Pilares de aço formados a frio com revestimento contra fogo: análise experimental e numérica

Abstract

Com o software Abaqus fez-se a calibração de um modelo numérico utilizando-se parâmetros da norma brasileira ABNT NBR 14323 (2013) para simular o comportamento de um pilar em situação de incêndio, testes com elementos finitos do tipo casca e do tipo sólido, além da variação do tamanho dos elementos utilizados. As temperaturas e os deslocamentos da estrutura são comparados com resultados experimentais a fim de validar o modelo. Segundo revisão de literatura, estruturas de aço geralmente apresentam um tempo de resistência o fogo inferior ao tempo mínimo requerido para dimensionamento de estruturas em situação de incêndio, que é de 30 minutos (ABNT NBR 14432, 2000), necessitando, portanto, de revestimento contra fogo. Entretanto, esta é uma área de estudo que ainda apresenta muitas lacunas em âmbito mundial (SILVA et al., 2017). Neste trabalho foi realizado um estudo experimental de pilares revestidos por placas de gesso em situação de incêndio, pois, quando se trata de proteger os elementos estruturais com material de revestimento, é notório o ganho no tempo de resistência ao fogo. O modelo numérico desenvolvido, foi utilizado para simular o comportamento do pilar revestido em situação de incêndio e foi feita uma comparação com os resultados experimentais deste trabalho, a fim de verificar o ganho de resistência ao fogo quando comparado à situação sem revestimento. Devido ao pilar estar afastado de 3,0 cm da placa de gesso, são feitas hipóteses no modelo numérico para a transferência de calor no espaço entre a proteção de placas de gesso e o perfil de aço; os resultados foram satisfatórios pois o modelo em elementos finitos se aproximou bastante do resultado experimental. Faz-se ainda a comparação entre o modelo numérico, com revestimento de placas de gesso e de argamassa, com o método simplificado, para estruturas de aço em situação de incêndio, da ABNT NBR 14323 (2013) e do EN 1993-1-2 (2005). Observou-se que o modelo numérico apresentou desenvolvimento de temperaturas bastante similares às estabelecidas pelas normas, e as normas se mostraram a favor da segurança quando comparados os tempos de falha do perfil. Destaca-se que a diferença entre o método numérico e o método simplificado é mais acentuada para as maiores espessuras de proteção testadas deste trabalho.