de concreto e metodologia de recuperação das estruturas afetadas. / The fire risk and its damage to the human being lifes and to the assets had become each time greater with the urban development and the evolution of civil construction. Thus, the ways of fire protection become each time more necessary, as much the direct assets (fire sprinklers, brigade, etc), as the indirect assets (structural thermal insullation, etc). In fire situation, the protection to the life and the assets must be guaranteed by the ways of protection inside buildings, preventing high costs of structural recovery and, mainly, the immediate collapse of all or part of the structure. The ocurrence of a fire accident does not have to be rejected and improving the performance of the structures aiming at the imminence of a fire is synonymous of economy in an including aspect: protection to the life, protection to the assets and to the activities in the building. In this work, a general overview of the behavior of concrete structures in fire situation is presented, approaching aspects of fire risk analysis, fire insurance, the fire phenomenon and its interferences, methods for thermal insullation and structural and architectural aspects that have influence in the probability of a fire occurrence. In the experimental plan, the susceptibility of hardened concrete to the fire is analysed, through the measurement of its mechanical resistance loss submitted to the high temperatures. The analysis of a real fire case in a building is also presented, highlighting the description of the fire, its damages to the hardened concrete structures and the development of a methodology of recovering the affected structures.

O risco de incêndio e seus prejuízos às vidas humanas e ao patrimônio tornaram-se cada vez maiores com o desenvolvimento urbano e a evolução da construção civil. Assim, os meios de proteção contra o incêndio tornam-se cada vez mais necessários, tanto os meios ativos (sprinklers, brigada de incêndio, etc), quanto os meios passivos (proteção térmica de estruturas, etc). Em situação de incêndio, a proteção à vida e ao patrimônio deve ser garantida pelos meios de proteção das edificações evitando-se o colapso de parte ou toda estrutura. A eventualidade do sinistro não deve ser desprezada sendo que, melhorar o desempenho das estruturas visando a iminência de um incêndio é sinônimo de economia em um aspecto abrangente: proteção à vida, ao patrimônio e à atividade econômica desenvolvida no estabelecimento. Neste trabalho, realiza-se uma apresentação do tema comportamento das estruturas de concreto em situação de incêndio, abordando aspectos de análise de risco incêndio, seguro contra incêndio, o fenômeno incêndio e suas variáveis, meios de proteção térmica das estruturas e aspectos arquitetônicos e estruturais que influenciam na probabilidade de ocorrência de um incêndio. No plano experimental, analisa-se a susceptibilidade ao fogo do concreto, através da aferição da perda de resistência mecânica de alguns traços submetidos a curvas de temperatura. Realiza-se também a análise de um caso real de incêndio sob o ponto de vista da descrição do incêndio, seus danos às estruturas de concreto e metodologia de recuperação das estruturas afetadas. / The fire risk and its damage to the human being lifes and to the assets had become each time greater with the urban development and the evolution of civil construction. Thus, the ways of fire protection become each time more necessary, as much the direct assets (fire sprinklers, brigade, etc), as the indirect assets (structural thermal insullation, etc). In fire situation, the protection to the life and the assets must be guaranteed by the ways of protection inside buildings, preventing high costs of structural recovery and, mainly, the immediate collapse of all or part of the structure. The ocurrence of a fire accident does not have to be rejected and improving the performance of the structures aiming at the imminence of a fire is synonymous of economy in an including aspect: protection to the life, protection to the assets and to the activities in the building. In this work, a general overview of the behavior of concrete structures in fire situation is presented, approaching aspects of fire risk analysis, fire insurance, the fire phenomenon and its interferences, methods for thermal insullation and structural and architectural aspects that have influence in the probability of a fire occurrence. In the experimental plan, the susceptibility of hardened concrete to the fire is analysed, through the measurement of its mechanical resistance loss submitted to the high temperatures. The analysis of a real fire case in a building is also presented, highlighting the description of the fire, its damages to the hardened concrete structures and the development of a methodology of recovering the affected structures.