2. Le groupe thérapeutique
2.6. Outils d’évaluation
As recomendações indicadas no anexo D do EC3-1-2, que se refere exclusivamente ao dimensionamento de ligações sujeitas à ação do fogo, estabelecem valores de cálculo para a resistência de parafusos e soldaduras. Estes valores são calculados a partir da resistência dos mesmos elementos à temperatura ambiente (calculada segundo as recomendações indicadas no EC3-1-1), considerando, por via de coeficientes de redução, o decréscimo dessa resistência em função do aumento da temperatura. As fórmulas de cálculo da resistência dos elementos da ligação à temperatura ambiente foram desenvolvidas a partir de dados experimentais em elementos isolados (e.g. ensaios de tração em parafusos, ensaios de corte em chapas soldadas, etc.), assumindo que o comportamento real dos diversos elementos quando agrupados numa ligação seria semelhante ao seu comportamento isolado. Tal assunção pode considerar-se realista em ligações à temperatura ambiente, onde não ocorrem deformações elevadas nem há alteração significativa das propriedades dos materiais. Todavia, a temperaturas elevadas, os elementos de uma ligação estão sujeitos não só a deformações elevadas e a uma degradação progressiva das suas propriedades resistentes mas também a uma redistribuição de esforços, que afeta o modo como os diversos elementos interagem entre si. A forma como esta redistribuição de esforços ocorre depende de diversos fatores, nomeadamente o tipo de ligação utilizado, as dimensões dos respetivos elementos, as cargas aplicadas, a forma como a temperatura afeta cada elemento e a interação global entre estes. Contudo, o procedimento adotado no EC3 justifica-se porque seria inviável, tanto do ponto de vista prático como económico, que as normas europeias fossem estabelecidas a partir de ensaios que não em elementos isolados.
5.3.2 Determinação da Temperatura nas Ligações
Segundo 4.2.5.1(1) do EC3-1-2, a temperatura em elementos sem proteção pode ser obtida a partir da Eq. 5.8. No entanto, esta fórmula é de aplicação pouco prática para o projetista por dois motivos: primeiro, é necessário calcular o fluxo de calor em situação de incêndio, que depende de diversos parâmetros de difícil determinação; segundo, a fórmula apenas permite o cálculo mediante incrementos de 5 segundos, o que dificulta bastante a sua utilização quando se pretende calcular a temperatura de um elemento ao fim de, por exemplo, 30 minutos ou 1 hora. Deste modo, sugere-se a utilização dos valores tabelados apresentados no anexo A, propostos por Franssen et al. [36], que foram utilizados nos exemplos de dimensionamento. Estes valores foram determinados a partir de estudos numéricos baseados na curva de incêndio padrão ISO 834 [35] e permitem a determinação da temperatura num dado elemento em função do seu fator de massividade e do tempo em minutos. São apresentadas também no anexo A tabelas da
139
evolução da temperatura em elementos protegidos, segundo o mesmo autor [36]. Não obstante, o EC3 permite também um cálculo simplificado da temperatura, que consiste em considerar uma distribuição de temperatura uniforme ao longo da ligação; porém, tal simplificação conduz a valores excessivamente conservativos, como se pode observar na alínea 4) - c) do exemplo de dimensionamento 1.
5.3.3 Combinação de Corte com Tração nos Parafusos
Para esforços à temperatura ambiente, o EC3 recomenda a verificação de segurança de ligações aparafusadas tendo em conta a combinação de corte com tração nos parafusos. No entanto, para temperaturas elevadas, esta recomendação não é indicada na norma europeia. À medida que a temperatura aumenta, também aumenta a rotação da ligação, o que, por sua vez, leva a uma conversão dos esforços de corte em esforços de tração em parafusos sujeitos aos dois tipos de esforços; como acontece, por exemplo, numa ligação aparafusada com chapa de extremidade. Por este motivo, sugere-se a verificação da referida combinação de esforços também a temperaturas elevadas, sob pena de esta poder ser condicionante.
5.3.4 Contribuição da Laje de Betão Armado
O EC3-1-2 tem em consideração, aquando do cálculo da temperatura nos elementos da ligação, o papel da laje de betão na dissipação do calor transmitido pela viga aos elementos adjacentes, que leva a um aumento significativo do tempo de vida útil dos parafusos. Porém, a referida norma não considera o acréscimo de resistência que as armaduras da laje conferem à ligação, que incrementa de forma substancial a sua capacidade resistente. Por este motivo, a par da dissipação de calor, se verifica, tanto em ensaios experimentais como em estudos numéricos, que a capacidade resistente de uma ligação mista é bastante superior à de uma ligação simples em situação de incêndio.
5.3.5 Rigidez Global das Ligações
O EC3 é omisso no que diz respeito à rigidez das ligações a temperaturas elevadas. É evidente, atendendo às observações experimentais e numéricas apresentadas neste trabalho, que a rigidez das ligações tem um papel crucial no seu desempenho em situação de incêndio. São diversos os fatores que influenciam a rigidez de uma ligação (e.g. tamanho e tipo dos parafusos, espessura da chapa de extremidade, se a ligação se situa no banzo ou na alma do pilar, etc.), tornando, portanto, bastante complexa a definição de critérios de dimensionamento generalizados. A rigidez de uma ligação decresce progressivamente com o aumento da temperatura e, por conseguinte, quanto maior for a rigidez inicial, maior é o tempo de vida útil da ligação, caso os
140
elementos tenham ductilidade adequada; caso contrário, uma rigidez elevada pode ter o efeito oposto, dando origem a fenómenos de rotura frágil. Face ao exposto, o dimensionamento de uma ligação em situação de incêndio, em especial quando se trate de ligações consideradas articuladas ou pouco rígidas (como as ligações com cantoneiras de alma e com chapa de extremidade flexível), não deve dispensar o recurso a métodos numéricos para avaliar o seu desempenho a temperaturas elevadas.
141