Fire behavior of structural masonry walls of vertical hollowed concrete blocks

Dissertação de Mestrado em Segurança aos Incêndios Urbanos apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs alvenarias ocupam o seu lugar na história da humanidade há vários séculos e são usadas para a construção de edifícios, monumentos e obras de arte. Estas são compostas por unidades de alvenaria que são ligadas entre si com argamassa.O aparecimento do betão armado e do aço estrutural, a criação de regulamentos para a aplicação destes materiais e a rapidez com que se constrói com eles, veio deixar as paredes de alvenaria para a função de compartimentação e enchimento na construção de edifícios um pouco em todo o mundo, não sendo isto uma situação isolada do nosso país. Em Portugal, durante vários anos, não houve qualquer regulamento sobre a construção em alvenaria estrutural até ao aparecimento do Eurocódigo 6, sobre a forma da NP EN 1996, o que poderá ter contribuído para crescente uso de estruturas porticadas de betão armado e aço estrutural em vez do uso de alvenarias com capacidade estrutural.Este trabalho de investigação tem como foco principal a investigação do comportamento à ação acidental fogo de paredes de alvenaria estrutural com blocos de betão com furação vertical, tendo sido necessário numa fase inicial deste trabalho caracterizar corretamente as propriedades termomecânicas dos materiais a utilizar nas alvenarias (betão das unidades de alvenaria e argamassa), tanto a temperatura ambiente como a altas temperaturas. Após a correta caraterização dos materiais, numa fase posterior do trabalho, avaliou-se o comportamento de paredes de alvenaria à escala reduzida sujeitas a diferentes níveis de carga no plano da parede e à curva de incêndio padrão ISO 834. O objetivo pretendido foi a avaliação dos parâmetros de resistência ao fogo das alvenarias (resistência estrutural, isolamento térmico e estanquicidade à passagem de fumos e gases quentes) e a instabilidade destas, quando sujeitas à ação acidental fogo.O estudo de paredes de alvenaria estrutural com blocos de betão com alvéolos verticais ou horizontais sujeitas à ação acidental fogo já tem alguns anos, mas muito falta fazer para caraterizar corretamente estas. Essa foi a premissa para a realização desta dissertação de mestrado. A investigação que dá origem a esta dissertação foi realizada no Laboratório de Estruturas, Mecânica Estrutural e Construções do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade de Coimbra, em colaboração com a Universidade do Minho.Masonry occupies its place in mankind history for several centuries now and they are used for the construction of buildings, monuments and works of structural art. These are composed of masonry units that are joined together with mortar.The appearance of reinforced concrete and structural steel, the creation of codes for application of these materials, and the speed which they are built, have left masonry walls for the partition and filling functions in buildings, a little allover the world, so Portugal isn’t an isolated case. In Portugal, for several years, there wasn’t any code for structural masonry constructions until the appearance of Eurocode 6, conveyed by NP EN 1996, which may have contributed to the increasing use of frame structures of reinforced concrete and structural steel instead of using masonry with structural capacity.This research work has its focus in investigating the behavior of structural masonry walls with vertical hollowed concrete blocks to accidental fire action, it was necessary in an initial phase of this work to characterize correctly the thermo-mechanical properties of the materials being used in the masonry (masonry units concrete and mortar), both at room temperature and at high temperatures. After correct characterization of the materials, at a later stage of the work, the behavior of the reduced-scale masonry walls, subjected to different load levels at wall in-plane and to the ISO 834 standard fire curve was evaluated. The objective was to assess the resistance parameters to fire (structural strength, thermal insulation and integrity to the passage of hot fumes and gases) and their instability when subjected to accidental fire action.Structural masonry walls of vertical or horizontally hollowed concrete blocks subject to accidental fire action have been studied for many years, but there is a lot of studies to do to properly characterize them. This was the premise for the accomplishment of this master's dissertation. The research that gave origin to this dissertation was carried out in the Laboratory of Structures, Structural Mechanics and Constructions of the Department of Civil Engineering of the Faculty of Sciences and Technologies of the University of Coimbra, in collaboration with the University of Minho