A deformação excessiva da estrutura metálica é a principal conseqüência da falta de segurança destas em casos de incêndios. O colapso estrutural é, em geral, determinado nas normas de verificação da segurança contra incêndios em ambientes de temperatura uniforme que seguem o incêndio padrão. Essa hipótese utiliza apenas uma única curva de variação temperarura-tempo monotonicamente crescente, o que não corresponde à realidade dos incêndios. Além disso, as temperaturas são supostas iguais em todos os pontos de um compartimento, independente de seu volume, da sua geometria e da taxa de ventilação, o que torna as soluções estruturais em aço extremamente conservadoras e onerosas.

Devido a isto, têm-se realizado numerosos estudos sobre a distribuição dos gases quentes em compartimentos visando determinar de forma mais realística o fluxo de calor incidente na estrutura. O modelo de duas camadas (Two Layers Zone Model) é uma alternativa para determinação da distribuição longitudinal da temperatura no compartimento incendiado. O modelo considera que há duas camadas de gases a diferentes temperaturas: uma camada superior de gases quentes e outra inferior de gases relativamente frios.

Foram analisados pilares de aço isolados e de extremidades bi-rotuladas constituídos do perfil HP 310x125 produzido pela AÇOMINAS, com comprimentos de flambagem de 3.0, 4.5, 6.0, 7.5 e 9.0m sob flexo-compressão, provocada por cargas excêntricas. O valor da relação de excentricidade da carga (e/d), onde e é a excentricidade da carga e d é a altura do perfil, é igual a 0.25. O dimensionamento segue as prescrições da NBR 8800 (1986). As colunas são constituídas do aço ASTM A572 que tem tensão de escoamento de 345MPa e tensão última de 490MPa.

As análises térmicas são realizadas pelo software TASEF que utiliza o Método dos Elementos Finitos para obtenção da evolução da temperatura na seção transversal do perfil em função tempo. Nele, as seções transversais das colunas são divididas em um número de elementos bidimensionais. As colunas são analisadas em incêndio padrão com distribuição longitudinal de temperatura uniforme e em duas camadas.

Foram obtidos: o histórico de temperaturas nodais no perfil HP 310x125, em cada passo de tempo e a variação longitudinal de temperatura para todas as colunas analisadas, para ambos os modelos estudados.

Levando em conta que o objetivo principal do trabalho é verificar se há algum ganho no tempo de resistência ao fogo das estruturas com o emprego do modelo de duas camadas, observou-se que:

Os resultados demonstram que as distribuições longitudinais de temperatura não-uniformes afetam o comportamento estrutural, causando uma mudança nos deslocamentos e atrasando a formação das rótulas plásticas, e tendo por resultado um ganho de tempo de estabilidade estrutural.

Comparando os resultados obtidos em duas camadas com os resultados obtidos para distribuições uniformes de temperatura, nota-se que há um ganho significativo de resistência nas colunas de comprimento superior a 6.0m submetidas a razões de carga superiores a 0.6, indicado pelo aumento da temperatura crítica e um conseqüente aumento do tempo de resistência ao fogo.

O consumo de aço utilizado para as construções metálicas no Brasil ainda é baixo, se comparado ao dos países considerados desenvolvidos; mesmo assim, nos últimos anos, o uso desse material tem despertado o interesse de arquitetos e de engenheiros. Nesse contexto surgem diversas obras em aço, tais como edifícios comerciais de múltiplos andares, estações ferroviárias, bancos, consultórios médicos, ampliações e adaptações de edifícios, etc.