A classificação da resistência ao fogo de elementos construtivos

Equipe Target

NBR 16945 de 05/2021 – Classificação da resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações

A NBR 16945 de 05/2021 – Classificação da resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações especifica o procedimento de classificação da resistência ao fogo de elementos construtivos, utilizando dados obtidos nos ensaios de resistência ao fogo, de controle de fumaça e outros ensaios complementares, que estão no âmbito do campo direto de aplicação do método de ensaio apropriado. Esta norma também inclui classificação com base na aplicação ampliada de resultados de ensaio.

Abrange os seguintes elementos: os elementos estruturais sem função de compartimentação: paredes; pisos; tetos; vigas; pilares; sacadas; passarelas; e escadas. Inclui os elementos estruturais com função de compartimentação, com ou sem partes envidraçadas: paredes; pisos; tetos; e pisos elevados. Incorpora os produtos e sistemas de proteção de elementos estruturais, como forros sem resistência ao fogo independente; revestimentos e painéis, sem resistência ao fogo independente, para proteção de elementos estruturais sem resistência ao fogo independente.

Abrange os elementos não estruturais, com ou sem partes envidraçadas, como as paredes e divisórias internas; fachadas cortina e paredes externas; forros com resistência ao fogo independente; pisos elevados; portas e vedadores para compartimentação, juntamente aos seus dispositivos de fechamento; portas e vedadores para controle de fumaça; os sistemas de esteiras transportadoras e respectivos vedadores; as selagens de aberturas de passagem de instalações; as selagens perimetrais e de juntas; dutos e shafts; e as chaminés.

A segurança contra incêndio nas edificações depende fortemente do controle da propagação do fogo e fumaça entre ambientes e da preservação da capacidade portante de elementos estruturais, durante uma situação de incêndio. Estas questões são amplamente contempladas considerando o emprego nas edificações, de modo seletivo, de elementos construtivos dotados de resistência ao fogo.

Para tanto, toma-se como referência um parâmetro, que caracteriza os elementos construtivos, denominado resistência ao fogo, determinado por meio de ensaios e definido em termos do tempo em minutos. No ensaio, submete-se um corpo de prova representativo do elemento construtivo a uma elevação de temperatura, característica de incêndio e determina-se o tempo de resistência ao fogo por meio da falha de atendimento de critérios específicos de avaliação.

O objetivo desta norma é definir um procedimento harmonizado de classificação da resistência ao fogo de elementos construtivos. Interpreta-se os requisitos funcionais para os diferentes grupos de elementos construtivos e explica-se o método para se obter as suas classificações, com base nos resultados de ensaios ou aplicação ampliada de resultados de ensaio para elementos construtivos específicos.

A proposta de classificação apresentada é identificada por siglas, cada qual relacionada a uma característica importante do comportamento de resistência ao fogo de elementos construtivos. A resistência ao fogo dos elementos de construção deve ser avaliada em ensaios de resistência ao fogo que desenvolvem temperaturas segundo uma ou mais curvas.

Ao longo desta norma, são indicadas situações em que curvas específicas devem ser usadas. Algumas curvas estão associadas a classificações adicionais de resistência ao fogo. Os ensaios de resistência ao fogo devem ser realizados seguindo procedimentos próprios a cada elemento construtivo. Os métodos de ensaio para cada elemento estão definidos na Seção 7.

A curva-padrão de temperatura é a curva usada na maioria dos ensaios de resistência ao fogo, de acordo com a NBR 16965. A curva-padrão relaciona tempo e temperatura por meio da equação abaixo. Essa relação deve ser considerada ao longo de toda a extensão do ensaio: T = 345 log (8t + 1) + 20, onde T é a temperatura, expressa em graus Celsius (°C); t é o tempo, expresso em minutos (min).

A curva de crescimento lento é usada para os casos em que se espera que o desempenho de um elemento se altere mais negativamente durante a fase de crescimento do incêndio. É particularmente importante para elementos cujo bom desempenho dependa de altas taxas de incremento de temperatura abaixo dos 500 °C, como observado na curva-padrão de temperatura.

Os produtos com propriedades reativas e intumescentes obtêm suas classificações mais facilmente com a curva-padrão. É, portanto, essencial realizar os ensaios com a curva de crescimento lento em elementos que possuam esses tipos de produtos. Em ensaios com a curva de incêndio seminatural, a temperatura dos gases adjacentes a um forro rebaixado deve atingir 1.000 °C entre 10 min a 20 min do início do ensaio.

Devido à dificuldade de se atingir esses valores em fornos convencionais, o ataque térmico pode ser simulado por meio de um incêndio em um engradado de madeira de baixa densidade. O incêndio seminatural produz um impacto direto das chamas, com alta capacidade de transferência de calor convectivo, que não é reproduzido em ensaios de forno usando a curva-padrão de temperatura.

É mais apropriado para membranas leves de proteção, suspensas horizontalmente e que possuam baixa inércia térmica. Algumas avaliações precisam ser feitas em temperatura constante, a fim de se qualificar propriedades específicas de um elemento construtivo. A temperatura depende especificamente do tipo de elemento sendo ensaiado.

A taxa de incremento para que cada temperatura seja atingida deve estar especificada no respectivo método de ensaio. A seguir, podem ser encontradas as temperaturas constantes usadas para diversas situações de ensaio: 20 °C para verificação da capacidade de controle de fumaça de portas à temperatura ambiente; 200 °C para verificação da capacidade de controle de fumaça de portas nessa temperatura; 500 °C para verificação do desempenho de pisos elevados; 1.000 °C para verificação da resistência ao fogo no interior de chaminés e elementos relacionados.

A classificação harmonizada da resistência ao fogo depende da avaliação dos critérios principais de capacidade portante, integridade, isolação térmica e redução da radiação térmica do elemento construtivo em questão. Critérios adicionais e específicos, indicados nesta norma, também podem ser avaliados.

O atendimento de cada critério pode se dar por períodos de tempo diferentes, podendo caracterizar um tempo de resistência ao fogo para cada critério. Esta Seção detalha os critérios integrantes da classificação harmonizada, bem como os respectivos métodos de verificação de atendimento por determinado período de tempo. Quando um critério puder ter mais de uma definição diferente ou tipo de desempenho, seções posteriores identificarão as definições específicas aplicáveis.

A capacidade portante é a capacidade do elemento construtivo de suportar a exposição ao fogo, em uma ou mais faces, por um determinado período de tempo, preservando sua estabilidade estrutural. A avaliação desse critério está ligada à não ocorrência de colapso e depende do tipo de elemento em questão.

A seguir, encontram-se as variantes possíveis para análise: para elementos carregados por flexão, como lajes e tetos, deve-se avaliar a taxa de deflexão e a deflexão real; para elementos carregados axialmente, como pilares e paredes, deve-se avaliar a taxa de deformação axial e a deformação axial real; para pisos elevados, o colapso é observado quando o elemento perder a capacidade de suportar a carga aplicada, isto é, quando o próprio piso ou um dos seus elementos de apoio entrarem em colapso.

A integridade é a capacidade do elemento construtivo de suportar a exposição ao fogo em um lado apenas, por um determinado período de tempo, sem que haja a transmissão do fogo para o outro lado, avaliada pela ocorrência de trincas ou aberturas que excedam determinadas dimensões, pela passagem de quantidade significativa de gases quentes ou chamas, ou pela falha dos mecanismos de travamento no caso de elementos móveis, como portas e vedadores. A avaliação desse critério está ligada à ocorrência dos seguintes eventos: fissuras ou aberturas acima de um determinado limite; ignição de um chumaço de algodão do outro lado do elemento e o limite de tempo para verificação da ignição é de 30 s; e chamas persistentes no lado não exposto ao aquecimento.

O critério da integridade deve ser avaliado pela ocorrência dos três eventos apresentados anteriormente, registrando-se o tempo em que a falha ocorreu em cada evento. O solicitante do ensaio também tem a opção de escolher quando deseja parar o ensaio de acordo com o nível de integridade que deseja garantir ao seu elemento.

A classificação do critério da integridade (E) deve considerar se o elemento também é classificado pelo critério da isolação térmica (I), descrito abaixo. Nos elementos construtivos classificados em ambos os critérios de integridade e isolação térmica, o valor da resistência ao fogo pelo critério da integridade será determinado pela ocorrência de qualquer um dos três eventos descritos anteriormente.

Em elementos em que o critério de isolação térmica não precise ser atendido, o valor da resistência ao fogo pelo critério da integridade pode ser determinado somente pela ocorrência de abertura de fissuras ou pelo aparecimento de chamas persistentes no lado não exposto ao aquecimento. A falha do critério de capacidade portante acarreta imediatamente na falha do critério de integridade para o mesmo período de resistência ao fogo.

Alguns elementos necessitam que a integridade seja avaliada por meio da ocorrência de mais eventos ou por meio de outros ensaios, diferentes dos citados neste item. Nestas situações, a metodologia de ensaio apropriada será ditada por normas específicas.

A isolação térmica é a capacidade do elemento construtivo de compartimentação de suportar a exposição ao fogo em um lado apenas, por um determinado período de tempo, contendo a transmissão do fogo para o outro lado, causada pela condução de calor em quantidade suficiente para ignizar materiais em contato com a sua superfície protegida e, também, a capacidade de prover uma barreira ao calor, que proteja as pessoas próximas à superfície oposta ao fogo durante o período de classificação de resistência ao fogo.

Quando um elemento for avaliado considerando diferentes níveis de desempenho térmico, associado a distintas áreas discretas ou a componentes do elemento ensaiado, sua classificação como um todo deve ser feita com base no menor tempo no qual a elevação de temperatura máxima ou média seja atingida em qualquer uma destas áreas. A falha do critério de integridade ou de capacidade portante acarreta imediatamente na falha do critério de isolação térmica para o mesmo período de resistência ao fogo.

FONTE: Equipe Target