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http://hdl.handle.net/1843/73906
Tipo: | Dissertação |
Título: | Análise experimental do comportamento a incêndios naturais de vigas de aço protegidas com tintas intumescentes |
Autor(es): | Marcus César Quintão Araújo |
Primeiro Orientador: | João Paulo Correia Rodrigues |
Primeiro membro da banca : | Paula Bamberg |
Segundo membro da banca: | João Victor Fragoso Dias |
Terceiro membro da banca: | Dalilah Pires Maximiano |
Resumo: | A utilização das tintas intumescentes para proteção passiva em projetos de segurança contra incêndio tem tido uma crescente utilização nos últimos anos. Aspectos positivos como a boa qualidade de acabamento superficial e bom desempenho como barreira térmica fazem com que diversos pesquisadores desenvolvam estudos visando à caracterização deste tipo de proteção para se definir o comportamento dos materiais intumescentes. No Brasil, o dimensionamento de sistemas de proteção passiva é prescrito pela ABNT NBR 14323:2013. Entretanto, essas definições não são aplicáveis aos revestimentos intumescentes, uma vez que estes possuem propriedades físico-químicas não lineares, desencadeadas pela queima de gases e formação de um composto espumífero não homogêneo durante o processo de aquecimento. Deste modo, a aplicação na construção civil destes materiais de proteção é baseada principalmente em estudos experimentais, desenvolvidos pelos fabricantes com base em prescrições normativas estrangeiras. Este trabalho objetiva a determinação dos parâmetros físicos e cinéticos que descrevem o comportamento da proteção passiva intumescente em vigas metálicas submetidas ao incêndio natural. Para esse propósito, foram executados ensaios de perfis metálicos curtos com diferentes fatores de massividade e espessuras secas de proteção em um forno elétrico, para determinação do perfil de temperatura do elemento protegido e da condutividade térmica efetiva da tinta intumescente, como prevê a EN-13381:2010. Em escala real, foram feitos ensaios de vigas protegidas em situação de incêndio natural. Por meio deste ensaio, pode-se obter os gradientes de temperatura atuantes no substrato metálico protegido, a temperatura dos gases provenientes da queima e as deformações impostas pelo carregamento aplicado. Avaliou-se também o desenvolvimento da camada intumescente, a influência do aquecimento localizado e os possíveis pontos críticos formados na camada intumescente desenvolvida após o incêndio. Os resultados obtidos neste ensaio de vigas foram aplicados às equações normativas europeias para obtenção da condutividade térmica em função da temperatura média dos gases do incêndio e do aço protegido. A formação da camada carbonosa apresentou trincas nas regiões de arestas vivas, o que sugere cuidados na aplicação para garantir a segurança estrutural. Observou-se, contudo, que a tinta intumescente desempenhou bom comportamento na proteção contra o fogo para os perfis com elevado fator de massividade, impedindo a degradação das propriedades mecânicas pela ação do fogo e consequentemente o surgimento de falhas. |
Abstract: | The use of intumescent paints for passive fire protection in fire-safety projects has increased in recent years. Positive aspects like superior quality surface finishing and effective thermal barrier performance have led numerous researchers to conduct studies aiming to characterize this type of protection, describing the behavior of intumescent coatings. In Brazil, the design of passive protection systems is prescribed by ABNT NBR 14323:2013. However, these definitions do not apply to intumescent coatings as they present non-linear physicochemical properties triggered by the burning of gas and the formation of a non-homogeneous foamy compound during the heating process. Therefore, the application of these protective materials in civil construction depends mainly on experimental studies developed by manufacturers based on foreign regulatory prescriptions. This study aims to determine the physical and kinetic parameters describing the behavior of passive protection provided by intumescent paint on steel beams exposed to natural fires. For this purpose, tests were carried out on short steel profiles with different section factors and different dry protection thicknesses in an electric oven to determine the temperature profile of the protected element and the effective thermal conductivity of the intumescent paint, as prescribed by EN-13381:2010. Full-scale tests were also carried out on protected beams under natural fire conditions. Through these tests, the temperature gradients acting on the protected metallic substrate, the temperature of gases resulting from the combustion, and the deformations caused by applied loading were determined. Additionally, the development of the intumescent layer, the influence of localized heating, and potential critical points formed in the intumescent layer post-fire were evaluated. The results obtained from these beam tests were applied to European regulatory equations to derive the thermal conductivity as a function of the average temperature of the fire gases and protected steel. The formation of the carbonaceous layer showed cracks in the edges, indicating the need for caution during application to ensure structural safety. Despite this, it was observed that the intumescent paint showed excellent behavior in fire protection for profiles with a high section factor, avoiding the degradation of mechanical properties due to fire and consequently the emergence of failures. |
Assunto: | Incêndios Aço Estudos experimentais Vigas |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/73906 |
Data do documento: | 23-Mai-2024 |
Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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