A verificação da resistência ao fogo dos elementos estruturais, qualquer que seja a metodologia adotada, é efetuada considerando o respetivo escalão de resistência ao fogo. Assim apresenta-se, no Anexo A3.4, nos Quadros A3.4.3 a A3.4.40 para pilares retangulares, e nos Quadros A3.4.41 a A3.4.44 para pilares circulares, o escalão de resistência ao fogo que deve ser observado para cada um dos pilares. Nos quadros e gráficos que se seguem, indica-se a distribuição percentual dos pilares pelos diferentes escalões. Nos métodos que se apresentam sob a forma de tabelas, a verificação da resistência ao fogo dos pilares consiste na comparação dos valores de projeto da menor dimensão da secção transversal e da distância do eixo dos varões da armadura longitudinal à face mais próxima exposta ao incêndio, com os correspondentes valores indicados nas tabelas apresentadas na EN 1992-1-2 (EC2-1-2, 2010), para cada escalão de resistência ao fogo e em função de diversos parâmetros. Pelo facto de se tratar, nestes métodos, da verificação da conformidade da menor dimensão, considerou-se, no desenvolvimento estatístico das secções por escalão de resistência ao fogo, os pilares retangulares pelo valor da sua menor dimensão e os pilares quadrangulares inseridos no grupo dos retangulares. Assim, foram considerados 13238 pilares retangulares (9841+3397) e 886 pilares circulares, perfazendo os 14124 pilares constituintes das estruturas dos edifícios analisados.
No Quadro 4.1 apresentam-se as percentagens de pilares retangulares em cada escalão de resistência ao fogo, para cada valor de menor dimensão da sua secção transversal e no Quadro 4.2 as percentagens de pilares circulares em cada escalão, para cada valor de diâmetro da secção transversal. As percentagens foram calculadas, no primeiro quadro, considerando os 13238 pilares retangulares previstos nos projetos de estabilidade dos edifícios estudados e no segundo quadro, os 886 pilares circulares.
Quadro 4.1 - Distribuição dos 13238 pilares retangulares previstos em projeto pelos escalões de resistência ao fogo, para cada valor da menor dimensão da secção transversal.
Escalão de resistência ao fogo
Menor dimensão da secção transversal [cm]
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 R30 - 1,04% 1,25% - - - - R60 0,19% 4,88% 0,96% 5,80% 0,56% 2,39% 0,03% 0,05% - - - - R90 0,33% 5,13% 0,99% 9,06% 3,79% 2,81% 1,40% 0,78% 0,29% 0,14% 0,20% 0,05% - - R120 0,02% 22,73% 0,52% 8,80% 0,62% 14,02% 0,33% 6,45% 0,39% 0,94% 0,18% 0,13% 0,16% 0,23% R180 - - 0,04% 0,13% - - - - 2,12% 0,07%
Quadro 4.2 - Distribuição dos 886 pilares circulares pelos escalões de resistência ao fogo, para cada valor do diâmetro da secção transversal.
Escalão de resistência ao fogo
Diâmetro da secção transversal [cm]
Φ25 Φ30 Φ35 Φ40 Φ45 Φ50 Φ55 Φ60 Φ65 Φ70 Φ75 Φ80 Φ100
R30 - - 0,90% - - - -
R60 0,90% 4,18% - 3,84% - 4,06% 1,02% - - - -
R90 - 1,13% - 1,58% 0,68% 5,87% 3,16% 2,14% 11,74% - - - -
R120 1,13% 3,39% - 18,40% - 14,67% - 4,29% 4,51% 3,27% 0,45% 1,35% 7,34%
A informação contida nestes quadros é apresentada nos gráficos das Figuras 4.4 a 4.8, para possibilitar uma leitura de resultados mais eficaz. Organizaram-se os gráficos da Figura 4.4 que mostram a distribuição global dos pilares pelos escalões de resistência ao fogo e permitem constatar que esta distribuição é semelhante para as duas configurações de secções. A diferença percentual máxima é de
cerca de 3% e verifica-se para os pilares no escalão R120 (55,5% de pilares retangulares e 58,8% de pilares circulares). Observando estes gráficos conclui-se, ainda, que o maior número de pilares tem que satisfazer uma resistência ao fogo mínima de 120 minutos, escalão R120, seguindo-se os pilares nos escalões R90 e R60, verificando-se ser pouco significativa a percentagem de pilares nos escalões R30 e R180, não havendo pilares circulares neste último escalão.
(a) (b)
Figura 4.4 - Distribuição dos 14124 pilares pelos escalões de resistência ao fogo: (a) Pilares de secção retangular (13238); (b) Pilares de secção circular (886).
No gráfico da Figura 4.5 são indicados, para cada valor da menor dimensão da secção transversal dos pilares retangulares, b, a percentagem destes elementos estruturais em cada escalão de resistência ao fogo. É destacado nesta figura que, para b=20cm, b=40cm e b=50cm o maior número de pilares está no escalão R120 (cerca de 23%, 14% e 7% respetivamente) e que para os restantes valores de b a variação percentual do número de pilares em cada escalão é pouco significativa.
No gráfico da Figura 4.6 salienta-se o facto da maioria dos pilares se encontrar no escalão R120, com predominância dos pilares com b=20cm, no escalão R90 a predominância é dos pilares com b=30cm e no escalão R60 é semelhante a percentagem de pilares com b=20cm e b=30cm. É de destacar o facto da maior parte dos pilares com b=20cm, a menor dimensão mais desfavorável, se inserir no escalão R120, um escalão substancialmente gravoso.
Figura 4.5 - Distribuição das secções transversais dos13238 pilares retangulares pelos escalões de resistência ao fogo.
Figura 4.6 - Secções transversais dos13238 pilares retangulares em cada escalão de resistência ao fogo.
2,3% 14,9% 25,0% 55,5% 2,4% R30 R60 R90 R120 R180 R30 R60 R90 R120 0,9% 14,0% 26,3% 58,8% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 Menor dimensão da secção transversal [cm]
R30 R60 R90 R120 R180 0% 5% 10% 15% 20% 25% R 3 0 R 6 0 R 9 0 R 1 2 0 R 1 8 0
Escalão de resistência ao fogo
O gráfico da Figura 4.7 representa a distribuição dos pilares circulares pelos escalões de resistência ao fogo, para cada valor de diâmetro da sua secção transversal. É evidenciado, neste gráfico, que os pilares com diâmetro Ф40 e Ф50 estão maioritariamente no escalão R120 e que os pilares com diâmetro Ф65 estão essencialmente no escalão R90. Os pilares com diâmetros compreendidos entre Ф70 e Ф100 estão todos no escalão R120.
A distribuição dos pilares pelos diferentes diâmetros em cada em cada escalão de resistência ao fogo é apresentada no gráfico da Figura 4.8, onde se evidencia que os pilares no escalão R120 têm maioritariamente o diâmetro Ф40 (18,4%) seguindo-se o diâmetro Ф50 (14,67%), no escalão R90 são mais representativos os pilares com diâmetro Ф65 (11,74%) seguindo-se os de diâmetro Ф50 (5,87%). No escalão R60 apresentam-se em percentagens semelhantes os pilares com diâmetros Ф30, Ф40 e Ф50 (cerca de 4%).
Figura 4.7 - Distribuição das secções transversais dos pilares circulares pelos escalões de resistência ao fogo.
Figura 4.8 - Secções transversais dos pilares circulares em cada escalão de resistência ao fogo.
Como já referido, considerou-se a soma dos 9841 pilares de secção retangular com os 3397 pilares de secção quadrangular no item “pilares retangulares” já que, pela aplicação dos métodos que se apresentam sob a forma de tabela, é verificada a conformidade da menor dimensão da secção transversal. O número total de pilares retangulares é, assim, de 13238. Destes, não foram considerados 995 pilares que, apesar de terem sido previstos como tal nos respetivos projetos de estabilidade, não verificavam a razão entre a maior dimensão da secção transversal (h) e a menor dimensão (b), h≤4b, condição indicada no subcapítulo 9.1 da EN 1992-1-1 (EC2-1-1, 2010) para que o elemento estrutural seja considerado um pilar e não uma parede estrutural. Por este facto, o número total de pilares retangulares analisados pela aplicação dos diferentes métodos de análise ao fogo é de 12243 (13238-995), mantendo-se o número de pilares de secção circular estudados (886).
Considerando os 12243 pilares retangulares, organizou-se um novo quadro (Quadro 4.3) com a distribuição percentual destes pilares pelos escalões de resistência ao fogo, para cada valor da menor dimensão da sua secção transversal.
0% 5% 10% 15% 20% Φ 2 5 Φ 3 0 Φ 3 5 Φ 4 0 Φ 4 5 Φ 5 0 Φ 5 5 Φ 6 0 Φ 6 5 Φ 7 0 Φ 7 5 Φ 8 0 Φ 1 0 0 Diâmetro da secção transversal [cm]
R30 R60 R90 R120 0% 5% 10% 15% 20% R 3 0 R 6 0 R 9 0 R 1 2 0
Escalão de resistência ao fogo
Quadro 4.3 - Distribuição dos 12243 pilares retangulares estudados pelos escalões de resistência ao fogo, para cada valor da menor dimensão da secção transversal.
Escalão de resistência ao fogo
Menor dimensão da secção transversal [cm]
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 R30 - 1,04% 1,25% - - - - R60 0,19% 3,69% 1,23% 8,75% 2,74% 2,51% 0,03% 0,05% - - - - R90 0,33% 23,16% 1,07% 11,57% 1,81% 3,23% 1,40% 0,98% 0,29% 0,23% 0,27% 0,27% - - R120 0,02% 5,64% 0,70% 3,03% 0,41% 13,53% 0,29% 6,17% 0,39% 0,85% 0,18% 0,13% 0,16% 0,23% R180 - - - - 2,12% 0,07%
A distribuição dos 12243 pilares retangulares pelos escalões de resistência ao fogo é representada na Figura 4.9. Como pode constatar-se, é no escalão R90 que se insere o maior número de pilares (44,6%), seguindo-se o escalão R120 (31,7%) e R60 (19,2%). À semelhança da distribuição correspondente à totalidade dos elementos estruturais considerados, em projeto, como pilares, é nos escalões R30 e R180 que se insere o número mais reduzido destes elementos estruturais. Pode concluir-se, comparando o Gráfico (a) da Figura 4.4 com o gráfico da Figura 4.9, que os 995 “pilares” com h>4b se inserem predominantemente no escalão R120.
Figura 4.9 - Distribuição dos 12243 pilares retangulares pelos escalões de resistência ao fogo.
Na Figura 4.10 representa-se a distribuição dos 12243 pilares pelos escalões de resistência ao fogo, para cada valor da menor dimensão da sua secção transversal, b. Neste gráfico pode observar-se que, para b=20cm, b=30cm e b=45cm o escalão requerido na maior percentagem de pilares é R90, e que para b=40cm e b=50cm, é R120.
Comparando a Figura 4.10 com a Figura 4.5 pode concluir-se que os elementos estruturais que foram considerados como pilares nos projetos de estabilidade analisados, com h>4b, retirados por se considerarem paredes, nesta dissertação, se inserem maioritariamente no escalão R120 e apresentam a menor dimensão b=20cm, seguindo-se b=30cm, no mesmo escalão. Efetivamente, a percentagem de pilares com b=20cm no escalão R120 passou de 22,73% de 13238 pilares para 5,64% de 12243 pilares.
Figura 4.10 - Distribuição das secções transversais dos 12243 pilares retangulares pelos escalões de resistência ao fogo. 2,3% 19,2% 44,6% 31,7% 2,2% R30 R60 R90 R120 R180 0% 5% 10% 15% 20% 25% 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 Menor dimensão da secção transversal [cm]