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001918

Cisca Tjoa, PE

2024-11-19

Dimensionamento da resistência ao fogo NDS para barras de madeira no RFEM 6

O dimensionamento ao fogo de acordo com o Capítulo 16 da NDS [1] para barras e superfícies de madeira está disponível no módulo Dimensionamento de madeira. This article shows how the charring of wood and reduced cross-sectional dimensions can be accounted for in the fire design with an example from AWC Technical Report No. 10 [2].

Exemplo

Example 1 of AWC Technical Report No. 10 “Calculating the Fire Resistance of Wood Members and Assemblies” [2] is presented to verify the results from the RFEM model. A Douglas fir glulam beam is designed for a 1-hour fire exposure. Timber decking nailed to the compression edge (top) of the beam provides lateral bracing (beam stability factor, C_L = 1.0). The loads, dimensions, and material properties are shown in Image 01.

Viga de Madeira Laminada Colada

In the Fire Resistance Configurations, the fire exposure time and the exposed sides of the beam can be defined. Select 1-hour and deselect Top (+z) since the timber decking is assumed to provide cover to the top side of the beam.
Additionally, the default values for the charring rate and adjustment factors can be revised as needed under the Standard Parameters tab (Image 02).

02 - Configurações de Resistência ao Fogo

For design situation DS2, the limit state type is set to Fire Limit State to perform the fire design. After running the Timber Design calculation, the results for strength design and fire resistance are presented (Image 03).

03 - Estado Limite de Incêndio

Select design check FR 4100 to view the fire resistance bending check in detail (Image 04). For a bending member during fire exposure, failure occurs when the maximum bending capacity is exceeded due to the reduction in section modulus S [2].
The reduced section modulus S_y of a beam exposed on three sides is calculated as:

S_{y} = \frac{(b - 2 \cdot a_{eff}) \cdot {(d - a_{eff})}^{2}}{6}

S_{y} = \frac{(6.75 in - 2 \cdot 1.8 in) \cdot {(13.5 in - 1.8 in)}^{2}}{6}

S_{y} = \frac{3.15 in \cdot {(11.7 in)}^{2}}{6}

S_{y} = 71.9 {in}^{3}

S_y	Módulo de rigidez
B	Largura
[BUG.DESCRIPTION]	Altura útil
a_ef	Profundidade de carbonização efetiva = 1,2a_{carbonização} = 1,2β_t t^0,813 = 1,21,5*1^0,813

Módulo de secção reduzido

04 - Verificação de Projeto de Flexão de Resistência ao Fogo

Next, select design check FR 3100 to view the fire resistance shear check in detail (Image 05). The beam is also subjected to induced shear parallel-to-grain where failure occurs when the maximum shear capacity is exceeded due to the reduction in cross-sectional area A.

05 - Verificação de Projeto de Cortante com Resistência ao Fogo

As shown above, the results from the Timber Design add-on in RFEM 6 align with the results in AWC Technical Report No. 10.

Refer to the links below for fire design of 2D surfaces including cross-laminated timber (CLT). The Fire Design in CSA O86 webinar starts at 34:35.

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Autor

A Eng.ª Cisca é responsável pelo apoio técnico e desenvolvimento de programas para o mercado norte-americano.

Ligações

Referências

NDS 2024. Especificação de dimensionamento nacional para estruturas de madeira. American Wood Council (2024).
Relatório técnico AWC n.º 10 Cálculo da resistência ao fogo de barras e componentes de madeira (2021).

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