Vigas

Foram tomadas como base as mesmas considerações acerca da resistência e catálogos conforme descrito no Capítulo 6.1.1.

Para os perfis soldados, foram considerados apenas os 174 perfis do tipo ‘VS’.

Para os perfis laminados, onde o catálogo mencionado possui 105 perfis, para selecionar vigas adotou-se como critério as condições expressas em 6.2, obtendo assim 72 perfis.

0,90 > 𝑑 𝑏_𝑓 𝑜𝑢

𝑑

𝑏_𝑓> 1,10 6.2

Portanto, foram levados para análise preliminar um total de 246 perfis, sendo 174 soldados e 72 laminados. Destaca-se que nem todos esses perfis são considerados esbeltos em situação de incêndio, critério que foi utilizado para refinar uma amostragem final.

Foram calculados os parâmetros de esbeltez, 𝜆, e os parâmetros de esbeltez limite, 𝜆_𝑟,fi , para todos os 246 perfis.

Para os perfis soldados, considerando os diferentes valores de 𝑓_𝑦, foram quantificados perfis esbeltos conforme resultados expressos na Tabela 22.

Tabela 22 – Quantificação de perfis soldados VS classificados como esbeltos em situação de incêndio.

𝐟𝐲 Mesa Alma Mesa e Alma Total de Perfis

(MPa) (quantidade) (quantidade) (quantidade) (quantidade)

250,00 0 0 0 0

300,00 3 10 0 13

350,00 4 29 1 32

Fonte: Autor.

Com base nos dados expressos na Tabela 22, analisaram-se os perfis esbeltos e selecionou-se um total de 7 perfis com resistência ao escoamento de 300,00 MPa e 14 perfis com resistência ao escoamento de 350,00 MPa.

Os critérios para seleção de referidos perfis tiveram por base:

a) Variação de tamanhos (distintas seções transversais, abordando pequenas, médias e grandes de acordo com os perfis catalogados);

b) Variação de condições de esbeltez (apenas mesa esbelta, apenas alma esbelta e mesa e alma esbeltas).

Para os perfis laminados, não foram quantificados quaisquer perfis esbeltos, razão pela qual o autor não os analisou no que se refere às vigas.

Assim, a amostra final (conforme Tabela 23) levada para análise com base no método simplificado e método avançado consiste em 20 perfis esbeltos distintos.

Tabela 23 – Vigas selecionadas para análise.

Item Perfil 𝜆𝑎𝑙𝑚𝑎/𝜆𝑚𝑒𝑠𝑎 𝒇𝒚 (MPa)

1 VS 1000 x 140 7,617 300,00 e 350,00 2 VS 1000 x 217 14,844 350,00 3 VS 1100 x 159 7,072 300,00 e 350,00 4 VS 1200 x 200 8,743 350,00 5 VS 1200 x 307 16,756 350,00 6 VS 1500 x 270 7,516 300,00 e 350,00 7 VS 1600 x 328 11,146 350,00 8 VS 1600 x 398 15,493 350,00 9 VS 1700 x 338 11,863 300,00 e 350,00 10 VS 1700 x 454 19,500 300,00 e 350,00 11 VS 1800 x 368 14,000 300,00 e 350,00 12 VS 1800 x 517 24,365 300,00 e 350,00 13 VS 2000 x 461 11,080 350,00 14 VS 2000 x 624 19,327 350,00 Fonte: Autor. 6.2.2 Resultados

Determinou-se o momento fletor resistente de cálculo conforme as regras de dimensionamento da ABNT NBR 14.323:2013 e Eurocode 3 Parte 1-2 (2005), bem como verificou-se a capacidade resistente do perfil “I” de aço sob flexão simples via SAFIR.

Os resultados obtidos encontram-se disponíveis no Apêndice F. Foram organizados, de maneira resumida, resultados de cálculo conforme ABNT NBR 14.323:2013, SAFIR, razão ‘R’ (NBR/SAFIR) em função das temperaturas e resistência ao escoamento do aço.

A Figura 61 ilustra uma configuração deformada padrão obtida para perfis “I” de aço, que por sua vez apresenta, visualmente, características similares ao seu modo de flambagem.

Figura 61 – Configuração deformada (escala x2) do perfil “I” de aço VS 1100 x 159 com resistência ao escoamento de 350,00 MPa a 700,00 ºC.

Fonte: Autor.

A Figura 62 dispõe os resultados obtidos de maneira gráfica, onde é possível identificar a razão ‘R’ entre método simplificado e método avançado em função das temperaturas (cores) e resistências do aço (símbolos). As retas pontilhadas ilustram uma margem de 10,00%, estabelecida de maneira subjetiva como limite para demarcar dados contra ou a favor da segurança.

Sob um prisma estatístico, foram calculados alguns parâmetros referentes a todos os resultados obtidos, sintetizados na Tabela 24.

Figura 62 – Capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples em situação de incêndio. Comparação entre resultados obtidos pelo método simplificado (NBR) e método avançado (SAFIR).

Fonte: Autor.

Tabela 24 – Parâmetros estatísticos referentes a análise de flexão simples (NBR/SAFIR). Contagem de

pontos Média Padrão Desvio

Quantidade (%) de pontos contra à segurança Ponto máximo contra à segurança Quantidade (%) de pontos à favor da segurança Ponto máximo à favor da segurança 225 1,027 0,197 33,33% 1,522 27,11% 0,610 Fonte: Autor.

Da mesma forma, considerando agora a comparação Eurocode e SAFIR, a Figura 63 dispõe os resultados (razão ‘R’) ao passo que a Tabela 25 reune parâmetros estatísticos.

Figura 63 – Capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples em situação de incêndio. Comparação entre resultados obtidos pelo método simplificado (Eurocode) e método avançado (SAFIR).

Fonte: Autor.

Tabela 25 – Parâmetros estatísticos referentes a análise de flexão simples (Eurocode/SAFIR). Contagem de

pontos Média Padrão Desvio

Quantidade (%) de pontos contra à segurança Ponto máximo contra à segurança Quantidade (%) de pontos à favor da segurança Ponto máximo à favor da segurança 225 0,934 0,147 13,33% 1,287 39,56% 0,591 Fonte: Autor.

Ainda, para cada uma das faixas de temperatura, foram calculadas médias isoladas das razões ‘R’ conforme resultados dispostos na Tabela 26.

Tabela 26 – Médias isoladas para as vigas, obtidas pela razão entre os resultados calculados pelo método simplificado e método avançado em função das faixas de temperatura.

Item Temperatura (ºC) Contagem de _pontos Média _{NBR Eurocode} Média

1 100,00 21 1,085 1,118 2 200,00 21 1,021 1,042 3 300,00 21 0,970 0,977 4 400,00 21 0,903 0,867 5 500,00 21 0,970 0,887 6 600,00 21 0,846 0,847 7 700,00 21 0,726 0,752 8 800,00 21 1,001 0,806 9 900,00 21 1,288 0,979 10 1000,00 19 1,274 0,878 11 1100,00 17 1,289 1,163 Fonte: Autor.

Os resultados, tabelas e gráficos referentes a NBR e Eurocode permitem observar que:

 A comparação entre a distribuição dos pontos nos gráficos permite identificar que os resultados (comparação entre NBR e Eurocode) do momento fletor resistente de cálculo em situação de incêndio dos perfis são diferentes, com variação expressiva;

 Quanto maior 𝜆_{𝑎𝑙𝑚𝑎}/𝜆_{𝑚𝑒𝑠𝑎}, maior é a concentração de pontos com menores valores de razão ‘R’, ou seja, mais conservadoras são as normas técnicas;

 Todos os dados referentes a temperatura de 1.100,00 ºC mostraram-se significativamente fora do padrão. Entretanto, essa temperaturanão é de grande interesse visto que no dimensionamento estrutural o aço praticamente não atinge essa temperatura crítica;

 Verifica-se que as normas técnicas não são conservadoras em geral, sendo que para algumas circunstâncias os resultados estão contra a segurança;

 Por fim, ao observar os dados de maneira generalizada, tanto a NBR quanto o Eurocode apresentam mais de 50,00% dos pontos fora das margens estabelecidas. Portanto, que aprimoramentos nas normas técnicas se mostram necessários.

 Merecem destaque os resultados obtidos para a temperatura de 700,00 ºC, em que graficamente é simples observar que as normas superestimam consideravelmente o efeito da instabilidade local na capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples, penalizando o resultado.

Tendo em vista a grande variabilidade entre NBR e Eurocode, os resultados referentes às faixas de temperatura foram abordados isoladamente.

 Para temperaturas de 900,00 ºC e 1000,00 ºC, verificou-se média muito superior a 1,10, ou seja, a norma brasileira reflete de maneira insatisfatória o efeito da instabilidade local na determinação da capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples, fornecendo resultados contra a segurança;

 Verificou-se média próxima ou pouco superior a 1,00, ou seja, as normas refletem de maneira satisfatória o efeito da instabilidade local na determinação da capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples para: (a) 200,00 ºC, 300,00 ºC, 500,00 ºC e 800,00 ºC – NBR; e (b) 200,00 ºC, 300,00 ºC e 900,00 ºC – Eurocode;

 Verificou-se média próxima ou inferior a 0,90, ou seja, as normas refletem de maneira conservadora o efeito da instabilidade local na determinação da capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples, subestimando os resultados, para: (a) 400,00 ºC, 600,00 ºC e 700,00 ºC – NBR; e (b) 400,00 ºC, 500,00 ºC, 600,00 ºC, 700,00 ºC, 800,00 ºC e 1.000,00 ºC – Eurocode.

 Dessa forma, é possível empregar as normas técnicas para determinar a capacidade resistente de perfis “I” de aço sob flexão simples para as faixas de temperatura, exceto para algumas temperaturas, em que se recomenda a utilização do método avançado, das quais: (a) 400,00 ºC; 600,00 ºC, 700,00 ºC, 900,00 ºC e 1000,00 ºC para a NBR; e (b) 400,00 ºC, 500,00 ºC, 600,00 ºC, 700,00 ºC, 800,00 ºC e 1000,00 ºC para o Eurocode.