Lajes Nervuradas Treliçadas

Todas as lajes nervuradas treliçadas, são armadas nas duas direções da edificação, totalizando em 12 lajes, sendo 3 lajes em cada pavimento tipo e 3 lajes na cobertura, possuindo uma altura total de 20 cm. Como são armadas nas duas direções, são divididas em nervuras principais e nervuras secundárias. A nervura principal (Figura 14) é onde estão as vigotas treliçadas pré-fabricadas, que devido ao dimensionamento da estrutura foi preciso adicionar armaduras de reforço em suas bases. Já para a nervura secundária (Figura 15), a mesma se encontra em um número bem menor, em que é utilizado apenas vergalhões de aço simples de acordo com o dimensionamento realizado.

Laje Altura da laje h (mm) Armadura positiva f (mm) Cobrimento c (mm) c1 (mm) TRRF (min) Verificação L104 100 6,3 20 23,15 90 OK! L204 100 6,3 20 23,15 90 OK! L205 100 6,3 20 23,15 90 OK!

Figura 14 - Detalhamento da nervura principal (vigotas pré-moldadas)

Fonte: Autor.

Figura 15 - Indicação das nervuras secundárias no detalhamento das lajes nervuradas treliçadas

Fonte: Autor.

Com a análise do projeto das lajes nervuradas realizado, é feito a verificação do TRRF de acordo com o método tabular da NBR 15200:2012, considerando as lajes nervuradas treliçadas armadas nas duas direções de acordo com a Tabela 13, conforme recomenda a norma. Na verificação do TRRF, diferentemente das lajes maciças, nas lajes nervuradas treliçadas é preciso analisar tanto as vigotas (nervura principal) quanto a capa de concreto das mesmas.

Sendo assim, para obter o TRRF das nervuras, é preciso conhecer os dados da armadura longitudinal, do cobrimento entre a nervura e o fundo da laje na qual será obtido valor de c₁* (distância entre o eixo da armadura longitudinal mais próxima a face do concreto exposta ao fogo, referente a nervura)conforme mostra o exemplo abaixo. Após calculado o valor de c₁*, compara-se com a largura da nervura, onde será realizada a verificação na Tabela 13. No

entanto, ressalta-se que, para a armadura longitudinal será utilizado a menor bitola (5 mm) que compõe a base da nervura, por ser a favor da segurança.

𝑐₁∗ = 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 + (∅

2) = 20 + ( 5,0

2 ) = 22,5 𝑚𝑚

Tabela 20 - Dados da nervura da laje nervurada treliçada e verificação do TRRF

Fonte: Autor.

Conforme mostra a Tabela 20, o TRRF das nervuras foi de apenas 30 minutos, não atendendo ao TRRF global obtido na NBR 14432:2001, isso se deu devido ao cobrimento ser bem reduzido assim como a pequena área de aço que compõe a mesma.

Já para obter o TRRF da capa de concreto das nervuras, também é utilizado a Tabela 13 conforme recomenda a NBR 15200:2012. Porém, diferentemente das nervuras, não é preciso calcular o c₁** (altura da capa de concreto da laje nervurada treliçada), pois o mesmo já é um valor fixo, precisando apenas comparar o seu valor com a altura total da laje estudada (Tabela 21). Laje Armadura longitudinal positiva adicional f (mm) Cobrimento da nervura c (mm) c₁* (mm) Largura da nervura b (mm) TRRF* (min) Verificação L101 5 20 22,5 120 30 NÃO ATENDE ! L102 5 20 22,5 120 30 NÃO ATENDE ! L103 5 20 22,5 120 30 NÃO ATENDE ! L201 5 20 22,5 120 30 NÃO ATENDE ! L202 5 20 22,5 120 30 NÃO ATENDE ! L203 5 20 22,5 120 30 NÃO ATENDE !

Tabela 21 - Dados da capa de concreto das lajes nervuras treliçadas e verificação do TRRF

Fonte: Autor.

De acordo com a Tabela 21, temos que o TRRF da capa de concreto das nervuras é superior a 180 min (máximo valor que possui a Tabela 13), isso se deu principalmente a laje possuir uma altura bastante considerável para uma laje nervurada treliçada.

Porém, como na verificação dos dois itens da laje nervurada treliçada obteve-se valores diferentes, por questão de segurança adota-se o menor valor entre os dois obtidos. Desta forma temos que o TRRF das lajes nervuradas treliçadas foram de apenas 30 min, valor este inferior ao TRRF global da edificação calculado de acordo com a NBR 14432:2001.

TRRF_{LAJE NERVURADA TRELIÇADA} = 30 MIN ≥ TRRF_ESTRUTURA = 60 MIN (NÃO ATENDE!)

Portanto, apenas as lajes maciças atendem a condição imposta pelo método tabular da NBR 14432:2001 e estão seguras em uma situação de incêndio, já as lajes nervuradas treliçadas podem entrar em colapso, pois não foram projetas para atender o mínimo TRRF de 60 minutos. Também é importante ressaltar que o EPS (isopor) que é o material de enchimento das lajes nervuradas treliçadas é bastante inflamável e compõe quase toda a estrutura do edifício, no entanto, não há nenhuma recomendação na norma quanto a seu uso.

4.2.1.3 Pilares

O edifício residencial possui um total de 18 pilares, que nascem nas fundações em radier, e alguns morrem na cobertura e outros vão até aos reservatórios superiores da edificação.

Laje Altura da laje h (mm) Espessura da capa da laje c1 ** (mm) TRRF** (min) Verificação L101 200 40 > 180 OK! L102 200 40 > 180 OK! L103 200 40 > 180 OK! L201 200 40 > 180 OK! L202 200 40 > 180 OK! L203 200 40 > 180 OK!

Feita a análise do detalhamento estrutural dos pilares, tem-se dois tipos de bases das seções transversais dos pilares, um com 19 cm (Figura 16) e outro com 23 cm (Figura 17) de largura. A armadura longitudinal varia bastante assim como a armadura transversal, sendo assim, foi utilizado a seção com a maior área de aço que vai do pavimento térreo até o primeiro pavimento tipo, conforme o indicado na Tabela 22. Os pilares são divididos em pilares do grupo A, que possuem uma face exposta ao fogo e os pilares do grupo B, com duas ou mais faces.

Figura 16 - Detalhamento do pilar P1 situado nos pavimentos da fundação, térreo e tipo

Figura 17 - Detalhamento do pilar P5 situado nos pavimentos da fundação, térreo e tipo Fonte: Autor. 𝑐1 = 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 + ∅𝑡+ ( ∅_𝑙 2) = 25 + 5 + ( 16 2) = 38,0 𝑚𝑚

Tabela 22 - Dados dos pilares e verificação do TRRF

Fonte: Autor. Pilar Grupo Menor dimensão do pilar b (mm) Maior dimensão do pilar h (mm) Cobrimento c (mm) Armadura longitudinal fl (mm) Armadura transversal ft (mm) c1 (mm) TRRF (min) Verificação P1/P4/P15/P18 A 190 380 25 12,5 5 36,25 120 OK! P2/P3/P16/P17 B 190 380 25 12,5 5 36,25 120 OK! P5/P6 B 230 380 25 16 5 38 120 OK! P7/P10/P11/P14 A 190 380 25 20 6,3 41,3 120 OK! P8/P9 B 190 380 25 16 5 38 120 OK! P12/P13 B 230 380 25 20 6,3 41,3 120 OK!

A verificação foi realizada de acordo com as diretrizes do método tabular da NBR 15200:2012, com o uso da Tabela 16. Para a análise, foi necessário apenas calcular o c1

(conforme mostrado na equação acima)e compará-lo com a menor dimensão do pilar (b). Desta forma, percebe-se que todos os pilares atenderam a um TRRF de 120 minutos, conforme é ilustrado na Tabela 22. No entanto, o método tabular da NBR 15220:2012 é valido apenas para pilares com uma face exposta ao fogo, sendo assim, apenas os pilares do grupo A são aplicáveis para esse estudo.

Portanto, analisando apenas os pilares pertencentes ao grupo A, temos que o TRRF dos pilares atende ao TRRF global da estrutura com 100% de folga, devido a principalmente possuírem a largura (b) bem maior que o mínimo exigido na Tabela 16 que é de 15,5 cm.

TRRFPILARES GRUPO A = 120 MIN ≥ TRRFESTRUTURA = 60 MIN (OK!)

Já os pilares do grupo B, que possuem mais de uma face exposta ao fogo, necessitam ser verificados de acordo com o método analítico para pilares, que será discutido no próximo tópico.

4.2.2 Método Analítico para Pilares

De acordo com a análise realizada anteriormente, os pilares que compõe o grupo B da Tabela 22 possuem mais de uma face exposta ao fogo e necessitam serem verificados de acordo com o método analítico para pilares descrito na NBR 15200:2012. Porém, para a aplicação do método é necessário obter primeiramente a carga axial (Nsd) ao qual está submetido os pilares, carga essa advinda das cargas das lajes que são transmitidas para as vigas e consequentemente para os pilares. A carga axial, será estimada utilizando as diretrizes da NBR 6118:2014 através da taxa mecânica de aço (w), na qual já se tem o conhecimento da armadura dos pilares assim como sua seção transversal. Além da norma, será utilizado os ábacos de flexão normal e flexão oblíqua de Venturini e Pinheiro respectivamente, para auxiliar no cálculo da carga axial.

Ressalta-se que o método tabular para pilares da NBR 15220:2012 é um pouco conservador, principalmente por utilizar a menor dimensão que deve possuir os pilares. Desta forma, será feita a análise de todos os pilares da edificação pelo método analítico para pilares, inclusive os que possuem apenas uma face exposta as chamas de forma a comparar com os valores obtidos no método tabular.

Sendo assim, de forma a simplificar o entendimento com relação a obtenção do TRF, é utilizado como exemplo o pilar P2, pertencente ao grupo B, onde será necessário primeiramente listar as características do seu dimensionamento, como mostra a Tabela 23.

Tabela 23 - Dados do Pilar P2 para o cálculo do TRF

Fonte: Autor.

Com os valores da Tabela 23, é possível calcular os coeficientes necessários para obter TRF de cada pilar da estrutura de acordo com os requisitos impostos pelo método analítico para pilares da NBR 15200:2012, conforme ilustra a Tabela 24.

Tabela 24 - Coeficientes utilizados para o cálculo do TRF do pilar P2

Fonte: Autor.

Por fim, com os coeficientes da Tabela 24 é realizado o cálculo do TRF de acordo com a Equação 26 já mencionada no trabalho.

Características Valor Características Valor

Menor direção da seção transversal, b = 19,00 cm Armadura longitudinal, fl = 16,00 mm Maior direção da seção transversal, h = 38,00 cm Armadura transversal, ft = 5,00 mm

Cobrimento, c = 2,50 cm Número de barras da armadura longitudinal, n = 8,00 Resistência do concreto, fck = 25,00 MPa Área de aço efetiva, As,ef = 16,08 cm² Tensão de escoamento do aço, fyk = 50,00 MPa Área de concreto, Ac = 722,00 cm² Ação axial de cálculo em temperatura

ambiente, Nsd = 1031,42 KN

Comprimento do pilar em temperatura

ambiente, le = 300,00 cm Ação axial de cálculo em situação de

incêndio, Nsd,fi = 721,99 KN

Coeficientes Valor Coeficientes Valor

c1 = 36,25 Rb = 2,05

b' = 22,80 Rl = 33,60

mfi = 0,70 Ra = 10,00

lef,fi = 1,50 Rm = 24,90

Tabela 25 - TRF de todos os pilares da edificação

Fonte: Autor.

Com os valores obtidos do TRF para cada pilar da edificação (Tabela 25), percebe-se que os pilares P1/P4/P15/P18 e os pilares P2/P3/P16/P17 são os que possuem o menor tempo, devido a menor área de aço longitudinal que possui em suas seções transversais. Porém, ainda atendem a verificação, na qual seu valor é maior que o TRRF global calculado pela NBR 14432:2001.

Percebe-se que os valores do TRF para os pilares que estão expostos a uma face as chamas (grupo A) calculados de acordo com o método analítico para pilares, são bem menores que o calculado pelo método tabular, em alguns casos chega a quase 50% de diferença entre os dois métodos, confirmando que o método tabular é bastante conservador.

Portanto, de acordo com os dados expostos na Tabela 25, tem-se que todos os pilares da estrutura (tanto do grupo A quanto do grupo B) calculados segundo o método analítico para pilares atendem a verificação em relação ao incêndio.

TRF_PILARES ≥ TRRF_ESTRUTURA= 60 MIN (OK!) Pilar Grupo Menor dimensão do pilar b (mm) Maior dimensão do pilar h (mm) Armadura longitudinal fl (mm) Armadura tranversal ft (mm) Area de aço longitudinal Asf l (mm²) TRF (min) Verificação P1/P4/P15/P18 A 190 380 12,5 5 122,72 61,20 OK! P2/P3/P16/P17 B 190 380 12,5 5 122,72 61,20 OK! P5/P6 B 230 380 16 5 201,06 65,58 OK! P7/P10/P11/P14 A 190 380 20 6,3 314,16 72,40 OK! P8/P9 B 190 380 16 5 201,06 64,99 OK! P12/P13 B 230 380 20 6,3 314,16 73,30 OK!

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os materiais constituintes do concreto armado, o aço e o concreto, quando submetidos a altas temperaturas têm suas resistências reduzidas. Desta forma, o trabalho realizou a análise e a verificação de um edifício residencial multifamiliar, na qual a estrutura da edificação é de concreto armado. Toda a verificação foi baseada de acordo com os métodos tabulares da NBR 14432:2001 e da NBR 15220:2012. Ainda foi utilizado o método analítico para pilares da NBR 15200:2012, na qual foi preciso obter o esforço normal atuante nos pilares (carga axial em temperatura ambiente) para utilizar o método.

Determinou-se o TRRF dos quatros elementos estruturais da edificação, sendo que para as vigas o TRRF foi de 60 minutos, para lajes nervuradas treliçadas de 30 minutos e para as lajes maciças de 90 minutos. Já para os pilares foram obtidos dois resultados, pois foram analisados por dois métodos distintos, o método tabular o TRRF de 120 minutos e o método analítico o TRF em média de 61 a 74 minutos. O TRRF global da estrutura analisada de acordo com a NBR 14432:2001 foi de 60 minutos.

Sendo assim, com a verificação realizada, tem-se que dos 4 elementos estruturais analisados (lajes nervuradas treliçadas, lajes maciças, vigas e pilares), somente as lajes nervuradas treliçadas não atenderam ao TRRF exigido pela NBR 14432:2001, tempo este, necessário para a evacuação da edificação, socorro e ação de combate ao incêndio de modo eficiente.

Mesmo que as lajes nervuradas treliçadas auxiliem na redução do peso da estrutura devido ao seu material de enchimento (lajota cerâmica e EPS) e que seja possível a utilização de vãos significantes em temperatura ambiente, por outro lado, em situações de incêndio, apresenta uma baixa resistência devido principalmente ao cobrimento reduzido que possuem em suas vigotas pré-fabricadas (geralmente 2 cm), o que de acordo com o método tabular da NBR 15220:2012 gera TRRF’s reduzidos nas edificações analisadas.

Para situações em que o projeto estrutural da edificação está em dimensionamento, é possível corrigir os problemas redimensionando a estrutura, ou seja, aumentando o cobrimento das nervuras assim como as barras de aço longitudinais que estão mais expostas as chamas, para que atenda as condições impostas pelas normas em situações de incêndio. Porém, o aumento da bitola das barras longitudinais não é tão eficiente, pois, em alguns casos é necessário dobrar a espessura das barras para elevar o valor de c₁, fazendo com que as vigotas treliçadas atendam o TRRF mínimo, no entanto, a melhor solução é apenas aumentar o

cobrimento de 2 cm para 2,5 cm, sendo suficiente para que seja atendida a condição, sem elevar principalmente o custo da obra.

Já para casos em que a estrutura já foi executada, pode optar pela aplicação de revestimentos com elevada aderência, assim como proteção a base de gesso e vermiculita, conforme é sugerido pela NBR 15200:2012. Todas essas alterações realizadas nos elementos estruturais irão aumentar o valor de c₁, na qual consequentemente evitará e/ou retardará a ação das chamas nos elementos. Porém, para ser realizada a adequação do projeto estrutural conforme as normas técnicas de incêndio, implicará em um custo maior do que em situações de temperatura ambiente, o que muitas vezes acaba inviabilizando esse processo de adequação por parte do construtor.

Sendo assim, considerando a verificação realizada no edifício, a estrutura pode entrar em colapso devido a um de seus elementos estruturais não atender ao tempo requerido mínimo de resistência ao fogo. Portanto a estrutura necessita ser modificada para que se adeque as condições impostas pela norma.

Por fim, recomenda-se para trabalhos futuros a utilização dos métodos alternativos que são fornecidos na NBR 15200:2012 e os métodos da Eurocode 2 (2010), na qual os mesmos são mais precisos do que os métodos tabulares podendo apresentar tempos de resistência requeridos ao fogo diferentes que os discutidos neste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14432: Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – Procedimento. Rio de Janeiro, 2001.

.__________ NBR 15200: Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio. Rio de Janeiro, 2012.

.__________ NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

BARROSA, M. R.; Princípios fundamentais da transferência de calor. 2004. 48f. Departamento de Engenharia Naval e Oceânica.

CALLISTER Jr. W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais uma Introdução. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 844 p.

COELHO, A. L. Incêndios em edifícios. 1° ed. São Paulo: Editora Orion, 2010. 1056 p. COSTA, C. N. Dimensionamento de elementos de concreto armado em situação de incêndio. 2008. 724f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, 2008.

COSTA, C. N.; RITA, I. A.; SILVA, V. P. Princípios do “método dos 500°C” aplicados no dimensionamento de pilares de concreto armado em situação de incêndio, com base nas prescrições da NBR 6118 (2003) para projeto à temperatura ambiente. IBRACON, São Paulo, v. 4, p. 1122 – 1138, 2004. Disponível

em:<https://bdpi.usp.br/single.php?_id=001433162>. Acesso em: 25 maio. 2019.

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. EN 1991-1-2: Eurocode 1: actions on structures – Parte 1.2: general rules – actions on structures exposed to fire. Brusels: CEN, 2009.

.__________ EN 1992-1-2: Eurocode 2: design of concrete structures – Part 1.2: general rules - structural fire design. Brusels: CEN, 2010.

.__________ EN 1994-1-2: Eurocode 4: design

of composite steel and concrete structures – Parte 1.2: general rules – structural fire design. Brusels: CEN, 2005.

OLIVEIRA, I. A. Estrutura de concreto armado em situação de incêndio. Uma análise térmica de uma viga sob flexão simples. 2013. 80f. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2013.

PINHEIRO, L. M.; BARALDI, L. T.; POREM, M. E. Estruturas de concreto: Ábacos para flexão oblíqua. São Carlos, 2009. Universidade de São Paulo (Apostila).

SILVA, V. P. Estrutura de aço em situação de incêndio. Reimpressão. São Paulo: Zigurate, 2004. 249 p.

SOUSA, D. A.; SILVA, G. P. Estruturas de concreto em situação de incêndio. 2015. 137f. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2015.

SEITO, A. I. et al. A Segurança contra Incêndios no Brasil. São Paulo: Projeto Editora. 2008. 496 p.

TAVARES, T. S.; NOGUEIRA, U. A. Análise de painéis de concreto armado em situação de incêndio. 2016. 147f. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2016.

VENTURINI, W. S.; RODRIGUES, R. O. Dimensionamento de peças retangulares de concreto armado solicitadas à flexão reta. São Carlos, 1987. Universidade de São Paulo (Apostila).