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.

Os elementos estruturais de aço externos a edificações em situação de incêndio são expostos à radiação, proveniente das janelas na fachada e das chamas, e à convecção dos gases quentes. A absorção de calor pelo elemento varia de acordo com a sua posição em relação às aberturas. Margaret Law, com apoio de vasta quantidade de dados experimentais sobre incêndio em edifícios, estimou a transferência de calor externa para elementos de aço e o valor máximo da temperatura alcançada por eles. O Eurocode 1, part 1.2 (2002) e o Eurocode 3, part 1.2 (2003) adotaram o método proposto, com pequenas modificações. A norma brasileira ABNT NBR 14323:1999 - Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio Procedimento permite empregar o procedimento proposto pelos Eurocodes 1 e 3, porém, sem detalhá-lo. Neste trabalho, elaborou-se um programa de computador, o ExteelFire, para determinar a máxima temperatura dos elementos estruturais de aço externos a edificações em situação de incêndio, com base no método de Margaret Law. Compararam-se os resultados obtidos via ExteelFire a valores determinados por meio de análise numérica, com auxílio dos programas de computador CFD (Computational Fluid Dynamics) Smartfire e de análise térmica, Super Tempcalc; compararam-se os resultados obtidos via ExteelFire a valores determinados em ensaios de incêndio compartimentado em escala natural (ensaio de Dalmarnock e ensaio da Siderúrgica Mittal Steel Ostrava). No presente trabalho, também se aplicou o ExteelFire a casos correntes na construção civil, indicando situações em que o revestimento contra fogo pode ser dispensado. / Steelworks outside a building in fire situation are exposed to radiation that come from the windows in the façade and from flames, as well as the convection of hot gases. The absorption of the heat for the element depends on its placement in relation to the openings. Margaret Law, based on many experimental data about fire in buildings, estimated the external heat transfer to steel elements and the maximum temperature value reached by them. The Eurocode 1, part 1.2 (2002) and Eurocode 3, part 1.2 (2003) have adopted the method previously mentioned with small modifications. The Brazilian standard ABNT NBR 14323:1999 - Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio Procedimento (Steel structures fire design Procedure) allows employment proposed by Eurocodes 1 and 3 without detailing it. A software, ExteelFire, to determine the maximum temperature on external steel structures of buildings in fire, based on Margaret Laws method was elaborated in this work. Results from ExteelFire and the values determined by numerical analysis, with software CFD (CFD - Computational Fluid Dynamics) Smartfire and Super Tempcalc (thermal analysis) have been compared. Furthermore, results from ExteelFire and values determined in tests in fire compartment, in natural scale (Dalmarnock experiment and Mittal Steel Ostrava experiment) have also been contrasted. In this work it was also applied ExteelFire to commonly used situations in civil construction, showing conditions where the thermal protection can be excluded.

A utilização de perfis formados a frio na construção civil tem sido motivada pela elevada eficiência estrutural, expressa pela relação entre capacidade resistente e peso, e pela facilidade de fabricação, caracterizada pela possibilidade de produção de elementos com diferentes seções transversais. Devido à alta esbeltez dos elementos que os constituem, o projeto desses perfis, à temperatura ambiente ou em situação de incêndio, é governado pelos fenômenos de instabilidade local, distorcional e global. O objetivo dessa Tese é o desenvolvimento de ferramentas computacionais que possibilitem a avaliação do comportamento estrutural de pilares de aço formados a frio em situação de incêndio. Para esse fim são desenvolvidos dois programas de computador. O primeiro programa, denominado de ATERM, tem o objetivo de determinar o campo de temperaturas em regime transiente, de estruturas bidimensionais formadas por qualquer material, submetidas a qualquer curva temperatura-tempo de incêndio, com base no método dos elementos finitos. A esse programa acopla-se o programa ATERM-DIM para o dimensionamento em regime plástico de vigas de aço continuamente travadas, em situação de incêndio. Resultados obtidos do ATERM são comparados aos obtidos do programa sueco de computador Super Tempcalc. O segundo programa, denominado de INSTAB, realiza análises lineares e não lineares de estabilidade de perfis formados a frio, considerando as instabilidades local, global e distorcional, empregando o método das faixas finitas splines, para material elastofrágil, considerando a redução das propriedades mecânicas devido à temperatura. Valores de esforços resistentes obtidos pelo programa INSTAB são comparados aos determinados por meio do programa comercial de elementos finitos ANSYS, o qual considera o comportamento elastoplástico do material, e a resultados obtidos por meio de um método simplificado de dimensionamento de perfis formados a frio em situação de incêndio, proposto pelo autor para fins de normatização brasileira. Essa comparação permite avaliar o efeito da elastoplasticidade nos perfis axialmente comprimidos. Pretende-se, com base neste estudo, fornecer subsídios para o desenvolvimento de procedimentos para a verificação estrutural de perfis formados a frio em situação de incêndio. / The use of cold-formed steel profile in construction has increased because of its high efficiency, expressed as the ratio between load capacity and weight, and ease of manufacturing, characterized by the possibility of production of elements with different cross sections. Due the high slenderness ratio of the sections elements, the design of these profiles, either at room temperature or in case of fire, is determined by local, distortional and global buckling phenomena. The aim of this Thesis is to develop computational tools that allow the assessment of the structural behavior of cold-formed steel columns in fire. For this purpose, two softwares are developed. The first one, called ATERM, allows determining the temperature field under transient analysis of two-dimensional structures formed by any material, subjected to any time-temperature fire curve, and is based on the finite element method. This software interacts with another program, ATERM-DIM, used for plastic design of lateral restrained beams steel in fire. Results of ATERM are compared to those obtained from the Swedish software Super Tempcalc. The second program, named INSTAB, can perform linear and nonlinear stability studies of cold formed profiles, taking into account the local, distortional and global buckling, by means of the splines finite strip method for elastofragile material, considering the reduction of mechanical properties caused by the increase in temperature. Resistant values obtained by the INSTAB software are compared with results from the commercial finite element program ANSYS, which considers the plastic behavior of the material and also with results obtained by means of a simplified method for design of cold-formed profiles in fire, proposed by the author for the Brazilian fire standard. This comparison allows analyzing the effect of elastoplasticity in columns of cold-formed steel. Another objective of this study is to provide background for the development of procedures for the structural analysis of cold formed profiles in fire.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-06-27T15:22:29Z No. of bitstreams: 1 Rodrigo Périco de Souza_.pdf: 5310630 bytes, checksum: 0e8d009da8a98c6dde8162f1e503ff61 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-27T15:22:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Périco de Souza_.pdf: 5310630 bytes, checksum: 0e8d009da8a98c6dde8162f1e503ff61 (MD5) Previous issue date: 2017-03-28 / itt Performance - Instituto Tecnológico em Desempenho da Construção Civil / Construrohr / Bennter Argamassas / A alvenaria é um dos sistemas construtivos com maior uso no Brasil, dada a disponibilidade dos materiais, conhecimento da técnica e baixo custo. Devido aos programas de aceleração do crescimento no país, foram construídos diversos edifícios habitacionais com o uso deste sistema, com função estrutural. Concomitantemente com esse crescimento, se deu a entrada em vigor da norma de desempenho das edificações habitacionais, a ABNT NBR 15575:2013, que fixa requisitos e critérios mínimos a serem atendidos pela edificação, sendo um deles a segurança contra incêndio nas construções. Nesse cenário, destacam-se algumas lacunas nos estudos técnicos: o comportamento da alvenaria estrutural quando submetida a elevadas temperaturas, a influência do carregamento nas deformações do plano verificadas no sistema vertical de vedação e a influência do revestimento argamassado no comportamento dos painéis frente ao fogo. Objetivando contribuir com esse segmento, este trabalho visou o desenvolvimento de estudo para identificar quais parâmetros afetam o comportamento das alvenarias frente a altas temperaturas. Para tal, foram avaliadas alvenarias constituídas de um mesmo tipo de bloco cerâmico, variando seu revestimento interno (0, 15 e 25 mm de espessura) e externo fixo de 25 mm, em ensaios com e sem aplicação de 10 tf/m. A norma utilizada foi a ABNT NBR 5628:2001, para análise com e sem carregamento, com o emprego de forno normatizado. Destaca-se que os ensaios foram realizados em sistemas de vedação estrutural em tamanho real, de modo que se possa verificar o isolamento térmico, a estanqueidade, a passagem de gases e fumaça, bem como a estabilidade estrutural. Por meio de análise dos resultados obtidos, percebeu-se que há influência da espessura do revestimento em argamassa e do carregamento no comportamento da alvenaria. As paredes com carregamento apresentaram menores deslocamentos horizontais quando comparadas às sem carregamento. Em relação as paredes sem revestimento interno, a redução foi de 25,7%. Nas paredes com 15 mm de revestimento na face exposta, essa redução foi de 58,1% e nas paredes com 25 mm, a redução foi de 41,0%, em relação as paredes sem aplicação de carregamento. Foi percebida, na medida em que se aumentou a espessura do revestimento, um decréscimo nos deslocamentos horizontais fora do plano, passando de 40 mm para 29 mm aos 240 min. Em relação ao revestimento em argamassa, houve uma melhora considerável nas propriedades de isolamento térmico das paredes. As paredes sem carregamento e com revestimento de 25 mm na face interna, apresentaram uma redução de 43,3% na temperatura externa. As paredes com carregamento e revestimento de 25 mm, houve um decréscimo de 23,8%, inclusive modificando seu Tempo de Resistência ao Fogo (TRF). / Masonry is one the most commonly used constructive systems in Brazil, granted the availability of materials, knowledge of the technique and low cost. Due to the growth acceleration programs of the country, several residential buildings were built under this system, with structural function. Concomitant to this movement came into force the housing performance standard, ABNT NBR 15575:2013, which sets requirements and criteria for buildings, among which resides fire safety within buildings. Under this scenario, the following gaps in technical studies are highlighted, the behavior of structural masonry when submitted to high temperatures, the influence of loading on plane deformations found on wall systems, and the influence of mortar coating on the behavior of panels subject to fire. Seeking to contribute to this segment, this study aimed to identify what parameters affect the behavior of masonry concerning high temperatures. For that, masonries constituted of a same ceramic block were evaluated, their internal coating was varied (0, 15 and 25 mm of thickness) and the external was fixed with 25 mm, through tests with and without application of loading of 10 tons force per meter. The standard ABNT NBR 5628:2001 was used for this analysis, with and without loading, using a standardized oven. It should be noted that the tests were performed on real scale structural wall systems, thus allowing for the verification of thermal insulation, leak-tightness, passing of gasses and smoke, as well as structural stability. From the results, it was noticed that there is influence of the thickness of mortar coating and the loading on the behavior of the masonry. The walls with loading presented smaller deformations in comparison with those without loading. Comparing the walls without internal coating, the reduction was of 27.5%. The walls with 15mm of coating on the external wall displayed a reduction of 58.1% and the walls with 25 mm, a reduction of 41.0%. It was observed that, as the coating thickness increased, the plane deformations decreased, passing from 40 mm to 29 mm by the 240 min. Regarding mortar coating, the thermal insulation properties of the walls were improved significantly. The walls without lading and with coating of 25 mm on the internal face presented a reduction of external temperature of 43.3%. The walls with loading and coating of 25 mm indicated a decrease of 23.8%, as well as a modification of their FRS.

As leis e regulamentos de segurança contra incêndio e pânico (SCIP) foram construídos ao longo dos anos, incentivados, em sua maioria, por grandes incêndios, os quais mostraram que a evolução tecnológica e a verticalização das cidades aumentaram sobremaneira os riscos à vida dos usuários das edificações, exigindo do poder público e da sociedade técnica e científica o aprimoramento concomitante das medidas, sistemas construtivos e equipamentos que mitigassem tais riscos a níveis aceitáveis. Com o advento de mais uma tragédia recente, o incêndio na casa noturna (boate) Kiss em 2013, no Estado do Rio Grande do Sul, iniciaram-se novamente discussões a nível nacional sobre a necessidade de atualização das legislações estaduais, e principalmente sobre a relevância em estabelecer requisitos únicos que garantam a eficiência, eficácia e efetividade da segurança contra incêndios no Brasil. A presente pesquisa teve o objetivo de estudar a viabilidade de elaboração de uma regulamentação técnica nacional, transformando-se em um instrumento motivador através da fundamentação teórica acerca das responsabilidades da gestão pública em proporcionar a segurança contra incêndio aos cidadãos, bem como pela apresentação de uma visão sistêmica da SCIP, necessária para a sua evolução técnica e científica contínua. Também, foi realizado um estudo comparativo entre todas as regulamentações técnicas brasileiras, priorizando os requisitos de classificação das edificações, exigências das medidas de segurança contra incêndio e pânico e detalhamentos técnicos requeridos para os principais sistemas de proteção, conjuntamente com a verificação da percepção dos gestores técnicos da SCIP nas edificações do Brasil, por meio de entrevista aplicada, sobre a relevância e a viabilidade de implantação de uma regulamentação técnica nacional. Com base no estudo comparativo, concluiu-se que apesar das discrepâncias encontradas, os regulamentos possuem fundamentações semelhantes que possibilitam a elaboração de uma redação única no país, por meio de um trabalho conjunto e sistematizado, com todos os setores envolvidos e com os gestores da regulamentação, os quais expressaram representativamente a intenção de padronização nacional. / The Fire Safety Regulations have been built over the years, encouraged mostly by large fires, which showed that the technological evolution and the verticalization of cities greatly increased the risks to the lives of the users of the buildings, requiring concomitant improvement of measures from the government and the technical and scientific society, as well as building systems and equipment to mitigate these risks to acceptable levels. With the advent of a recent tragedy, the fire at the nightclub Kiss in 2013 in the state of Rio Grande do Sul, discussions have begun again, at national level on the need for updating state laws, and especially on the relevance in establishing unique requirements to ensure the efficiency, efficacy and effectiveness of fire safety in Brazil. This research aimed to study the feasibility of developing a national technical regulation, becoming a motivational tool by the theoretical foundation about the responsibilities of public administration in providing fire safety to citizens, as well as the presentation of a systemic view of fire safety in buildings (FSIB) necessary for their ongoing technical and scientific developments. Also, we conducted a comparative study of all Brazilian technical regulations, giving priority to the classification requirements of buildings, requirements of safety measures against fire and panic and technical details required for the main protection systems, together with the verification of the perception of FSIB managers of Brazil, through the interview on the relevance and feasibility of implementing a national technical regulations. Based on the comparative study, it was concluded that despite the discrepancies found, the regulated have similar foundations that make possible the establishment of a single redaction in the country, requiring a joint effort of all sectors involved and public technical managers who have shown representatively the intention of national standardization.

O objetivo deste trabalho é conscientizar o arquiteto acerca da importância do projeto arquitetônico como forma de proteção passiva na defesa e prevenção à vida e ao patrimônio desde sua concepção. Após o incêndio da Boate Kiss, em janeiro de 2013, em Santa Maria, no Rio Grande do Sul, que vitimou 242 pessoas, foram concebidas novas legislações contra incêndio e, mais tarde, alterações no intuito de reparar as falhas existentes nas legislações anteriores no RS. A análise das legislações vigentes no Rio Grande do Sul foram aplicadas ao estudo de caso do Edifício Copan, prédio de importância singular para a Arquitetura Moderna Brasileira, projetado na década de 50, pelo arquiteto Oscar Niemeyer, e escolhido pelo seu porte monumental. A partir das exigências, foi feita uma aproximação de avaliação da edificação, do ponto de vista do Plano de Prevenção Contra Incêndio (PPCI), como executado no RS. O Plano de Prevenção Contra Incêndio deve ser pensado desde o início do projeto arquitetônico e não como última etapa, preferencialmente, integrado com as demais partes constituintes de uma edificação, evitando assim, o retrabalho no projeto como: ajustes de layout, aumento de área construída, e, em alguns casos, descaracterização da forma e volume do edifício. / The objective of this work is to make the architect aware of the importance of architectural design from its elaboration as a form of passive protection in the defense and prevention of life and patrimony. After the fire at nightclub Kiss in January 2013, in Santa Maria, Rio Grande do Sul (RS), which killed 242 people, it was created new fire safety legislation and later there were changes to repair the existing flaws in previous legislation in the RS. Current laws in Rio Grande do Sul were analysed and then applied to the case study of the Copan Building, which holds a unique role in Modern Brazilian Architecture. The building wasdesigned in the 1950’s by the architect Oscar Niemeyer and it was chosen for the case study because of its monumental size. Based on the requirements, it was carried out an assessment of the building, according to the Fire Prevention Plan, as executed in RS. The Fire Prevention Plan must be considered from the beginning of the architectural project and not as a last stage, and it must preferably be integrated with the other constituent parts of a building, thus avoiding rework in the project such as layout adjustments, increase of built area and, in some cases, decharacterization of the shape and volume of the building.

A maioria dos materiais estruturais de Construção Civil tem suas propriedades mecânicas reduzidas, quando submetidos a temperaturas elevadas. Por isso, a capacidade resistente das estruturas de concreto armado dos edifícios pode ser reduzida devido à ação térmica de incêndios. Se os meios de proteção ativa dos edifícios não forem eficientes, o incêndio desenvolve-se em proporções catastróficas. A temperatura dos elementos estruturais se eleva o suficiente para induzir à redução da resistência e rigidez e, por conseguinte, à ruptura localizada ou até ao colapso progressivo do edifício. O objetivo principal da segurança contra-incêndio é a proteção à vida dos ocupantes das edificações. Este trabalho tem o objetivo de fornecer informações às futuras revisões de normas pertinentes ao projeto de estruturas de concreto e às pesquisas subseqüentes e contribuir à escassa literatura técnica em português sobre o tema. São apresentados: os efeitos do calor sobre as propriedades térmicas e mecânicas dos materiais concreto e aço e suas influências sobre o comportamento estrutural de edifícios de concreto armado, os métodos de cálculo disponíveis na literatura técnica internacional para o projeto de estruturas de concreto armado em situação de incêndio e proposta de um método simplificado expedito mais preciso para o projeto de elementos submetidos à flexão simples e normal composta para os padrões geométricos e características do concreto usuais no Brasil. / The thermal and mechanical properties of building materials are reduced at high temperatures, and the structural resistance of reinforced concrete buildings, as well. If the means of active protection are not efficient the fire will develop and the consequential increase in temperature can take an important role on the local failure of a single member or the progressive collapse of the building. The structural design must take into account the possibility of a fire happening as an accidental action during the lifetime of the building, aiming mainly at the protection of the users lives. This doctoral thesis aims to contribute to the development of the technical references in Portuguese about the fire design of reinforced concrete structures, to stimulate further researches and afterwards standard reviews related to the structural design in fire of reinforced concrete buildings. The work reviews the heat effects on the thermal and mechanical properties of the materials and the consequential impact on the structural behaviour of reinforced concrete buildings, the calculation methods available in the international technical reference for the fire design of reinforced concrete structures and presents a proposal of an optimized simplified calculation method for the members under simple bending or composed axial-moment load, considering the geometric and concrete characteristics very usual in Brazil.

Com a publicação das normas NBR 14323:1999 Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio e NBR 14432:2000 Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações, despertou-se, ainda mais, a preocupação com o dimensionamento das estruturas em caso de incêndio. Quando o aço é exposto a altas temperaturas apresenta reduções na resistência ao escoamento e no módulo de elasticidade. Em função dessas reduções, a NBR 14432:2000 apresenta tempos requeridos de resistência ao fogo, com os quais, pode-se optar pelo dimensionamento da estrutura, apresentado na NBR 14323:1999, ou pelo revestimento térmico. No entanto, essa última norma não permite a utilização do método simplificado de dimensionamento para perfis formados a frio. Quanto aos revestimentos térmicos, o mais utilizado no Brasil é a argamassa projetada, não adequada aos perfis formados a frio. O presente trabalho faz um breve histórico sobre estruturas de aço em situação de incêndio, sobre perfis formados a frio em temperatura ambiente e em situação de incêndio, além de apresentar tipos de revestimentos térmicos e suas aplicações. Finalmente sugere uma possível maneira de dimensionamento por meio da NBR 14762:2001 Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio com adaptações para situação de incêndio e de proteção desses perfis em situação de incêndio. / The interest in design of steel structures in fire situation carried out in consequence of publication of Brazilians codes ABNT/NBR 14323:1999 named \"Steel structures fire design - Procedure\" and ABNT/NBR 14432:2000 \"Fire-resistance requirements for building construction elements - Procedure\". When the steel is exposed to elevated temperatures (for example, fire situation) reductions in the strength and deformation properties must be considered. In this sense, the code ABNT/NBR 14432:2000 prescribes values of parameter TRRF (Fire strength required time), with are used for design of steel structures using a simplified method prescribed in ABNT/NBR 14323:1999, or specifying fireproofing. However, this last code doesn\'t prescribe a simplified method for cold-formed steel in fire condition, and the fireproofing materials largely used in Brazil are the sprays, which are not appropriate to cold-formed profiles. In this sense, the main goal of the present work is show a brief context about steel structures in fire conditions, in special cold-formed profiles in room temperature and fire situation, and many types of fire protection materials used in steel structures and its applications. Finally, is suggested a design method to cold-formed profiles in fire, adopting the code ABNT/NBR 14762:2001 \"Design of cold-formed steel structures\", in which appropriate adaptations are considered, as well as a protection procedure to this profiles in fire conditions.

A análise do comportamento estrutural sob incêndio constitui uma parte importante da engenharia de proteção contra incêndio, especialmente no caso de estruturas de aço, por sua alta condutividade térmica e relativa esbeltez das seções. As dificuldades econômicas e práticas, associadas à avaliação do comportamento estrutural, por meio de ensaios em escala real, têm estimulado o desenvolvimento e uso de métodos de simulação numérica. Esta tese trata da simulação numérica do comportamento de estruturas de aço sob condições de incêndio e se divide em três partes. As duas primeiras partes foram desenvolvidas na Universidade de Liége, na Bélgica, usando-se o programa SAFIR como ferramenta numérica. A terceira parte foi desenvolvida de forma independente, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Na primeira parte, é feito um estudo comparativo entre o uso de elementos finitos de viga e de casca, na modelagem de vigas simplesmente apoiadas, sujeitas a flambagem lateral por torção. Os esforços de torção, presentes no caso de flambagem lateral, podem levar a uma plastificação da seção transversal e à conseqüente redução da rigidez à torção da seção. Da mesma forma, a degradação das propriedades do material, com o aumento da temperatura, leva à redução da rigidez à torção Havia dúvidas se o modelo com elementos de viga, com uma rigidez à torção constante, poderia fornecer uma resposta aceitável. O estudo mostrou que uma resposta com boa precisão pode ser conseguida, usando-se elementos de viga, desde que o módulo de elasticidade transversal seja ajustado para refletir seu valor correspondente à temperatura de falha. Isso implica um processo iterativo, uma vez que a temperatura de falha não é previamente conhecida. Por outro lado, a degradação da rigidez à torção, por efeitos de plastificação, pode ser ignorada. Na segunda parte, é feita a comparação entre as modelagens bidimensional e tridimensional, de galpões industriais de um andar, sob incêndio. Comumente, a estrutura de galpões industriais é composta por pórticos-tipo, dispostos em paralelo. A análise desses galpões é comumente feita pela simulação no plano do pórtico de aço ou, simplesmente, da treliça da cobertura Na análise bidimensional, importantes efeitos fora do plano são ignorados, como a redistribuição de esforços devido à degradação do material ou à expansão térmica, ou instabilidade lateral dos elementos. A importância desses efeitos e a adequabilidade do modelo 2D para representar o comportamento real são discutidas. Na terceira parte, um modelo numérico para a simulação tridimensional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio é apresentado. O modelo é baseado no conceito de rótulas plásticas generalizadas, com modificações para melhor representar a formação e expansão da plastificação no elemento. A descrição cinemática adotada permite obter bons resultados, mesmo com o uso de poucos elementos. A determinação do vetor de esforços internos no elemento, incluindo os efeitos da temperatura, é detalhada. O procedimento foi validado por comparação com ensaios e com modelos numéricos mais sofisticados, como o programa SAFIR. Os resultados demonstram que o procedimento proposto pode ser usado como uma forma alternativa de análise 3D de estruturas sob incêndio, com precisão razoável e baixo esforço computacional.

Os códigos brasileiros de segurança contra incêndio e pânico (SCIP) possuem inúmeras divergências no que tange aos detalhamentos exigidos para a instalação de diversos sistemas de prevenção e proteção. Dentre eles, existe o sistema estrutural de compartimentação vertical externa, o qual prescreve afastamento vertical entre janelas ou construção de projeções horizontais externas entre as aberturas, para limitação da propagação do fogo aos pavimentos acima consecutivos. Comprovadamente, as normas referenciam a necessidade de resistência ao fogo dos materiais constituintes do sistema, no entanto, não indicam a eficiência ao objetivo proposto, confinar o fogo em seu compartimento de origem ou retardar sua propagação. O objetivo deste trabalho é analisar, sob a ótica da dinâmica de propagação do incêndio, a eficiência do sistema de compartimentação vertical externa por afastamento entre as janelas e por implantação de projeções horizontais como continuidade dos pisos, segundo os detalhamentos exigidos nas normas brasileiras. Para tanto, foram realizados ensaios de campo em escala reduzida (1/3), com diferentes configurações de fachadas e cargas de incêndio, sem vento, utilizando-se termopares, termografia e fotografia. Também, foi utilizado o simulador computacional da dinâmica do incêndio Fire Dynamics Simulator 5, onde foram analisados cenários desenvolvidos conforme as exigências normativas nacionais. Ambos programas experimentais apresentaram dados coerentes, podendo ser potenciais ferramentas para análise da eficiência de outros sistemas. Os resultados confirmaram que a geometria da edificação e das aberturas modificam a dinâmica de propagação do fogo. Para a carga de incêndio classificada como risco baixo, mostraram-se satisfatórias todas as configurações com afastamentos de 3 m e de 1,2 m para aberturas estreitas, bem como as projeções horizontais de 90 cm. Como risco médio, à exceção do afastamento de 3m, com pédireito convencional, os demais não contiveram adequadamente a propagação do fogo Também, para ambas geometrias de abertura, a projeção horizontal externa de 90 cm aperfeiçoou os resultados, retardando o aquecimento consideravelmente. / The Brazilian’s fire safety Codes have much discrepancy about the installation details of the several fire safety systems. The external vertical compartmentation is one of them, which determine vertical separation between windows or placement of external horizontal projections in continuity with floors, to limits the spread of fire toward upper habitations. The fire resistances of the materials constituent these systems are confirmed in the Brazilian’s fire safety Codes. However, there aren’t mentions about the efficiency to restrict the fire in initial compartment or to retard it spread. In this context, the study’s objective is to analyze, in the fire spread dynamic’s view, the efficiency of the external vertical compartmentation systems for separation between windows and external horizontal projections according to the Brazilian’s fire safety Codes. For it, were carried out field tests in reduce-scale compartments (1/3), with different façade settings and loads fire, no wind, using thermocouples, thermography and photography. Also, was used the software Fire Dynamics Simulator (FDS), 5th version. In the FDS were developed and analyzed fire sceneries, which contemplated all settings of the national standards. Both experimental programs can be potential tools to analysis of the efficiency another fire safety systems, because they showed coherent data’s. The results confirmed that building’s geometry and openings configuration modify the fire spread dynamics. For load fire classified as low risk, all separations between windows with distance 3 m, 1,2 m with square windows and external horizontal projection with length 90 cm showed satisfactory results. For load fire classified as medium risk, the separation between openings didn’t restrain the fire spread, except the arrangement with distance 3m, square windows and lower ceiling. Also, the horizontal projection with 90 cm length showed best results for both window forms, delaying the heating.