Caracterização do Comportamento de Lajes Mistas em Situação de Incêndio

Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil na especialidade de Mecânica Estrutural, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.O sistema de lajes mistas, que consiste na combinação das propriedades de uma chapa colaborante metálica com o betão, tem vindo a conquistar em todo o mundo um lugar preponderante face às alternativas existentes no mercado para as lajes de betão armado. A crescente adopção desta solução por parte dos projectistas deve-se ao conjunto de vantagens que apresentam, tais como: rapidez de montagem e execução, minimização da espessura das lajes e consequente diminuição do peso próprio das estruturas, dispensa de cofragem e escoramentos e, benefícios ambientais pois trata-se de um material totalmente reciclável (aço). O efeito que a acção do fogo exerce sobre as estruturas é alvo de grande atenção e estudo por parte dos investigadores. O comportamento dos vários elementos estruturais, tais como lajes, vigas e pilares, e a redução da capacidade residual da sua resistência após atingir elevadas temperaturas podem trazer consequências gravosas. Assim, para garantir a estanquidade e isolamento das construções bem como evitar o seu colapso, a regulamentação vigente para projecto e dimensionamento de segurança estrutural ao fogo de estruturas mistas – EN 1994- 1-2 (Eurocódigo 4, Parte 1-2) – fornece requisitos e exigências no desempenho das estruturas mistas. A metodologia aconselhada apresenta um conjunto de regras simples baseadas na resistência ao fogo dos vários elementos que constituem o edifício, válidas para situações de curva de incêndio padrão. O trabalho que se pretende desenvolver ao longo desta dissertação abrange o estudo do comportamento e verificação da resistência ao fogo de lajes mistas com dois tipos de perfil distintos de chapa colaborante, um existente no mercado de 60 mm de altura e outro com 120 mm, a ser desenvolvido em paralelo com esta investigação. Adicionalmente, será avaliado o aumento de resistência ao fogo para estes dois casos com recurso à introdução de varões longitudinais nas nervuras. Deste modo, a presente dissertação inclui uma pesquisa bibliográfica inicial para permitir uma melhor compreensão do comportamento das lajes mistas expostas a temperaturas elevadas. De seguida, far-se-á um estudo e verificação do comportamento ao fogo das diferentes configurações, com recurso às metodologias referidas na regulamentação, com o objectivo final de obter sob a forma de tabelas de cálculo directo o tempo de resistência ao fogo, consoante o nível de carga actuante.The composite slabs system, consisting of the combination of the properties of a profiled steel sheeting cooperating with concrete, has been gaining worldwide a leading place compared to existing alternatives on the market for slabs of reinforced concrete. The growing adoption of the solution by the designers due to the set of advantages are such as: quick installation, reduced thicknesses of the slabs and the consequent decrease in the self-weight of the structures, no formwork and environmental benefits because it is a fully recyclable material (steel). The effect that the fire action has on the structures need a lot of attention and study by researchers. The behaviour of the various structural elements such as slabs, beams and columns, and the reduction of the residual capacity of its strength after reaching elevated temperatures may bring serious consequences. Thus, to ensure the tightness and insulation of buildings and prevent its collapse, the current regulations for design of structural fire safety of composite structures - EN 1994-1-2 (Eurocode 4, Part 1-2) - provides requirements and demands on the performance of composite structures. The recommended methodology presents a set of simple rules based on the fire resistance of the various elements of the building, valid for standard fire exposure. The work to be developed along this dissertation includes the study of the behaviour and check the fire resistance of composite slabs with two different types of profiled steel sheeting, an existing one with a height of 60 mm and another with 120 mm, to be developed in parallel with this investigation. Additionally, it will be evaluated the increase in fire resistance for these two cases by means of the introduction of longitudinal rebars on the ribs. Thus, this dissertation includes an initial literature review to allow a better understanding of the behaviour of composite slabs exposed to elevated temperatures. Then, a study and verification of the behaviour under fire conditions of different configurations will be done, using the methodologies covered by the regulation, with the ultimate goal to achieve in the form of direct calculation tables the fire resistance time, according to the level of acting load