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As estruturas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio

16/05/2018 – Equipe Target

Um prédio na região do Largo do Paissandu, no centro de São Paulo, Edifício Wilton Paes de Almeida, que estava ocupado por moradores sem-teto, desabou, após um incêndio de grandes proporções. Dentro do prédio as habitações eram separadas por chapas de madeira compensada, pelos corredores e apartamentos havia muito material combustível, como madeira, papel, papelão e fiação exposta. Isso facilitou a propagação das chamas rapidamente, acarretando uma temperatura muito elevada, havendo o colapso estrutural do edifício.

A NBR 14323 de 08/2013 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio, com base no método dos estados-limites, estabelece os requisitos para o projeto das estruturas de aço e das estruturas mistas de aço e concreto em situação de incêndio de edificações cobertas pelas NBR 8800 e NBR 14762, conforme os requisitos de resistência ao fogo, prescritos pela NBR 14432 ou legislação brasileira vigente. Os projetos que favoreçam a prevenção ou a proteção contra incêndio, reduzindo o risco de incêndio ou sua propagação, e especialmente facilitando a fuga dos usuários e a operação de combate, podem ter aliviadas as exigências em relação à resistência de sua estrutura ao fogo, conforme previsto na NBR 14432.

Neste enfoque, no Anexo F é apresentado um método para obtenção do tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF), como alternativa aos valores fornecidos pela NBR 14432:2001, (ver Anexo A). Entende-se por projeto em situação de incêndio a verificação da estrutura nos estados-limites últimos aplicáveis em temperatura elevada. O projeto deve evitar o colapso estrutural em condições que prejudiquem a fuga dos usuários da edificação.

Além disso, quando for o caso, deve evitar soluções que prejudiquem a aproximação e o ingresso de pessoas e equipamentos para as ações de combate ao fogo, aumentem o risco de propagação do fogo ou transferência de calor e o risco à vizinhança. Nas estruturas projetadas de acordo com esta norma, não é necessário verificar os estados-limites de serviço. As estruturas projetadas de acordo com esta norma devem ter sido projetadas à temperatura ambiente de acordo com a NBR 8800 ou a NBR 14762, a que for aplicável.

Para situações ou soluções construtivas não cobertas por esta norma, o responsável técnico pelo projeto deve usar um procedimento aceito pela comunidade técnico-científica, acompanhado de estudos para manter o nível de segurança previsto pela NBR 14432. Para situações ou soluções construtivas cobertas de maneira simplificada, o responsável técnico pelo projeto pode usar um procedimento mais preciso com os requisitos mencionados.

Para a elaboração desta norma foi mantida a filosofia da edição anterior, de modo que a esta norma cabe definir os princípios gerais que regem o projeto das estruturas de aço e das estruturas mistas de aço e concreto de edificações em situação de incêndio. As propriedades mecânicas e térmicas apresentadas aplicam-se, em princípio, em temperatura elevada, aos aços estruturais permitidos pela NBR 8800 ou NBR 14762.

Caso algum aço estrutural possua propriedades diferentes das apresentadas, ou fique com propriedades diferentes em virtude de trabalhos realizados para formação ou revestimento de perfis ou composição da estrutura, os valores dessas novas propriedades devem ser utilizados. Tais valores, todavia, devem ser obtidos de literatura aceita cientificamente ou de ensaios. Para a taxa de aquecimento, a tabela abaixo fornece os fatores de redução, relativos aos valores a 20 °C, da resistência ao escoamento do aço das seções sujeitas à flambagem local, em temperatura elevada.

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As propriedades mecânicas e térmicas do concreto de densidade normal e de baixa densidade em temperatura elevada devem ser obtidas da NBR 15200 e do Eurocode 4, Part 1-2, respectivamente. Caso algum concreto possua características diferentes dos concretos cobertos por estas normas, os valores de suas propriedades devem ser obtidos de literatura aceita cientificamente ou de ensaios. O dimensionamento de uma estrutura em situação de incêndio deve ser feito por meio de resultados de ensaios, de acordo com a Seção 7, ou por meio de métodos analíticos de cálculo.

Nesse último caso, podem ser usados os métodos simplificados de dimensionamento, descritos na Seção 8 e na Seção 9, ou um método avançado de dimensionamento, obedecendo-se às diretrizes apresentadas na Seção 10, ou, ainda, uma combinação entre ensaios e métodos analíticos. O dimensionamento por meio de métodos analíticos deve ser feito levando-se em consideração que as propriedades mecânicas do aço e do concreto se debilitam progressivamente com o aumento de temperatura e, como consequência, pode ocorrer o colapso de um elemento estrutural ou ligação como resultado de sua incapacidade de resistir às ações aplicadas.

Os métodos simplificados de dimensionamento descritos na Seção 8 e na Seção 9 se aplicam aos elementos que compõem a estrutura isoladamente. Os métodos avançados de dimensionamento são aqueles em que os princípios da engenharia de segurança contra incêndio são aplicados de maneira realística a situações específicas. Para os estados-limites últimos em situação de incêndio, o esforço resistente de cálculo deve ser determinado usando-se coeficiente de ponderação unitário.

Dessa forma, esse esforço resistente fica com o mesmo valor do esforço resistente nominal correspondente. Assim, nesta norma, por simplicidade, o coeficiente de ponderação da resistência não aparece explicitado na expressão do esforço resistente de cálculo. Os componentes estruturais cobertos por esta norma, envolvidos ou não por material de revestimento contrafogo, podem ter sua resistência ao fogo determinada a partir de resultados de ensaios.

A espessura necessária dos materiais de revestimento contrafogo deve ser obtida a partir de resultados de ensaios. A distribuição de temperatura na seção transversal e ao longo do comprimento dos elementos estruturais de aço deve ser determinada por métodos comprovados cientificamente. Um método simples que pode ser utilizado é fornecido em 8.5. As expressões para obtenção dos valores da capacidade resistente dos elementos estruturais de aço, fornecidas em 8.4, se aplicam à situação em que a distribuição de temperatura na seção transversal seja uniforme.

No caso de ser adotada a exposição ao incêndio-padrão, essas expressões podem também ser empregadas, de forma conservadora, quando se tem uma distribuição não uniforme, com os fatores de redução da resistência ao escoamento e do módulo de elasticidade correspondendo à maior temperatura da seção transversal, exceto quando indicado para alguma situação específica. Nas estruturas de pequena deslocabilidade, os esforços solicitantes de cálculo podem ser obtidos por meio de análise estrutural global elástica linear, com as propriedades dos materiais à temperatura ambiente, obedecendo-se 8.2.2. Deve ser considerado o efeito local decorrente da não linearidade geométrica (efeito P – δ). Nessas estruturas, os efeitos das imperfeições iniciais podem ser desprezados.

Nas estruturas de média e grande deslocabilidades, os esforços solicitantes de cálculo devem ser determinados usando-se os procedimentos da NBR 8800, com as propriedades dos materiais à temperatura ambiente, obedecendo-se 8.2.2. A classificação das estruturas quanto à sensibilidade a deslocamentos laterais deve ser feita à temperatura ambiente, conforme a NBR 8800.

O comprimento de flambagem para o dimensionamento em situação de incêndio pode ser determinado como no dimensionamento à temperatura ambiente. Entretanto, os pilares contínuos que se comportam como elementos contraventados dos andares intermediários de edifícios de vários andares podem ser considerados com a rotação perfeitamente impedida abaixo e acima do compartimento incendiado, desde que a resistência ao fogo dos componentes que isolam esse compartimento não seja menor que a resistência ao fogo do pilar.

Os pilares do primeiro pavimento devem ser considerados com rotação impedida acima do compartimento incendiado (na base, deve ser adotado o tipo de apoio efetivamente existente). Os pilares do último pavimento devem ser considerados com rotação impedida apenas abaixo do compartimento incendiado. Pode-se dispensar a verificação das ligações entre elementos estruturais de aço em situação de incêndio, se elas forem envolvidas por material de revestimento contrafogo com a maior espessura entre aquelas dos elementos estruturais conectados (se todos os elementos conectados puderem ficar sem material de revestimento contrafogo, a ligação também pode ficar nessa condição).

FONTE: Equipe Target

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