Reliability and life-cycle costs of reinforced concrete beams under fire

Abstract

As normas e especificações atuais para o projeto de estruturas de concreto armado (CA) baseiam-se predominantemente nos Métodos de Estado Limite, que são semi-probabilísticos por natureza. Nas últimas décadas, avanços significativos foram feitos na avaliação da confiabilidade de componentes estruturais de CA, como lajes, vigas e colunas, com ênfase na calibração de fatores parciais. A avaliação de confiabilidade é crucial para o “projeto baseado em desempenho” (PBD), pois leva em conta as incertezas relacionadas às variáveis de projeto. No entanto, os estudos sobre a confiabilidade de componentes de CA expostos ao fogo ainda são limitados. Dada a natureza imprevisível dos incêndios e as incertezas associadas (como as propriedades mecânicas dos materiais a altas temperaturas, as dimensões das estruturas e os modelos matemáticos utilizados), entender o desempenho dos elementos estruturais de CA sob condições de incêndio, assim como a caracterização probabilística desse desempenho, é de extrema importância. Esta pesquisa aborda a avaliação de confiabilidade de estruturas de CA expostas ao fogo, enfocando os conceitos-chave, métodos e descrições probabilísticas das variáveis subjacentes, juntamente com a definição e quantificação do desempenho estrutural. Especificamente, o estudo analisa vigas de CA projetadas de acordo com a ABNT NBR 15200. Identificam-se lacunas tanto no estado da prática quanto no estado da arte quanto ao comportamento das vigas de CA sob condições de incêndio, destacando as limitações das normas atuais e a escassez de pesquisas na área. A pesquisa investiga três aspectos principais do desempenho de segurança e econômico das vigas de CA em situação de incêndio: (i) avaliação probabilística da resistência à flexão para incêndios padrão e paramétricos, (ii) avaliação das probabilidades de falha de vigas projetadas conforme a ABNT NBR 15200, e (iii) avaliação dos níveis de segurança alvo, incorporando os custos ao longo do ciclo de vida. Os resultados obtidos destacam a importância de equilibrar segurança e economia, especialmente quando se consideram sistemas ativos de supressão de incêndio, que podem reduzir as probabilidades de falha e permitir escolhas de projeto mais econômicas. Além disso, a pesquisa enfatiza a necessidade de um referencial probabilístico na evolução futura da ABNT NBR 15200, integrando custos do ciclo de vida e princípios de gerenciamento de risco. Esta abordagem oferece uma metodologia mais abrangente, baseada no desempenho, para o projeto de estruturas de CA resistentes ao fogo, garantindo tanto a segurança quanto a viabilidade econômica diante de riscos de incêndio.