Resistência ao fogo de alvenarias sem função estrutural

Um incêndio é algo difícil de prever, assim como a sua consequência nos elementos de construção. Dessa forma, ao longo das últimas décadas, os elementos de construção têm sido alvo de diversos estudos a fim de avaliar os seus comportamentos quando solicitados em situação de incêndio. O International Building Code (IBC) descreve um método de cálculo analítico para a determinação da resistência ao fogo dos elementos da construção de acordo com os procedimentos de teste estabelecidos na ASTM E119 (Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials). Nesta dissertação foi feita uma análise desse método, que se mostrou inadequado para estimar a resistência ao fogo das alvenarias, sem função estrutural, de blocos cerâmicos e blocos de betão, uma vez que despreza qualquer efeito do ar no interior das mesmas. No seguimento desta análise, é apresentado um desenvolvimento do método descrito tendo em conta o efeito do ar. Depois de uma análise aos vários tipos de blocos cerâmicos e de betão com diferentes dimensões e geometrias foi possível obter uma relação entre a espessura equivalente de ar existente num bloco e a sua respectiva resistência ao fogo, de modo a serem obtidos os valores descritos na normalização existente. O efeito do ar mostrou ter uma maior influência na resistência ao fogo nas alvenarias constituídas por blocos cerâmicos de furação vertical, já que a sua geometria caracterizada por um elevado número de pequenos alvéolos contribui para o aumento do isolamento térmico, e consequentemente da sua resistência ao fogo. Nas alvenarias rebocadas os valores da resistência ao fogo aumentam cerca de 50%, quando revestidos com argamassa de cimento, e 70% quando revestidos com gesso, logo, o emprego de revestimentos representam uma boa alternativa para aumentar a resistência ao fogo.

Estudo da resistência ao fogo de pilares de aço inserido em paredes

O comportamento ao fogo de pilares de aço inseridos em paredes de edifícios é substancialmente diferente dos pilares quando isolados. O contacto com as paredes provoca por um lado um efeito de redução das temperaturas, revelando-se de certa forma favorável em termos de comportamento ao fogo, mas por outro lado provocando um aquecimento diferencial das secções levando ao aparecimento de esforços desfavoráveis (momentos fletores) nos pilares, aumentando a instabilidade. Este último fenómeno designa-se de “Thermal Bowing”, provocado pelo aquecimento diferencial, deve ser avaliado por uma quantificação rigorosa das temperaturas nos perfis de aço. O estudo foi realizado em dois níveis, numérico e experimental. Foram testados pilares inseridos em paredes de alvenaria, tanto com a alma paralela como perpendicular à parede. Pretendeu-se assim, avaliar o efeito da ação térmica diferencial no comportamento estrutural dos pilares e concluir qual o efeito das paredes sobre estes na sua resistência estrutural. Foram ainda alvo de análise o nível de carregamento e a esbelteza do pilar. Compararam-se os resultados dos ensaios experimentais com os estudos numéricos, reproduzindo as condições utilizadas nos ensaios experimentais, por forma a contribuir para o desenvolvimento/melhoria dos métodos de dimensionamento dos pilares em situação de incêndio. O programa experimental comportou a realização de ensaios em pilares de aço de secção H, embebidos em paredes. A modelação numérica dos ensaios foi realizada utilizando o programa de computador de elementos finitos ABAQUS, elaborando-se uma análise geométrica e material não - linear. Os principais resultados deste trabalho de investigação foram uma melhor avaliação da evolução de temperaturas na secção transversal dos pilares de aço com aquecimento diferencial, inseridos em paredes, deslocamentos, forças de restrição e esforço axial daí decorrentes. A partir destes resultados, realizou-se uma análise detalhada do deslocamento do centro de gravidade ao longo do tempo, provocada pela degradação das propriedades mecânicas do aço.

Estudo da flamabilidade e resistência à chama de compósito de poliéster insaturado e fibra da folha do abacaxizeiro (PALF)

In the present research work, composites were prepared using pine apple leaf fibres (PALF) as reinforcement with unsaturated polyester resin as matrix, incorporating with fire retardant at different compositions. The PALF was obtained from the decortication of pine apple leaves obtained from Ramada 4 from Ielmo Marinho in the State of Rio Grande do Norte. The unsaturated polyester resin and the catalyzer were bought from the local establishment. The fire retardant, aluminium tri-hydroxide - Al(OH)3 was donated by Alcoa Alumínio S.A and was used in the proportions of 20%, 40% and 60% w/w. Initially the fibres were treated with 2% NaOH for 1 hour, to remove any impurities present on the fibre surface, such as wax, fat, pectin and pectate, in order to have a better adsorption of the fibres with the matrix as well as the flame retardant. The fibre mat was prepared in a mat preparator by immersion, developed in the Textile Engineering Laboratory, at the UFRN. The composites (300x300x3 mm) were prepared by compression molding and the samples (150x25x3 mm) for analysis of the properties were cut randomly using a laser cutter. Some of the cut samples were used to measure the smoke emission and fire resistance using UL94 standard. Mechanical tension-extension and flexural properties were carried in CTGás RN and the Laboratório de Metais e Ensaios Mecânicos Engenharia de Materiais UFRN , as well as SEM studies were carried out at Núcleo de Estudos em Petróleo e Gás Natural - UFRN . From the observed results, it was noted that, there was no marked influence of the fire retardant on the mechanical properties. Also in the water absorption test, the quantity of water absorbed was less in the sample with higher concentration of fire retardant. It was also observed that the increase in the proportion of the fire retardant increased the time of burning, may be due to the compactness of the composite due to the presence of fire retardant as a filling material even though it was meant to reduce the rate of inflammability of the composite

A germinação de espécies de Vellozia é afetada pelo fogo do cerrado?

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A germinação de espécies de Vellozia é afetada pelo fogo do cerrado?

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Utilização dos eurocódigos na construção metálica

Os Eurocódigos estruturais são um conjunto de normas técnicas que têm como objectivo abranger o projecto e verificação de qualquer tipo de construção para os países membros da União Europeia. O objectivo deste trabalho é sistematizar todos os procedimentos que estão presentes nos Eurocódigos e que são aplicáveis, de uma forma geral, à construção metálica. Foi feito o desenvolvimento de uma solução estrutural para o caso concreto de uma estrutura metálica de uma ponte rolante com o objectivo de se fazer o levantamento dos normativos estabelecidos para o projecto de estruturas metálicas. Este trabalho foi desenvolvido considerando fundamentalmente três Eurocódigos. O Eurocódigo 0 que estabelece o princípio e bases para o projecto de estruturas, o Eurocódigo 1 que define as acções em estruturas e o Eurocódigo 3 que estabelece as regras gerais, de verificação ao fogo, de projecto de ligações e de verificação à fadiga. O trabalho desenvolvido consistiu em projectar a estrutura metálica da ponte rolante considerada e para tal foram feitos os seguintes passos. - Determinação das acções na estrutura e das situações de projecto; - Projecto da estrutura considerando a verificação de cedência ou deformação excessiva dos seus elementos; - Projecto da estrutura considerando a perda de equilíbrio estático da estrutura; - Projecto da estrutura considerando a verificação da sua resistência ao fogo; - Projecto das ligações aparafusadas; - Verificação da resistência à fadiga.

A utilização da madeira na construção de edifícios: alternativas às soluções tradicionais

Esta dissertação insere-se num projecto de investigação relacionado com o papel que a madeira apresenta na construção nos tempos de hoje, necessário para obtenção do Mestrado em Engenharia Civil. A madeira apresenta, enquanto material de construção, especificidades únicas: é um material orgânico, ao contrário da pedra, do aço e do betão; é um material combustível, sem que isto implique necessariamente uma baixa resistência ao fogo; é um material tradicional, presente em pavimentos e coberturas de edifícios antigos e é, paradoxalmente, um material novo, adoptado em arrojadas obras de arquitectura contemporânea. Estas características, associadas à necessidade de garantir a sustentabilidade da construção e de conservar e reabilitar o património edificado, tornam essencial o estudo das propriedades mecânicas do material, dos seus processos de degradação química e biológica, dos meios de protecção e do comportamento de elementos estruturais ao fogo. As estruturas em madeira têm tido uma procura crescente no nosso país, revelando-se uma opção interessante, como alternativa a estruturas de aço ou de betão. No entanto, por configurarem ainda soluções estruturais, materiais e processos construtivos pouco comuns entre nós, considera-se que não estão suficientemente divulgados os instrumentos de que podemos e devemos dispor para a garantia da qualidade destas estruturas. É apresentado um estudo de viabilidade económica no âmbito do nosso país, comparando casas em madeira, modulares pré-fabricadas, com casas cuja construção é feita em alvenaria e betão armado, de forma a poder comparar os custos para ambas as soluções construtivas. Para tal, foram realizadas visitas a empresas, fábricas e a obras com o objectivo de entender como funciona o processo de fabrico de uma casa pré-fabricada em madeira.

Análise experimental do comportamento ao corte de paredes reforçadas em alvenaria de BTC

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Pastagens arborizadas no projeto de assentamento benfica, município de Itupiranga, Pará, Brasil

Na microrregião de Marabá, PA, as pastagens dos agricultores familiares apresentam alta diversidade de árvores e palmeiras que têm papel importante tanto para limitação da degradação da biodiversidade quanto para suas utilidades. O trabalho foi realizado em 26 propriedades, onde 62 pastagens foram visitadas junto com o agricultor. Em cada pastagem foram repertoriadas todas as árvores e palmeiras presentes. Setenta e uma espécies foram encontradas, pertencentes a 32 famílias, das quais nove se destacaram com maior número de espécies: Caesalpiniaceae (11), Mimosaceae (10), Arecaceae (4), Lecythidaceae (4), Bignoniaceae (3), Fabaceae (3), Moraceae (3), Sapotaceae (3) e Sterculiaceae (3); 20 famílias apresentaram uma única espécie. Vinte e quatro espécies (34% do total) pertenceram às três famílias Leguminosae (Fabaceae, Caesalpiniaceae e Mimosaceae). As espécies arborescentes são conservadas principalmente em razão dos usos diversos na propriedade. Das 21 espécies, indicadas para arborização de pastagens de agricultores desta e de outras comunidades, nove espécies são particularmente recomendadas pela resistência ao fogo e para muitos anos de pastagem, pelo fato de ter dois usos ou mais: Caryocar villosum (Aubl.) Pers., Bertholletia excelsa H. B. K., Attalea speciosa Mart. ex Spreng., Oenocarpus distichus Mart., Astrocaryum tucuma Mart., Swartzia flaemingii Raddi, Apeiba tibourbou Aubl., Cenostigma tocantinum Ducke e Spondias mombin L.

Estudo de concretos de diferentes resistências à compressão submetidos a altas temperaturas sem e com incorporação de fibras de politereftalato de etileno (PET)

The reinforced concrete structures are largely used in buildings worldwide. Upon the occurrence of fire in buildings, there is a consensus among researchers that the concrete has a high resistance to fire, due mainly to its low thermal conductivity. However, this does not mean that this material is not affected by exposure to high temperatures. Reduction of the compressive strength, modulus of elasticity, discoloration and cracking, are some of the effects caused by thermal exposure. In the case of concretes with higher resistance occurs even desplacamentos explosives, exposing the reinforcement to fire and contributing to reducing the support capacity of the structural element. Considering the above, this study aims to examine how the compressive strength and porosity of concrete are affected when subjected to high temperatures. Were evaluated concrete of different resistances, and even was the verified if addition fibers of polyethylene terephthalate (PET) in concrete can be used as an alternative to preventing spalling. The results indicated that explosive spalling affect not only high strength concrete whose values of this study ranged from 70 to 88 MPa, as well as conventional concrete of medium strength (52 MPa) and the temperature range to which the concrete begins to suffer significant changes in their resistance is between 400 º C and 600 º C, showing to 600 º C a porosity up to 188% greater than the room temperature

Influência do retardante de chamas nas propriedades mecânicas e flamabilidade em compósitos poliméricos de epóxi/fibra de curauá

Currently, there is a great search for materials derived from renewable sources. The vegetable fibers as reinforcement for polymer matrixes, has been used as an alternative to replace synthetic fibres, being biodegradable and of low cost. The present work aims to develop a composite material with epoxy resin reinforced with curauá fibre with the addition of alumina trihydrate (aluminum hydroxide, Al(OH)3) as a flame retardant, which was used in proportions of 10 %, 20% and 30% of the total volume of the composite. The curauá fibers have gone through a cleaning process with an alkaline bath of sodium hydroxide (NaOH ), parallelized by hand and cut carding according to the default length . They were molded composites with fibers 30cm. Composites were molded in a Lossy Mold with unidirectional fibres in the proportion of 20% of the total volume of the composite. The composites were prepared in the Chemical Processing Laboratory of the Textile Engineering Department at UFRN. To measure the performance of the material, tests for the resistance to traction and flexion were carried out. with samples that were later analyzed in the Electronic Microscopy Apparatus (SEM ). The composites showed good mechanical properties by the addition of flame retardant and in some cases, leaving the composite more vulnerable to breakage. These mechanical results were analyzed by chi-square statistical test at the 5% significance level to check for possible differences between the composite groups. Flammability testing was conducted based on the standard Underwriters Laboratory 94 and the material showed a satisfactory result taking their average burn rate (mm / min) decreasing with increasing addition of the flame retardant composite.

Numerical analysis of wooden slabs with perforations under fire conditions

Wood is considered an ideal solution for floors and roofs building construction, due the mechanical and thermal properties, associated with acoustic conditions. These constructions have good sound absorption, heat insulation and relevant architectonic characteristics. They are used in many civil applications: concert and conference halls, auditoriums, ceilings, walls… However, the high vulnerability of wooden elements submitted to fire conditions requires the evaluation of its structural behaviour with accuracy. The main objective of this work is to present a numerical model to assess the fire resistance of wooden cellular slabs with different perforations. Also the thermal behaviour of the wooden slabs will be compared considering different material insulation, with different sizes, inside the cavities. A transient thermal analysis with nonlinear material behaviour will be solved using ANSYS© program. This study allows to verify the fire resistance, the temperature evolution and the char-layer, throughout a wooden cellular slab with perforations and considering the insulation effect inside the cavities.

Fire protection durability of intumescent coatings after accelerated aging

The most common method of achieve the required fire resistance is by the use of passive fire protection systems, being intumescent coatings the fire protection material frequently used. These are usually considered thin film coatings as they are applied with a dry film thickness (DFT) between 0.3-3 [mm]. The required DFT is obtained by experimental fire resistance tests performed to assess the contribution of this reactive fire protection material to the steel member fire resistance. This tests are done after dry coating and a short time period of atmospheric conditioning, at constant temperature and humidity. As the coatings formulation is mainly made from polymeric basis compounds, it is expected that the environmental factors, such temperature, humidity and UV radiation (UVA and UVB) significantly affect the intumescent coating fire protection performance and its durability. This work presents a research study about the effects of aging on the fire protection performance of intumescent coatings. A commercial water based coating is submitted to an accelerated aging cycle, using a QUV Accelerated Weathering Tester. This tests aim to simulate 10 years of the coating natural aging. The coating durability is tested comparing the fire protection of small steel samples submitted to a radiant heat flux exposure from a cone calorimeter. In total, 28 tests were performed on intumescent coating protected steel specimens, of which 14 specimens were tested before the hydrothermal aging test and other 14 after accelerated aging. The experimental tests results of the steel temperature evolution shows that increasing the intumescent dry coating film thickness, the fire resistance time increases. After the accelerated aging cycles, the coating lose their ability to expand, resulting in an increase of the steel temperature of approximately 200 [ºC], compared to the samples without aging.

Axial buckling load of partially encased columns under fire

Partially encased columns have significant fire resistant. However, it is not possible to assess the fire resistance of such members simply by considering the temperature of the steel. The presence of concrete increases the mass and thermal inertia of the member and the variation of temperature within the cross section, in both the steel and concrete components. The annex G of EN1994-1-2 allows to calculate the load carrying capacity of partially encased columns, for a specific fire rating time, considering the balanced summation method. New formulas will be used to calculate the plastic resistance to axial compression and the effective flexural stiffness. These two parameters are used to calculate the buckling resistance. The finite element method is used to compare the results of the elastic critical load for different fire ratings of 30 and 60 minutes. The buckling resistance is also calculated by the finite element method, using an incremental and iterative procedure. This buckling resistance is also compared with the simple calculation method, evaluating the design buckling curve that best fits the results.