RESUMO O estudo discute sobre a resistência ao fogo de sistemas de vedação vertical compostos por blocos cerâmicos com furos verticais em altas temperaturas. O sistema construtivo de vedação em alvenaria é amplamente utilizado no mercado da construção civil no Brasil por tratar-se de um sistema de baixo custo e alta produtividade em comparação aos elementos convencionais. Os resultados foram obtidos com modelos computacionais de elementos finitos, através do software Ansys Mechanical, calibrados por ensaio experimental em escala real, determinando-se o tempo de resistência ao fogo (TRF) para diferentes geometrias de blocos. As análises computacionais levaram a resultados que apontam um limite para eficiência do aumento de espessura de uma parede para se atingir TRF elevados em relação ao isolamento térmico.

ABSTRACT The study discusses the fire resistance of vertical sealing systems composed of ceramic bricks with vertical holes at high temperatures. The masonry sealing construction system is widely used in the Brazilian construction market because it is a low cost and high productivity system compared to conventional elements. The results were obtained with finite element computational models, using the Ansys Mechanical software, calibrated by a real scale experimental test, determining the fire resistance time (FRT) for different block geometries. The computational analysis led to results that point to a limit in efficiency of the wall thickness increase in order to reach a high FRT in relation to the thermal insulation.

RESUMEN Este estudio discute la resistencia al fuego de sistemas de sellado vertical compuestos por bloques cerámicos con agujeros verticales en altas temperaturas. La albañilería es ampliamente utilizada en el mercado de la construcción civil por tratarse de un sistema de bajo costo y alta productividad en comparación con los elementos convencionales. Los resultados fueron obtenidos con modelos computacionales de elementos finitos a través del software Ansys Mechanical, calibrados por ensayo experimental de resistencia al fuego a escala real, determinándose el tiempo de resistencia al fuego (TRF) para diferentes geometrías de bloques. Los análisis computacionales llevaron a resultados que apuntan un límite para la eficiencia del aumento de espesor de una pared para alcanzar altos TRF en relación con el aislamiento térmico.

RESUMO Este trabalho busca avaliar o desempenho de lajes mistas de aço e concreto em situação de incêndio, correlacionando-as ao projeto em temperatura ambiente, conforme NBR 14323 (ABNT, 2013), NBR 8800 (ABNT, 2008) e NBR 14762 (ABNT, 2010), através da curva de aquecimento da ISO 834 (ISO, 1999) e distribuição de temperaturas obtidas segundo o software Ansys. Os modelos computacionais foram calibrados pela norma e extrapolados computacionalmente. Foram analisadas lajes com chapas trapezoidais de diferentes geometrias e com camadas de concreto variadas. Como resultados, as chapas com reentrâncias apresentaram melhor desempenho face às trapezoidais, sendo a espessura da camada de concreto preponderante no comportamento destas lajes ao incêndio, visto a sua maior estabilidade térmica.

ABSTRACT This work aims to evaluate the performance of composite slabs under fire, correlating them to the project at normal temperature, according to NBR 14323 (ABNT, 2013), NBR 8800 (ABNT, 2008) and NBR 14762 (ABNT, 2010). ), through the heating curve of ISO 834 (ISO, 1999) and distribution of slab temperatures obtained by using Ansys software. The computational models were calibrated according to the standard and extrapolated to other design scenarios, with different geometries, thicknesses and effective thicknesses of the concrete layer. As results, the steel deck with recesses had better performance in relation to the trapezoids, being the thickness of the concrete layer the preponderant variable in the behavior of these slabs at high temperatures, due to their greater thermal stability.

RESUMEN Este trabajo tiene como objetivo evaluar el rendimiento de las losas compuestas bajo fuego, correlacionándolas con el proyecto a temperatura normal, de acuerdo con NBR 14323 (ABNT, 2013), NBR 8800 (ABNT, 2008) y NBR 14762 (ABNT, 2010), a través de la curva de calentamiento de ISO 834 (ISO, 1999) y la distribución de las temperaturas de losas obtenidas utilizando el software Ansys. Los modelos computacionales fueron calibrados de acuerdo con el estándar y extrapolados a otros escenarios de diseño, con diferentes geometrías, espesores y espesores efectivos de la capa de concreto. Como resultado, la plataforma con rebajes tuvo un mejor rendimiento en relación con los trapecios, siendo el espesor de la capa de hormigón la variable preponderante en el comportamiento de estas losas a altas temperaturas, debido a su mayor estabilidad térmica.

Resumo O setor da construção civil ainda discute a consequência da Norma de Desempenho nas edificações habitacionais. Segundo a ABNT NBR 15575 [1], os sistemas que compõem edificações residenciais necessitam atingir os requisitos mínimos de desempenho. Dentre os sistemas, o estrutural deve atender a uma Vida Útil de Projeto (VUP) mínima de 50 anos, ou intermediária ou superior, correspondendo à 63 e 75 anos, respectivamente. É debatido no setor o impacto e a viabilidade do incremento da VUP nas estruturas de concreto armado. Diante disso, esse artigo objetivou analisar uma mesma edificação em concreto armado projetada para as 3 VUPs contempladas pela ABNT NBR 15575 [1]. O estudo concentrou-se no consumo total de aço e concreto. Para cada nível de desempenho, variaram-se as condições de exposição da estrutura para o dimensionamento, com base nas 4 classes de agressividade ambiental (CAA) da ABNT NBR 6118 [3] e ABNT NBR 12655 [11], totalizando 12 situações. Verificou-se que o incremento do nível de desempenho aumenta o consumo dos materiais, sendo que os projetos elaborados para a CAA IV tiveram um consumo de 12,3% e 16,2% de aço e concreto superior para os níveis intermediário e superior de desempenho, respectivamente, comparando com o nível mínimo de desempenho.

Abstract The Brazilian construction industry still discusses the consequence of the Performance Standard on housing developments. According to ABNT NBR 15575 [1], the systems that compose residential buildings need to meet minimum performance requirements. Among the systems, the structural must reach a minimum Service Life (SL) of 50 years, or intermediate or higher that corresponds to 63 and 75 years, respectively. The industry also debates the impact and viability of increasing the SL of reinforced concrete structures. Therefore, this article aimed to analyze a single reinforced concrete building designed for the 3 SL specified by ABNT NBR 15575 [1]. The study focused on the total consumption of steel and concrete. The structure’s designed conditions of exposure were varied for each performance level, based on the 4 environmental exposure classes (EEC) of ABNT NBR 6118 [3] and ABNT NBR 12655 [11], totalizing 12 situations. It was noted that the increased performance level increases consumption of materials, and the designs made for EEC IV consumed 12.3% and 16.2% more steel and concrete at the intermediate and superior performance levels respectively, when compared to the minimum performance level.

Resumo No Brasil, as estruturas de concreto armado projetadas com base na NBR 6118 [1] devem ser verificadas em situação de incêndio pela NBR 15200 [2], a qual propõe diferentes métodos de verificação. No caso de vigas, tem-se como alternativa o método tabular e o simplificado, entre outros. O objetivo deste artigo foi realizar uma comparação entre ambos os métodos, por meio da aplicação de seus critérios em vigas isostáticas e hiperestáticas, de seção 20x50 cm, projetadas à temperatura ambiente pela NBR 6118 [1]. A distribuição de temperatura nas seções foi obtida por programa computacional. Os resultados apontaram que, no caso estudado, o método simplificado apresentou tempos de resistência ao fogo (TRF) superior em 75% dos casos, mas não superiores a 30 minutos em relação ao método tabular. O método simplificado permitiu otimizar resultados, apesar do maior tempo para o dimensionamento.

Abstract In Brazil, reinforced concrete structures designed based on NBR 6118 [1] must be assessed in fire conditions through NBR 15200 [2], which proposes multiple test methods. Concerning beams, this standard offers the tabular and simplified methods as possible choices. This study aimed to compare these two methods by applying their principles to isostatic and hyperstatic beams with section of 20x50 cm, designed at room temperature according to NBR 6118 [1]. The temperature distribution along sections was obtained by means of a software program. The results from this study indicated that the simplified method yielded higher fire-resistance ratings (FRR) in 75% of cases, although not surpassing the tabular method by 30 minutes. The simplified method allowed an optimization of the results, despite the longer design time.

Resumo Dentre os processos que envolvem a degradação das estruturas de concreto submetidas às elevadas temperaturas tem-se o fenômeno de desplacamento, amplamente conhecido como spalling. Seus mecanismos estão relacionados às tensões térmicas da dilatação dos materiais e às poropressões do processo de vaporização da água. Dentre os fatores que influenciam em sua ocorrência, destacam-se as propriedades do concreto, características do elemento estrutural e condições de exposição, sendo seus parâmetros ainda não conhecidos claramente. O presente artigo teve como objetivo avaliar a influência que três composições de concreto, quatro espessuras de cobrimento e dois diâmetros de barras da armadura longitudinal exercem no fenômeno de desplacamento em pilares de concreto armado pré-fabricados expostos à curva de aquecimento padrão ISO 834:2014. Para tanto, foram procedidas caracterizações das misturas através de ensaios de resistência à compressão axial, absorção de água por capilaridade e porosimetria por intrusão de mercúrio, além do ensaio de resistência a altas temperaturas em amostras em escala real. Foi possível concluir que o diâmetro da barra não exerce influência sobre o desplacamento, diferentemente da relação água / cimento e da espessura de cobrimento, para os materiais desta pesquisa. Constatou-se maior desplacamento ocorreu nos pilares com maior espessura de cobrimento, com resistência à compressão de 61,9 MPa, sendo que, apesar de concretos de elevada resistência possuírem menor permeabilidade, esta característica pode ser balanceada com maiores valores de resistência à tração.

Abstract Among the processes that involve the degradation of concrete structures subject to the high temperatures of a fire there is the spalling phenomenon. Its mechanisms are related to the thermal stress of the materials dilatations and pore pressure the process of vaporization of water during heating. The factors that influences in its occurrence are related to concrete properties, structural member characteristics or the exposure conditions, and their parameters are not clearly known yet. This paper aimed to study the influence of three concrete mixtures, four coating thicknesses and two bars diameters of longitudinal reinforcement in the spalling phenomena exposed to ISO 834 fire curve. The characterization of concrete were performed either of the axial compression strength tests, water absorption by capillary and mercury intrusion porosimetry, besides the fire resistance tests in real-scale specimens. It was concluded that the diameter of the bar does not have influence, while the mixture and the concrete cover thickness does. More spalling was recorded for the columns with thicker concrete cover and concrete compressive strength at 61,9 MPa, and although higher strength concrete have less permeability, this characteristic can be balanced with the higher tensile strength of this type of concrete.

RESUMO A exposição a altas temperaturas, como as de um incêndio, promove alterações físicas e químicas no concreto, provocando deterioração das propriedades mecânicas nas estruturas, fissuração e desplacamento. O presente trabalho consiste em uma revisão crítica das alterações microestruturais que incidem no concreto submetido a altas temperaturas. As transformações desenvolvidas na pasta de cimento hidratada, nos agregados e na zona de transição foram estudadas, bem como as técnicas experimentais de microanálise utilizadas em recentes pesquisas desenvolvidas na área. Por fim, uma análise crítica dos resultados de estudos experimentais apresentados pela literatura foi realizada. Verifica-se que as alterações da microestrutura estão relacionadas com as características constitutivas do concreto e com processo do aquecimento. Constata-se a potencialidade das técnicas microestruturais para as etapas de na inspeção e recuperação de estruturas incendiadas, entretanto verifica-se a necessidade de combinação de técnicas e o estabelecimento de métodos padronizados.

ABSTRACT The exposure of concrete to high temperatures, such as in a fire, leads to physical and chemical changes, which may cause deterioration of mechanical properties, cracking and spalling. This paper presents a critical review of microstructural changes in concrete exposed to high temperature. The transformations developed in the cement paste, aggregates and interfacial transition zone were studied, as well as the experimental techniques of microanalysis presented in recent related researches. Lastly, a critical analysis of experimental results from literature was performed. It was verified that microstructural changes are related to concrete properties and the heating process. The experimental techniques has a potential use for assessment of thermally damaged concrete, however, these techniques must be applied simultaneously and specific methods must be established.

RESUMO A ABNT NBR 15575-1:2013 [1] estabelece que, para atingir o nível de desempenho superior em termos de durabilidade, as estruturas de concreto armado enterradas devem atender a uma vida útil de projeto (VUP) mínima de 75 anos. Contudo, a norma ABNT NBR 6118:2014 [2] não apresenta recomendações de projeto para que esta VUP seja cumprida. O objetivo deste trabalho é determinar alguns parâmetros projetuais de durabilidade para estas estruturas, visando atender ao requisito de desempenho superior da norma. Para tanto, realizou-se uma pesquisa em normas nacionais e internacionais, além de publicações que remetam a especificações de projeto para vida útil de 75 anos para elementos estruturais enterrados. O trabalho dividiu-se em três partes: (1º) a análise do sistema normativo (nacional e internacional) e publicações referência da área; (2º) discussão de modelos teóricos de previsão de vida útil; e (3º) definição das especificações de projeto para elementos estruturais enterrados para o nível superior de desempenho.

ABSTRACT The performance standard NBR 15575-1: 2013 [1] states that to achieve the higher level of performance for durability, buried concrete structures must achieve a minimum service life (VUP) of 75 years. However, the NBR 6118:2014 [2] does not specify the minimum project properties for the structure fulfill this VUP. The objective of this study is to provide recommendations for structural designers to meet higher performance requirements of NBR 15575:2013 [1] in durability. It was conducted a research of national and international standards and reference publications about the durability and VUP 75 years for structural elements buried. The paper was divided into three parts: (1°) the analysis of the Brazilian and international legal system, as well as reference publications in the area; (2°) discussion of service life prediction models; and (3°) specifications to meet the superior level of durability of structural elements buried.

RESUMO No que tange assuntos concernentes à infraestrutura, observa-se que a rodovia brasileira Mário Quintana, a chamada ERS-118, situada no estado do Rio Grande do Sul, Brasil, anuncia-se em circunstâncias alarmantes de conservação e trafegabilidade devido ao elevado grau de deterioração do pavimento. O objetivo deste trabalho é analisar as possíveis causas que culminaram no surgimento de manifestações patológicas nas placas de concreto desta rodovia. O estudo baseou-se na análise estrutural destes elementos. Para tanto, este trabalho fundamentou-se no método de dimensionamento por elementos finitos e na subsequente análise dos resultados pela correlação entre tensões produzidas versus número admissível de eixos passantes. O estudo foi dividido em três partes: (1º) método de análise estrutural das placas, (2º) discussão dos resultados e (3º) conclusão. Como resultado, verificou-se que muitas das manifestações patológicas podem ter provindo do efeito térmico resultante sobre as placas.

ABSTRACT Regarding issues pertaining to infrastructure, it is observed that the Brazilian’s highway Mário Quintana, call ERS-118, located in the state of Rio Grande do Sul , Brazil , announces in alarming conservations circumstances and trafficability due to the high deterioration degree of the pavement . The objective of this work is to analyze the possible causes that produced the pathological manifestations in the pavement concrete. The study was based on the structural analysis of these elements. Therefore, this study was based on the method of finite elements and subsequent analysis of the results produced by the correlation between stress versus number of permissible axle bushings. The study was divided into three parts: (1) method of pavement’s structural analysis, (2) discussion of the results and (3) conclusion. As a result, it was found that many of the pathological manifestations may have stemmed from the thermal effects arising in the pavement concrete.