ESTRUTURAS DE AÇO

ESTRUTURAS DE AÇO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO #0033

ESTRUTURAS DE AÇO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

 

1.      INTRODUÇÃO

 

Quando pensamos em probabilidade de incêndio estrutural queremos atingir dois principais objetivos necessariamente nesta ordem:

  1. Minimizar risco à vida
  2. Reduzir a perda patrimonial

A principal causa de mortes em incêndios não é o desabamento de elementos construtivos ou queimaduras causadas pelas chamas mas sim a exposição à fumaça tóxica.

Assim grande parte da segurança à vida depende da rápida desocupação do ambiente sendo que o projeto deve analisar detalhes específicos que facilitem a evacuação.

De fato, não sendo possível controlar, no nível desejável, a severidade dos incêndios, os projetos de edificações devem incluir medidas que facilitem o escape ou fugas das pessoas (GOUVEIA, ETRUSCO, 2002).

Perda de resistência dos materiais en função da temperatura

Todos materiais estruturais de uso comum tais como concreto, aço, madeira ou alumínio apresentam profundas alterações em suas propriedades quando sujeitos às altas temperaturas. Uma estrutura submetida a 600°C de aço ou concreto podem chegar a perder cerca de 50% da sua capacidade resistente relativa.

No momento que um incêndio é deflagrado em uma estrutura ela se encontra sob um estado de tensões iniciais e deformações devida a ação dos pesos próprios e sobrecargas.

Estrutura em situação de incêndio

A este estado inicial de tensões vem sobrepor-se um novo estado de tensões decorrentes do aquecimento diferencial a que os elementos ficam submetidos. Este novo estado é variável ao longo do tempo.

A garantia da estabilidade de um elemento estrutural de aço sob a ação do fogo, é verificada por meio do domínio do tempo, da temperatura e da resistência

 

2.      TEMPOS REQUERIDOS DE RESISTÊNCIA AO FOGO EM EDIFICAÇÕES

 

A norma brasileira NBR 14432 estabelece as condições a serem atendidas pelos elementos estruturais (aço, concreto, madeira, etc.). As exigências desta norma são dadas em termos de “Tempo Requeridos de Resistência ao Fogo” (TRRF). O TRRF é o tempo mínimo de resistência ao fogo de um elemento construtivo submetido a um ensaio padronizado com um “incêndio padrão”.  O incêndio-padrão é o modelo de incêndio idealizado para análises experimentais, admitindo-se que a temperatura dos gases quentes no compartimento em chamas obedeça às curvas padronizadas.

Curvas de incêndio padrão em função da massividade

A norma é severa em suas exigências.  Um TRRF de 30 minutos equivale a dizer que a estrutura deve permanecer estável por meia hora enquanto a atmosfera ao seu redor está a aproximadamente a 820°C (1 hora significa 930°C e 2 horas 1030°C).

Aspectos importantes da NBR 14432:2001:

  • Os períodos de resistência ao fogo são baseados na altura da edificação e na sua ocupação.
  • O maior TRRF é de 120 minutos
  • Estão isentas dos requisitos de resistência ao fogo certa variedade de edificações descritas na norma.

 

3.      MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO

 

Segundo (Mesquita, 2013) no domínio temporal a estrutura deve ser projetada para resistir a um tempo que possibilite a fuga em segurança dos usuários e a segurança das equipes de combate a incêndio sem sofrer o colapso.

Este critério é denominado de verificação no domínio da temperatura. Assim, de acordo com Silva (2001), a segurança das estruturas é atendida quando a temperatura atuante nos elementos estruturais de aço é inferior a temperatura que promove o colapso estrutural, ou seja, a temperatura crítica. Para dimensionamento no domínio da resistência são levados em conta o efeito simultâneo das ações que a estrutura esteja submetida em temperatura ambiente com as ações excepcionais (ação do fogo).

A temperatura que a estrutura atinge durante um incêndio depende da relação que existe entre a área superficial exposta ao calor e a massa do perfil. Essa relação se chama massividade.

A NBR 14323:2013 propõe um método simplificado de dimensionamento para a determinação da ação térmica que atinge a estrutura durante a ocorrência de um incêndio na edificação. Com isso é possível calcular o gradiente térmico por meio do fluxo de radiação e convecção que se emanam das chamas.

 

4.      PROTEÇÃO TÉRMICA DAS ESTRUTURAS DE AÇO

 

A maioria das proteções são passivas e utilizam argamassas projetadas de baixa densidade – material de menor custo e maior velocidade de aplicação para atingir o objetivo – ou as tintas intumescentes para essa finalidade.

Argamassas projetadas

As argamassas criam camadas de aproximadamente dois a cinco centímetros de espessura que contêm rochas (como a vermiculita) com elevado grau de isolamento térmico. A aplicação é realizada por meio de equipamentos de projeção pneumática, o que gera um acabamento rústico, porém uniforme.

Já as tintas intumescentes são muito mais caras que as argamassas projetadas porém permitem que os elementos metálicos fiquem expostos. Possuem a aparência de uma pintura convencional mas quando aquecidos acima de 200º C passam por um processo de expansão volumétrica e formam uma espuma isolante.

Tinta intumescente em expansão

 

O tempo de resistência varia de 30 minutos a quatro horas e é determinado pela espessura do material aplicado, dimensionada para cada perfil metálico do projeto, respeitando-se o período de proteção exigido. Quanto maior a espessura, maior o tempo de proteção, dentro dos limites testados para cada produto.

 

5.      REFERÊNCIAS

 

PANNONI, Fábio Domingos. Princípios da Proteção de Estruturas Metálicas em Situação de Corrosção e Incêndio. 5. ed. São Paulo: Gerdau, 2011. 76 p.

GOUVEIA, A. M. C.; ETRUSCO, Paula. Rem: Rev. Esc. Minas vol.55 no.4, Ouro Preto, 2002.

Mesquita, A. (2013). Verificação da Resistência de Estruturas de Aço ao Fogo, Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civl – Ramo de Estruturas, Faculdade de Ciências e Tecnologia / Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, Portugal, 98p.

Silva V.P. (1997). Estruturas de Aço em Situação de Incêndio, Tese de Doutorado, Escola Politécnica, USP, São Paulo, 170p.

NBR 14323. “Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios em Situação de Incêndio – Procedimento”. Rio de Janeiro, 1999.

NBR 14432. “Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos de Edificações – Procedimentos”. Rio de Janeiro, 2000.

 

Daniel Ferraz

http://www.linkedin.com/in/daniel-ferraz

 

 



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