TEXTO ABNTNBR15200

8/7/2019 TEXTO ABNTNBR15200

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ABNT NBR 15200:2004 Projeto de estruturas de concreto em situao

de incndio Procedimento

Prefcio

A Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) o Frum Nacional de Normalizao.As Normas Brasileiras, cujo contedo de responsabilidade dos Comits Brasileiros (ABNT/CB), dosOrganismos de Normalizao Setorial (ABNT/ONS) e das Comisses de Estudo Especiais Temporrias(ABNT/CEET), so elaboradas por Comisses de Estudo (CE), formadas por representantes dos setoresenvolvidos, delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratrios e outros).

A ABNT NBR 15200 foi elaborada no Comit Brasileiro de Construo Civil (ABNT/CB-02), pela Comisso deEstudo de Estruturas de Concreto Simples, Armado e Protendido (CE02:124.15). O Projeto circulou emConsulta Nacional conforme Edital n 08, de 31.08.2004, com o nmero Projeto 02:124.15-005.

Esta Norma foi elaborada a partir do Eurocode 2 Design of concrete structures Part 1-2 General rules Structural fire design, adaptando-o realidade brasileira, considerando os produtos e a experincia no Brasil.

1 Objetivo

Esta Norma estabelece os critrios de projeto de estruturas de concreto em situao de incndio e a formade demonstrar o seu atendimento.

Esta Norma se aplica s estruturas de concreto projetadas de acordo com as ABNT NBR 6118 eABNT NBR 9062.

2 Referncias normativas

As normas relacionadas a seguir contm disposies que, ao serem citadas neste texto, constituemprescries para esta Norma. As edies indicadas estavam em vigor no momento desta publicao.Como toda norma est sujeita a reviso, recomenda-se queles que realizam acordos com base nesta queverifiquem a convenincia de se usarem as edies mais recentes das normas citadas a seguir.A ABNT possui a informao das normas em vigor em um dado momento.

ABNT NBR 5628:2001 Componentes construtivos estruturais Determinao da resistncia ao fogo Mtodo de ensaio

ABNT NBR 6118:2003 Projeto de estruturas de concreto Procedimento

ABNT NBR 8681:2003 Aes e segurana nas estruturas Procedimento

ABNT NBR 9062:2001 Projeto e execuo de estruturas de concreto pr-moldado Procedimento

ABNT NBR 13528:1995 Revestimento de paredes e tetos de argamassas inorgnicas Determinao deaderncia trao

ABNT NBR 14432:2001 Exigncias de resistncia ao fogo de elementos construtivos de edificaes Procedimento

3 Definies e simbologia

Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as definies e a simbologia da ABNT NBR 6118, alm dossmbolos especficos para o projeto em situao de incndio que tm seu significdo e uso estabelecidos notexto desta Norma, e as definies seguintes:

3.1 situao normal: Temperatura ambiente (considerada prxima a 20C).


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3.2 situao de incndio: Temperatura atingida pela estrutura sob a ao do fogo.

4 Requisitos gerais

4.1 O projeto de estruturas de concreto em situao normal deve atender s prescries daABNT NBR 6118 e, em se tratando de estruturas de concreto pr-moldado, tambm da ABNT NBR 9062.O projeto de estruturas de concreto em situao de incndio baseado na correlao entre o comportamentodos materiais e da estrutura em situao normal, ou seja, temperatura ambiente (considerada prxima

a 20C), com o que ocorre em situao de incndio.

4.2 Os objetivos gerais da verificao de estruturas em situao de incndio so:

limitar o risco vida humana;

limitar o risco da vizinhana e da prpria sociedade;

limitar o risco da propriedade exposta ao fogo.

4.3 Considera-se que os objetivos estabelecidos em 4.2 so atingidos se for demonstrado que a estruturamantm as seguintes funes:

funo corta-fogo a estrutura no permite que o fogo a ultrapasse ou que o calor a atravesse emquantidade suficiente para gerar combusto no lado oposto ao incndio inicial. A funo corta-fogocompreende o isolamento trmico e a estanqueidade passagem de chamas;

funo de suporte a estrutura mantm sua capacidade de suporte da construo como um todoou de cada uma de suas partes, evitando o colapso global ou o colapso local progressivo.

4.4 Os requisitos descritos em 4.3 esto inseridos num conjunto maior de requisitos gerais de proteocontra incndio que compreende:

reduzir o risco de incndio;

controlar o fogo em estgios iniciais;

limitar a rea exposta ao fogo (compartimento corta-fogo);

criar rotas de fuga;

facilitar a operao de combate ao incndio;

evitar runa prematura da estrutura, permitindo a fuga dos usurios e as operaes de combate aoincndio.

4.5 Edificaes grandes, sobretudo mais altas, contendo maior carga de incndio (energia gerada pelacombusto do material depositado no edifcio), devem atender s exigncias mais severas para cumprir comos requisitos gerais. Projetos que favoream a preveno ou a proteo contra incndio, em termos dessesrequisitos gerais, reduzindo o risco de incndio ou sua propagao e especialmente facilitando a fuga dosusurios e a operao de combate, podem ter aliviadas as exigncias em relao resistncia de suaestrutura ao fogo, conforme previsto na ABNT NBR 14432.

4.6 As duas funes estabelecidas em 4.3 devem ser verificadas sob combinaes excepcionais de aes,no estado limite ltimo, de modo que sejam aceitveis plastificaes e runas locais que no determinemcolapso alm do local. A ABNT NBR 14432 define, em funo das caractersticas da construo e do uso daedificao, as aes que devem ser consideradas para representar a situao de incndio.A ABNT NBR 8681 estabelece qual a combinao de aes a ser considerada.

4.7 Como plastificaes, runas e at colapsos locais so aceitos, a estrutura s pode ser reutilizada aps

um incndio se for vistoriada, tiver sua capacidade remanescente verificada e sua recuperao for projetadae executada. Essa recuperao pressupe que a estrutura volte a ter as caractersticas que apresentavaantes do incndio, recuperando todas as capacidades ltimas e de servio exigidas.

4.8 A verificao prevista em 4.7 pode eventualmente concluir que no existe necessidade de recuperaoda estrutura, se o incndio foi de pequena severidade ou se a estrutura tinha proteo superabundante.


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5 Propriedades dos materiais em situao de incndio

As propriedades dos materiais variam conforme a temperatura, , a que so submetidos por ao do fogo.

5.1 Concreto

5.1.1 Valores comparativos de resistncia e mdulo de elasticidade

A alterao das propriedades de resistncia e rigidez do concreto, quando submetido a compresso axial aelevadas temperaturas, deve ser obtida de acordo com a tabela 1.

Para concretos preparados predominantemente com agregados silicosos e calcrios, esta tabela fornece:

a relao entre a resistncia compresso do concreto submetido a diferentes temperaturas ( fc,) ea resistncia caracterstica compresso do concreto em situao normal (fck);

a relao entre o mdulo de elasticidade do concreto submetido a diferentes temperaturas (Ec,) e omdulo de elasticidade do concreto em situao normal (Ec).

Para valores intermedirios de temperatura, pode ser feita interpolao linear.

Tabela 1 Valores das relaes fc,/fck e Ec,/Ec para concretos de massa especficanormal (2 000 kg/m3 a 2 800 kg/m3) preparados com agregados

predominantemente silicosos ou calcreos

Temperatura do concreto,

C

Agregado silicoso Agregado calcreo

fc,/fck Ec,/Ec fc,/fck Ec,/Ec

1 2 3 4 5

20 1,00 1,00 1,00 1,00

100 1,00 1,00 1,00 1,00

200 0,95 0,90 0,97 0,94

300 0,85 0,72 0,91 0,83

400 0,75 0,56 0,85 0,72

500 0,60 0,36 0,74 0,55

600 0,45 0,20 0,60 0,36

700 0,30 0,09 0,43 0,19

800 0,15 0,02 0,27 0,07

900 0,08 0,01 0,15 0,02

1 000 0,04 0,00 0,06 0,001 100 0,01 0,00 0,02 0,00

1 200 0,00 0,00 0,00 0,00

5.1.2 Resistncia compresso do concreto na temperatura A resistncia compresso do concreto decresce com o aumento da temperatura, conforme mostrado nafigura 1, podendo ser obtida pela seguinte equao:

fc, = kc,fck

onde:

fck a resistncia caracterstica compresso do concreto em situao normal;


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kc, o fator de reduo da resistncia do concreto na temperatura , conforme figura 1.

Permite-se estimar a capacidade dos elementos estruturais de concreto em situao de incndio a partir da

resistncia compresso na temperatura .

Figura 1 Fator de reduo da resistncia do concreto em funo da temperatura

5.1.3 Mdulo de elasticidade do concreto na temperatura O mdulo de elasticidade do concreto decresce com o aumento da temperatura, conforme mostrado nafigura 2, podendo ser obtido pela seguinte equao:

Eci, = kcE,Eci

onde:

Eci o mdulo de elasticidade inicial do concreto em situao normal. Essa mesma expresso valepara o mdulo secante Ecs;

kcE, o fator de reduo do mdulo de elasticidade do concreto na temperatura , conforme figura 2.


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Figura 2 Fator de reduo do mdulo de elasticidade do concreto em funo da temperatura

5.2 Ao

5.2.1 Ao de armadura passiva

5.2.1.1 Valores comparativos de resistncia e mdulo de elasticidade

A alterao das propriedades de resistncia ao escoamento e rigidez do ao da armadura passiva a elevadastemperaturas deve ser obtida a partir da tabela 2.

Esta tabela fornece:

a relao entre a resistncia ao escoamento do ao da armadura passiva submetido a diferentestemperaturas (fy,) e a resistncia caracterstica ao escoamento em situao normal (fyk);

a relao entre o mdulo de elasticidade do ao submetido a diferentes temperaturas (Es,) e omdulo de elasticidade em situao normal (Es).



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Tabela 2 Valores das relaes fy,/fyk e Es,/Es para aos de armadura passiva

Temperatura do ao,

C

fy,/fyk Es,/Es

Trao CompressoCA-50 ou CA-60

CA-50 CA-60CA-50 CA-60

1 2 3 4 5 6

20 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

100 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

200 1,00 1,00 0,89 0,90 0,87

300 1,00 1,00 0,78 0,80 0,72

400 1,00 0,94 0,67 0,70 0,56

500 0,78 0,67 0,56 0,60 0,40

600 0,47 0,40 0,33 0,31 0,24

700 0,23 0,12 0,10 0,13 0,08

800 0,11 0,11 0,08 0,09 0,06

900 0,06 0,08 0,06 0,07 0,05

1 000 0,04 0,05 0,04 0,04 0,03

1 100 0,02 0,03 0,02 0,02 0,02

1 200 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

5.2.1.2 Resistncia ao escoamento do ao de armadura passiva na temperatura A resistncia ao escoamento do ao da armatura passiva decresce com o aumento da temperatura, conformemostrado na figura 3, podendo ser obtida pela seguinte equao:

fy, = ks,fyk

onde:

fyk a resistncia caracterstica do ao de armadura passiva em situao normal;

ks, o fator de reduo da resistncia do ao na temperatura , conforme figura 3, onde:

curva cheia: ks, aplicvel quando si 2%, usualmente armaduras tracionadas de vigas, lajes outirantes;

curva tracejada: ks, aplicvel quando si < 2%, usualmente armaduras comprimidas de pilares,vigas ou lajes.


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Figura 3 Fator de reduo da resistncia do ao de armadura passiva em funo da temperatura

5.2.1.3 Mdulo de elasticidade do ao de armadura passiva na temperatura O mdulo de elasticidade do ao da armadura passiva decresce com o aumento da temperatura, conformemostrado na figura 4, podendo ser obtido pela expresso:

Es, = ksE,Es

onde:

Es o mdulo de elasticidade do ao de armadura passiva em situao normal;

ksE, o fator de reduo do mdulo de elasticidade do ao na temperatura , conforme figura 4.


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Figura 4 Fator de reduo do mdulo de elasticidade do ao de armadura passiva emfuno da temperatura

5.2.2 Ao de armadura ativa

5.2.2.1 Valores comparativos de resistncia e mdulo de elasticidade

A alterao das propriedades de resistncia ao escoamento e rigidez do ao da armadura ativa a elevadastemperaturas deve ser obtida a partir da tabela 3.

Esta tabela fornece:

a relao entre a resistncia ao escoamento do ao da armadura ativa submetido a diferentestemperaturas (fpy,) e a resistncia caracterstica ao escoamento em situao normal (fpyk);

a relao entre o mdulo de elasticidade do ao submetido a diferentes temperaturas (Eps,) e omdulo de elasticidade em situao normal (Eps).



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Tabela 3 Valores das relaes fpy,/fpyk e Eps,/Eps para fios e cordoalhas epara barras da armadura ativa

Temperatura do ao,

C

fpy,/fpyk Eps,/Eps

Fios e cordoalhas Barras Fios e cordoalhas Barras

1 2 3 5 6

20 1,00 1,00 1,00 1,00

100 0,99 0,98 0,98 0,76

200 0,87 0,92 0,95 0,61

300 0,72 0,86 0,88 0,52

400 0,46 0,69 0,81 0,41

500 0,22 0,26 0,54 0,20

600 0,10 0,21 0,41 0,15

700 0,08 0,15 0,10 0,10

800 0,05 0,09 0,07 0,06

900 0,03 0,04 0,03 0,03

1000 0,00 0,00 0,00 0,00

1100 0,00 0,00 0,00 0,00

1200 0,00 0,00 0,00 0,00

5.2.2.2 Resistncia ao escoamento do ao de armadura ativa na temperatura A resistncia ao escoamento do ao da armadura ativa decresce com o aumento da temperatura, conformemostrado na figura 5, podendo ser obtida pela seguinte equao:

fpy,= kp,fpyk

onde:

fpyk a resistncia caracterstica do ao de armadura ativa em situao normal;

kp, o fator de reduo da resistncia do ao de armadura ativana temperatura , conforme figura 5.


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Figura 5 Fator de reduo da resistncia do ao de armadura ativa em funo da temperatura

5.2.2.3 Mdulo de elasticidade do ao de armadura ativa na temperatura O mdulo de elasticidade do ao da armadura ativa decresce com o aumento da temperatura, conforme

mostrado na figura 6, podendo ser obtido pela expresso:

Ep, = kpE() Ep

onde:

Ep o mdulo de elasticidade do ao de armadura ativa em situao normal;

kpE, o fator de reduo do mdulo de elasticidade do ao de armadura ativa na temperatura ,conforme figura 6.


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Figura 6 Fator de reduo do mdulo de elasticidade do ao de armadura ativaem funo da temperatura

6 Ao correspondente ao incndio

Conforme estabelecido na ABNT NBR 14432, a ao correspondente ao incndio pode ser representada porum intervalo de tempo de exposio ao incndio-padro1). Esse intervalo de tempo, chamado temporequerido de resistncia ao fogo (TRRF), definido nesta Norma a partir das caractersticas da construo edo seu uso.

O calor transmitido estrutura nesse intervalo de tempo (TRRF) gera em cada elemento estrutural, funo desua forma e exposio ao fogo, uma certa distribuio de temperatura.

Este processo gera a reduo da resistncia dos materiais e da capacidade dos elementos estruturais, almde esforos solicitantes decorrentes de alongamentos axiais ou de gradientes trmicos.

Como com o aquecimento, a rigidez das peas diminui muito e a capacidade de adaptao plstica cresceproporcionalmente; os esforos gerados pelo aquecimento podem, em geral, ser desprezados.

Casos especiais em que essa hiptese precise ser verificada devem atender ao disposto em 7.4.

7 Verificao de estruturas de concreto em situao de incndio

7.1 Introduo

Em condies usuais, as estruturas so projetadas em temperatura ambiente e, dependendo das suascaractersticas e uso, devem ser verificadas em situao de incndio.

Esta verificao deve ser feita apenas no ELU para a combinao excepcional correspondente, pela equaoa seguir (ver sees 10 a 12 da ABNT NBR 6118:2003):

1) Definido na ABNT NBR 14432, de acordo com a ABNT NBR 5628.


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qjkj2

n

2qqexcgkgdi FFFF ++=

NOTA No caso em que nas cargas permanentes intervm parcelas de pequena e grande variabilidade, seus efeitospodem ser considerados conforme ABNT NBR 8681.

Nesta verificao devem ser considerados os aspectos a seguir:

a) usualmente, desprezam-se todos os esforos decorrentes de deformaes impostas, por serem muitoreduzidos e pelas grandes deformaes plsticas que ocorrem em situao de incndio;

b) a ao do incndio se traduz, usualmente, apenas na reduo da resistncia dos materiais e nacapacidade dos elementos estruturais;

c) como o incndio tem uma probabilidade de ocorrncia extremamente baixa, a ABNT NBR 8681 permite

adotar para o fator de combinao oj o valor dos fatores de reduo 2j correspondentes combinaoquase permanente.

Assim, a verificao usual da estrutura em situao de incndio se reduz a mostrar a seguinte condio:

[ ])(f),(f),(fRFFS

+= pykykckdiqjkj2n

2qgkgfi,d

Existem muitos mtodos para fazer essa verificao. Para os efeitos desta Norma, so aceitos os quatromtodos descritos em 7.2 a 7.5.

7.2 Mtodo tabular

Neste mtodo, bastante prtico, nenhuma verificao efetivamente necessria, bastando atender sdimenses mnimas apresentadas nas tabelas 4 a 12, em funo do tipo de elemento estrutural e do TRRF(ver seo 6). Essas dimenses mnimas devem sempre respeitar tambm a ABNT NBR 6118 em geral e aABNT NBR 9062 no caso especial de pr-moldados.

Essas dimenses mnimas so normalmente a espessura das lajes, a largura das vigas, as dimenses dassees transversais de pilares e tirantes e principalmente a distncia entre o eixo da armadura longitudinal ea face do concreto exposta ao fogo (c1).

Os ensaios mostram que em situao de incndio as peas de concreto rompem usualmente por flexo ouflexo-compresso e no por cisalhamento. Por isso considera-se apenas a armadura longitudinal nessecritrio.

Tabela 4 Dimenses mnimas para lajes apoiadas em vigas

TRRFmin

h*mm

c1mm

Armada em duas direes Armada numadireo

ly / lx 1,5 1,5


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Tabela 5 Dimenses mnimas para lajes lisas ou cogumelo

TRRFmin

hmm

c1mm

30 150 10

60 180 15

90 200 25

120 200 35

* Dimenses mnimas para garantir a funo corta-fogo.

Tabela 6 Dimenses mnimas para lajes nervuradas biapoiadas

TRRFmin

NervurasCombinaes de bmin/c1

1)

mm/mmCapa*h/c1

2)

mm/mm1 2 3

30 80/15 80/10

60 100/35 120/25 190/15 80/10

90 120/45 160/40 250/30 100/15

120 160/60 190/55 300/40 120/20

1)bmin corresponde largura mnima da nervura.

2)h corresponde altura da laje.


Tabela 7 Dimenses mnimas para lajes nervuradas apoiadas em trs ouquatro lados ou contnuas

TRRFmin

NervurasCombinaes de bmin/c1

1)

mm/mmCapa*h/c1

2)

mm/mm1 2 3

30 80/10 80/10

60 100/25 120/15 190/10 80/10

90 120/35 160/25 250/15 100/15

120 160/45 190/40 300/30 120/20

1)

bmin corresponde largura mnima da nervura.2)

h corresponde altura da laje.



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Tabela 8 Dimenses mnimas para vigas biapoiadas

TRRFmin

Combinaes de bmin/c1mm/mm bwmin

mm1 2 3 4

30 80/25 120/20 160/15 190/15 80

60 120/40 160/35 190/30 300/25 100

90 140/55 190/45 300/40 400/35 100

120 190/65 240/60 300/55 500/50 120

Tabela 9 Dimenses mnimas para vigas contnuas ou vigas de prticos

TRRF

min

Combinaes de bmin/c1mm/mm bwmin

mm1 2 3

30 80/15 160/12 190/12 80

60 120/25 190/12 300/12 100

90 140/35 250/25 400/25 100

120 200/45 300/35 450/35 120

Tabela 10 Dimenses mnimas para pilares

TRRFmin

Combinaes de bmin /c1mm/mm

Uma face exposta

Mais de uma face exposta

fi = 0,2 fi = 0,5 fi = 0,7 fi = 0,7

1 2 3

30 190/25 190/25 190/30 140/25

60 190/25 190/35 250/45 140/25

90 190/30 300/45 450/40 155/25

120 250/40 350/45 450/50 175/35

NOTA fi a relao entre o esforo normal de clculo na situao de incndio e o esforo resistente normal declculo do pilar em questo em situao de temperatura normal.

Tabela 11 Dimenses mnimas para pilares-parede

TRRFmin

Combinaes de bmin/c1

fi = 0,35 fi = 0,7


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Uma faceexposta

Duas facesexpostas

Uma faceexposta

Duas facesexpostas

1 2 3 4

30 100/10 120/10 120/10 120/10

60 110/10 120/10 130/10 140/10

90 120/20 140/10 140/25 170/25

120 140/25 160/25 160/35 220/35

Tabela 12 Dimenses mnimas para tirantes

TRRFmin

Combinaes de bmin/c1

1 2

30 80/25 200/10

60 120/40 300/25

90 140/55 400/45

120 200/65 500/45

Quando do emprego do mtodo tabular, devem ser considerados os aspectos a seguir relacionados:

a) na elaborao das tabelas para lajes, foi considerada a condio de fogo por baixo, isto , incndio sob alaje. Para vigas e nervuras, considerou-se fogo em trs faces (laterais e inferior);

b) na verificao de vigas de largura varivel, deve ser considerada a largura no nvel do centro degravidade da armadura;

c) na verificao de vigas com talo, deve-se considerar para a largura o menor valor entre a largura dotalo e sua altura mdia;

d) no clculo das espessuras mnimas e distncias face do concreto (c1), pode-se considerar orevestimento, respeitadas as seguintes prescries:

revestimentos aderentes de argamassa de cal e areia (aderncia trao, de acordo com aABNT NBR 13528, maior ou igual que 0,2 MPa) tm 67% de eficincia relativa ao concreto;

revestimentos de argamassa de cimento e areia aderentes (aderncia trao, de acordo com aABNT NBR 13528, maior ou igual que 0,2 MPa) tm 100% de eficincia relativa ao concreto;

revestimentos protetores base de gesso, vermiculita ou fibras com desempenho equivalente,desde que aderentes (aderncia trao, de acordo com a ABNT NBR 13528, maior ou igual que0,2 MPa), tm 250% de eficincia relativa ao concreto; isto , pode-se majorar essas espessurasde 2,5 vezes antes de som-las dimenso do elemento estrutural revestido;

e) quando as barras da armadura forem dispostas em camadas, a distncia mdia face do concreto (c1m)deve respeitar o valorc1min tabelado. O valor de c1m deve sempre ser o menor entre os seguintes valores:

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