Dimensionamento de vigas de concreto armado de estruturas portuárias em situação de incêndio

Abstract

O projeto de estruturas de concreto consiste na determinação das dimensões das peças e da quantidade e disposição das armaduras, para que não seja atingido um estado limite. Atualmente, ao considerar os efeitos de um incêndio, softwares comerciais de projeto, em geral, limitam-se apenas às verificações com base no método tabular, conforme a ABNT NBR 15200:2012, sem levar em consideração os esforços solicitantes e resistentes, deixando ao projetista a necessidade de alterar o dimensionamento da seção de concreto. Este fato, não estimula a utilização da norma brasileira por não apresentar soluções econômicas. O objetivo principal dessa dissertação é apresentar alternativas para o dimensionamento de vigas de concreto armado de estruturas portuárias, em situação de incêndio, buscando seções otimizadas nos cálculos. Além disso, nessa dissertação foi proposto um método mais simplificado de dimensionamento de vigas de concreto armado em situação de incêndio que permita a implementação em softwares comerciais de projeto. Tal método simplificado proposto pretende conciliar segurança estrutural, facilidade do dimensionamento e economia na execução. Através de um exemplo numérico, demonstrou-se a aplicação prática dos métodos tabular e simplificados. Os resultados obtidos pelos métodos simplificados foram mais econômicos do que aqueles provenientes do método tabular. A validação dos modelos de cálculo foi feita através de um estudo comparativo com valores encontrados na literatura, bem como com os calculados com software ANSYS. Ao final desse trabalho, concluiu-se que o método simplificado proposto, além de ser um método de fácil aplicação, apresenta resultados, em geral, a favor da segurança; e, mesmo assim, permite resultados mais econômicos que o método tabular. Nos casos em que a estrutura dimensionada à temperatura ambiente não atenda ao Tempo Requerido de Resistência ao Fogo pelo método tabular, recomenda-se uma verificação pelo método simplificado proposto, ao invés de prontamente aumentar as dimensões da estrutura. Dessa forma, os projetistas serão estimulados a utilizar a ABNT NBR 15200:2012 em seus projetos, garantindo a segurança estrutural em situação de incêndio de forma mais econômica.The reinforced concrete design consists of determining the cross-section dimensions as well as the amount and position of reinforcement steel so that a limit state is not reached. Currently, as far as the effect of a fire is concerned, design commercial software are generally limited to tabular method-based verification, in compliance with ABNT NBR 15200:2012, not taking the stresses into consideration, which forces the structural engineer to alter the concrete section dimensions. This fact does not encourage compliance with the Brazilian norm since it does not present economical solutions. The main goal of this dissertation is to present alternatives for dimensioning reinforced concrete beams for port structures in fire situations, seeking optimal cross-sections. Furthermore, this dissertation proposes a more simplified method for the design of reinforced concrete beams in fire situations which allows its implementation by commercial design software. Such a simplified method aims to combine structural safety, easy calculations and economical results. Through a numerical example, the practical application of the tabular and simplified methods has been demonstrated. The results obtained by the simplified methods proved more economical than the ones obtained by the tabular method. The calculation models validation has been carried out through a comparative study of values found in literature, as well as the ones calculated by ANSYS software. At the end of this work, the conclusion is that the simplified method proposed, besides being easier, favors safety, allowing, at the same time, more economical results than the tabular method. In the cases in which structural design to ambient temperature does not comply with Required Time for Fire Resistance through the tabular method, a verification through the simplified method proposed is recommended, instead of an immediate cross-section enlargement. In this way, the structural engineers shall be encouraged to use ABNT NBR 15200:2012 in their designs, guaranteeing structural safety in fire situations in a more economical way.