Resumo A segurança das edificações contra incêndios é um dos requisitos a serem considerados no dimensionamento estrutural, uma vez que o aumento da temperatura causa a redução das propriedades mecânicasdos materiais. No entanto, as normas brasileiras atuais voltadas à alvenaria estrutural não contemplam a ação térmica, sendo necessária a consulta a normas estrangeiras, cujos parâmetros são definidos conforme os materiais utilizados em seus países. Nesse sentido, o presente trabalho objetiva analisar numericamente o isolamento térmico de paredes de alvenaria estrutural de blocos de concreto com base em comparações com resultados experimentais apresentados em Dupim (2019). Como estratégia, foram calibradas as propriedades térmicas dos materiais de acordo com os limites propostos pelo Eurocode e inseridas curvas de evolução de temperatura nas faces externas e internas dos blocos. Os modelos numéricos desenvolvidos permitem obter resultados de evolução de temperatura ao longo da seção transversal, tendo apresentado boa correlação com os resultados experimentais. Considerando paredes com 14 cm de espessura, o tempo de resistência ao fogo quanto ao critério de isolamento térmico entre ambientes resultou igual a 60 min, valor próximo dos 62 min obtido experimentalmente.

Abstract Fire situations must be considered in structural design to minimize risks to the safety of buildings, since high temperatures ultimately result in the decrease of the mechanical properties of building materials and lead to the spread of flames to adjacent rooms. However, Brazilian standards do not provide design procedures for evaluating structural masonry at high temperatures, therefore engineers usually apply foreign standards, which are based on the thermal properties of the materials used in their countries. This study aims to evaluate the thermal behaviour of concrete masonry walls in fire situations by means of numerical analysis, taking the experimental results presented in Dupim (2019) as reference. The thermal properties of the materials in the numerical model were calibrated according to the Eurocode, and temperature increases on the masonry surfaces were simulated by using temperature-time curves obtained in experimental tests. The numerical results are in good agreement with the experimental measurements, which were carried out at various points in the masonry cross section, with maximum temperature differences below 10%. The fire resistance of a 14 cm-thick masonry wall, according to the thermal insulation criterion, was equal to 60 min in the numerical analysis, which is close to the experimental result of 62 min taken as reference.

RESUMO A alvenaria estrutural vem sendo amplamente difundida no Brasil, principalmente nas últimas três décadas. Em fase de projeto, as ações térmicas devem também ser consideradas para garantir a sua segurança estrutural contra incêndios, uma vez que altas temperaturas reduzem as propriedades mecânicas dos materiais, o que não é contemplado nas normas brasileiras. Assim, os projetistas tendem a recorrer a normas estrangeiras, as quais se baseiam em parâmetros de suas respectivas abrangências. Considerando tais problemas, este trabalho teve como objetivo desenvolver, a partir do software ABAQUS, modelos numéricos estruturais e termoestruturais de pequenas paredes compostas por blocos vazados de concreto, a fim de avaliar seu comportamento em temperatura ambiente e em situação de incêndio. Foi utilizada a estratégia de micromodelagem detalhada, ou seja, os modelos foram desenvolvidos considerando a representação individual dos blocos e juntas de argamassa, além da interface entre os materiais. Primeiramente, foram realizadas análises não lineares com paredes sob compressão à temperatura ambiente, cujos resultados indicaram boa concordância com ensaios experimentais disponíveis na literatura. No caso das análises termoestruturais, os elementos foram expostos ao Incêndio-Padrão proposto na ISO 834-1:1999 e a quatro diferentes níveis de tensão de compressão (0% a 80% de sua resistência à temperatura ambiente); também foram testadas variações referentes às condições de contorno, a fim de obter o tempo de resistência ao fogo para diferentes situações. Considerando as paredes submetidas a carregamento equivalente a 40% de sua resistência, os tempos mínimos de resistência ao fogo resultantes das análises numéricas foram de 70 e 59 minutos, segundo os critérios de resistência mecânica e isolamento térmico, respectivamente. No entanto, os resultados indicam que a resistência ao fogo da alvenaria depende fortemente do carregamento e condições de vinculação, observando-se diferenças de até 81% entre as situações analisadas.

ABSTRACT Structural masonry has been widely used in Brazil, especially during the last three decades. In its design process, it is also necessary to consider the thermal actions to ensure structural fire safety, since the elevated temperatures tend to decrease the mechanical properties of the materials. Brazilian standards do not include procedures for designing of structural masonry in fire. So designers usually apply foreign codes, which are based on parameters inherent of their respective countries. Considering these shortcomings, this work aimed to develop, by using the software ABAQUS, structural and thermo-structural numerical models of small walls composed of hollow concrete blocks, in order to evaluate their behaviour at both normal and high temperatures. Detailed micro-modeling strategy was applied, i.e., the numerical models were developed considering an individual representation of each concrete block and mortar joints, as well as the interface between them. Firstly, nonlinear analyses were performed with members under compression at room temperature, which results indicated good agreement with experimental tests available in literature. For the thermo-mechanical analyses, the elements were exposed to the standard fire proposed in ISO 834-1:1999 and four compression load levels (0% to 80% of their compression strength at normal temperature); variations related to boundary conditions were also tested, in order to obtain the fire resistance time for different situations. Considering members with 40% of compression load as a reference, the minimum fire resistance times resulting from the numerical analysis were about 70 and 59 minutes, according to the mechanical resistance and thermal insulation criteria, respectively. However, the results indicate that the fire resistance strongly depends of both mechanical loads and boundary conditions, with differences of up to 81% among the situations analysed.

resumo: O presente trabalho tem como objetivo investigar, por meio de análises experimentais, o comportamento térmico e as propriedades mecânicas residuais da alvenaria estrutural de blocos vazados de concreto e seus materiais componentes em situação de incêndio. Foram realizados ensaios de compressão com elementos representativos da alvenaria (blocos, prismas e pequenas paredes) antes e após serem expostos por 70 minutos ao Incêndio-Padrão proposto na ISO 834-1:1999, o qual foi aplicado por meio de um forno a gás natural instrumentado com termopares para a medição das temperaturas em seu interior e também nos corpos de prova. A influência da resistência inicial do concreto no comportamento da alvenaria foi avaliada considerando-se blocos com diferentes resistências características à temperatura ambiente. Além disso, a forma de exposição ao incêndio foi também investigada, sendo ensaiados elementos sem revestimento e com fogo atuando em uma ou em ambas as faces. Os resultados apontam significativa perda de capacidade resistente da alvenaria quando em temperaturas elevadas, principalmente nos casos em que o fogo atua em ambas as faces, onde a resistência residual à compressão resultou entre 20% e 27% para os blocos e em torno de 14% para prismas e pequenas paredes, em média. Seu desempenho com fogo atuando em apenas uma face se mostra bem melhor, com resistência residual média da alvenaria igual a 46% em relação à sua resistência à temperatura ambiente. Os resultados encontrados também são úteis para a avaliação da alvenaria quanto aos critérios de estanqueidade e isolamento térmico, este último atingido com pouco mais de 60 minutos de ensaio.

abstract: This paper aims to analyze the thermal behavior and residual mechanical properties of concrete hollow-blocks structural masonry and its component materials in fire situation using experimental investigation. Compression tests were carried out on blocks, prisms and small walls at room temperature and after being exposed for 70 minutes to the ISO 834 Standard Fire. The test at high temperatures was run using a furnace powered by natural gas and instrumented with thermocouples to measure temperatures in the specimens. The influence of the initial concrete strength on masonry behavior was evaluated considering the use of blocks with different strengths at room temperature. In addition, exposure to fire was also investigated considering masonry elements with no coverings and submitted to two different fire exposure conditions: one or both sides. The results indicate a substantial loss in the masonry load capacity at high temperatures, especially in cases of fire exposure on both sides, where the residual compressive strength resulted, on average, between 20% and 27% for the blocks and approximately 14% for prisms and small walls. Its performance with fire heating up on only one face is much higher, with an average residual masonry strength equal to 46% compared to its strength at room temperature. The obtained results are also useful for evaluating masonry regarding the integrity and thermal insulation criteria, the latter achieved with little over 60 minutes of testing.

Abstract Here-in, a numerical analysis based on the Finite Element Method (FEM) is proposed in order to investigate cold-formed steel back-to-back double angle structural behavior under compression. Considering non-linear analysis, an investigation was performed to analyze the influence of some aspects, such as the loading condition (concentric and eccentric axial compression), the boundary conditions, the global slenderness, the global and local geometric imperfections, the angle thickness and the number of packing plates. The numerical results signalize that the compression strength obtained in accordance with the standards ABNT NBR 14762:2010 and ANSI/AISI S100 (2012) may be quite conservative, mainly in the lower global slenderness cases. Additionally, the connection spacing (bolted connection with stitch plates in-between the angles) and the presence of a connection at mid-length change the buckling mode, as well as cause a significantly increase in the axial compression strength of the member. The numerical analysis also indicates that the design proposed by ABNT NBR 8800:2008 for the case involving angles under compression connected by one flap can also be applied to cold formed steel angles.