Behaviour of concrete structures of compartmented industrial buildings subjected to fire conditions

Resumo: As edificações em geral estão sujeitas ao efeito do fogo, que impõe ações térmicas para as suas estruturas, modificando o seu comportamento, degradando os materiais constituintes, resultando na redução da capacidade portante. No caso das indústrias, é normal a existência de compartimentações que permitem a independência entre as diversas instalações e processos. Estas divisões são garantidas por elementos corta-fogo, sejam estes horizontais, representados pelas lajes, ou verticais, garantidos através de paredes. As características mínimas funcionais das edificações são determinadas pelas legislações estaduais, que orientam e determinam a necessidade de compartimentações, quanto às necessidades estruturais, e são complementadas pela NBR15.200:2004. Essas orientações visam apenas a remoção dos ocupantes das edificações, sem se preocupar com a resposta das estruturas e na maneira que reagem ao efeito da energia térmica. Em algumas instalações industriais compartimentadas, apesar de uma unidade ser paralisada devido a um incêndio, as unidades contíguas devem continuar sua operação normal. Entretanto as normas em vigor não contemplam esta utilização da estrutura durante e após o tempo de resistência ao fogo - TRRF. Neste trabalho foi realizado através da modelagem numérica de uma edificação industrial, executada em concreto armado, de uma subestação abrigada composta de três células contíguas onde são instalados equipamentos utilizados na distribuição de energia elétrica. Tais equipamentos são resfriados a óleo e sujeitos ao incêndio, e em caso de sinistro em alguma unidade as demais devem permanecer em serviço. Através da variação das diversas metodologias executivas em concreto armado (estrutura pré-moldada isostática, pré-moldado hiperestático e moldado in-loco), foi observado o comportamento global da estrutura. Esta variação da metodologia executiva reflete diretamente na rigidez das ligações e da estrutura. A análise do comportamento estrutural foi realizada através da comparação entre os resultados de dimensionamento, desempenho, bem como a influência no custo unitário. Finalmente foi sugerida uma opção de concepção estrutural para uma edificação que apesar de sujeita a um sinistro, deve permanecer em condições de atender a sua utilizaçãoAbstract: The buildings in general are subject to the effects of fire, which imposes thermal actions for their structures, by modifying their behavior, degrading the constituent materials, resulting in a lower load bearing capacity. In industries, it is normal the existence of compartmentalization that enable independence among different facilities and processes. These divisions are guaranteed by the stop fire elements, whether horizontal, represented by the slabs, or vertical, secured through firewalls. The minimum functional characteristics of the buildings are determined by state laws that guide and determine the need for partitioning, and structural needs are complemented by NBR15.200: 2004. These guidelines are intended only to remove the occupants of buildings, without worrying about the response of structures and the way they react to the effect of thermal energy. In some Compartmentalized industrial facilities, even if one unit is paralyzed due to a fire, contiguous units should continue its normal operation. However the current rules do not contemplate this use of the structure during and after the time of fire resistance - TRRF determined by the rules. This research was conducted through numerical modeling of an industrial building, executed in concrete, housed in a substation consisted of three contiguous cells where are installed the equipment used in electricity distribution. Such devices are oil-cooled and subjected to fire, in case of accident in some unit, the others must remain in service. By varying the different executive methodologies in reinforced concrete structure (pre-shaped isostatic, hyperstatic precast and cast in-place) was observed the overall behavior of the structure. This change in executive methodology directly reflects the stiffness of the structure and connections. The analysis of the structural behavior was conducted by the comparison of the results of scalability, performance, and the influence on unit cost. Finally an option was suggested for the structural design of a building which, although subject to a claim, must remain able to meet its us