RC beams with rectangular openings in case of fire

Abstract Openings in reinforced concrete (RC) beams may be required due to building installations (electrical, water, etc.). They weaken its cross-sectional area and, in case of fire, can increase the thermal field of the structure. NBR 15200 does not consider this. The paper evaluated the influence of rectangular openings on the Fire Resistance Rating (FRR) of RC beams by the Simplified Method of NBR 15200. This method combines a non-linear thermal analysis (isotherms) with the evaluation of the flexural strength of the beams using a manual design calculation method. The thermal field were obtained by a thermal model solved by finite element analysis (FEA) with Abaqus software. Thermal parameters of NBR 15200 were used. This FRR was compared with equivalent beams without openings solved by the Tabular Method of NBR 15200. Twelve 60 cm high beams with different widths and dimensions of openings were studied. Beams with openings had a FRR up to 60 min lower than the equivalent beam without openings. The larger the size of the rectangular opening, the greater the mechanical degradation of the beam in fire. NBR 15200 Tabular Method proved to be unsafe in this case. Prescriptions for beams with openings must be shown in NBR 15200. Resumo As aberturas e furos em vigas de concreto são corriqueiramente exigidas em virtude das instalações prediais (de água, elétrica, etc). Elas fragilizam a seção e, em situação de incêndio, podem amplificar o campo térmico do elemento estrutural. A NBR 15200 não faz menção à essa situação. Este estudo avaliou a influência de aberturas retangulares no Tempo de Resistência ao Fogo (TRF) de vigas de concreto pelo Método Simplificado da NBR 15200. O método combina a definição de uma análise térmica não linear (isotermas) com o cálculo manual da resistência a flexão destas vigas. As isotermas foram obtidas por um modelo térmico resolvido pela teoria dos elementos finitos com auxílio do software Abaqus. Os resultados foram comparados com o TRF obtido em vigas sem aberturas pelo Método Tabular normatizado. Doze vigas de 60 cm de altura e com diferentes larguras e dimensões de aberturas foram avaliadas. As vigas com aberturas tiveram um TRF até 60 min inferior às sem aberturas. Quanto maior a dimensão da abertura, tanto maior foi a degradação mecânica da viga ao incêndio. O Método Tabular se mostrou inseguro nessa circunstância. Prescrições a vigas com aberturas devem ser apresentadas na NBR 15200.