QUALIDADE – Notícias

19/04/2018

A qualidade das estruturas de concreto em situação de incêndio

Da Redação

 

O projeto de estruturas de concreto à temperatura ambiente deve atender aos requisitos da NBR 6118. O projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio tem por base a correlação entre o comportamento dos materiais e da estrutura à temperatura ambiente (considerada próxima a 20 °C) com o que ocorre em situação de incêndio. Os objetivos gerais da verificação de estruturas em situação de incêndio são: limitar o risco à vida humana; limitar o risco da vizinhança e da própria sociedade; limitar o risco da propriedade exposta ao fogo.

A NBR 15200 de 04/2012 - Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio estabelece os critérios de projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio e a forma de demonstrar o seu atendimento, conforme requisitos de resistência ao fogo estabelecidos na NBR 14432. Aplica-se às estruturas de concreto projetadas para edificações de acordo com a NBR 6118. Aplica-se às estruturas de concretos normais, identificadas por massa específica seca maior do que 2.000 kg/m³, não excedendo 2 800 kg/m³, do grupo I de resistência (C20 a C50), conforme classificação da NBR 8953. Para concretos do grupo II de resistência, conforme classificação da NBR 8953, podem ser empregadas as recomendações do Eurocode 2, Part 1.2.

Para estruturas ou elementos estruturais pré-moldados ou pré-fabricados de concreto aplicam-se os requisitos das normas brasileiras específicas. Na ausência de norma brasileira específica, aplicam-se as recomendações desta norma. Para situações não cobertas por esta norma ou cobertas de maneira simplificada, o responsável técnico pelo projeto pode usar procedimentos ou normas internacionais aplicáveis aceitos pela comunidade tecnocientífica, desde que demonstrado o atendimento ao nível de segurança previsto por esta norma.

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Qual seria a ação correspondente ao incêndio?

Quais as dimensões mínimas para vigas biapoiadas e vigas contínuas ou vigas de pórticos?

Quais as dimensões mínimas para lajes nervuradas simplesmente apoiadas?

Qual seria o método do tempo equivalente?

Quais são as propriedades térmicas do concreto?

Qual seria o valor do fluxo de calor?

Considera-se que os objetivos estabelecidos são atingidos se for demonstrado que a estrutura mantém as funções corta-fogo e de suporte. Os requisitos descritos estão inseridos num conjunto maior de requisitos gerais de proteção contra incêndio que compreende: reduzir o risco de incêndio; controlar o fogo em estágios iniciais; limitar a área exposta ao fogo (compartimento corta-fogo); criar rotas de fuga; facilitar a operação de combate ao incêndio; evitar ruína prematura da estrutura, permitindo a fuga dos usuários e as operações de combate ao incêndio.

As edificações de grande porte, sobretudo mais altas ou contendo maior carga de incêndio, devem atender a exigências mais severas para cumprir com os requisitos gerais. Projetos que favoreçam a prevenção ou a proteção contra incêndio, em termos desses requisitos gerais, 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, ou seja, o método do tempo equivalente conforme detalhado no Anexo A.

As duas funções estabelecidas devem ser verificadas sob combinações excepcionais de ações, no estado-limite último, de modo que são aceitáveis plastificações e ruínas locais que não determinem colapso além do local. A NBR 14432 define, em função das características da construção e do uso da edificação, as ações que devem ser consideradas para representar a situação de incêndio.

Como plastificações, ruínas e até colapsos locais são aceitos, a estrutura só pode ser reutilizada após um incêndio se for vistoriada, tiver sua capacidade remanescente verificada e sua recuperação for projetada e executada. Essa recuperação pressupõe o atendimento de todas as capacidades últimas e de serviço exigidas para a condição de uso da estrutura antes da ocorrência do incêndio ou para uma eventual nova condição de uso.

A verificação prevista pode eventualmente concluir que não existe necessidade de recuperação da estrutura, se o incêndio ter sido pequena severidade ou se a estrutura tiver proteção superabundante. As propriedades dos materiais variam conforme a temperatura, θ, a que são submetidos por ação do fogo.

A resistência à compressão do concreto decresce com o aumento da temperatura, conforme mostrado na figura, podendo ser obtida pela seguinte equação: fc,q = kc, q fck, onde fck é a resistência característica à compressão do concreto à temperatura ambiente; kc, q é o fator de redução da resistência do concreto na temperatura q, conforme tabela 1.

 

 

Para concretos preparados predominantemente com agregados silicosos, a tabela fornece a relação entre a resistência à compressão do concreto submetido a diferentes temperaturas (fc,θ) e a resistência característica à compressão do concreto à temperatura ambiente (fck). Para valores intermediários de temperatura pode ser feita interpolação linear.

Para concretos preparados com outros agregados ou massas específicas diferentes daquelas indicadas na tabela 1, deve ser consultado o Eurocode 2, Part 1-2. Conforme estabelecido na NBR 14432, a ação correspondente ao incêndio pode ser representada por um intervalo de tempo de exposição ao incêndio-padrão (definido na NBR 14432, de acordo com a NBR 5628).

Esse intervalo de tempo chamado tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) é definido nesta norma a partir das características da construção e do seu uso. O calor transmitido à estrutura nesse intervalo de tempo (TRRF) gera em cada elemento estrutural, em função de sua forma e exposição ao fogo, certa distribuição de temperatura.

Esse processo conduz à redução da resistência dos materiais e da capacidade dos elementos estruturais, além da ocorrência de esforços solicitantes decorrentes de alongamentos axiais restringidos ou de gradientes térmicos. Como com o aquecimento, a rigidez das peças diminui muito e a capacidade de adaptação plástica cresce proporcionalmente, os esforços gerados pelo aquecimento podem, em geral, ser desprezados.

Casos especiais em que essa hipótese precise ser verificada devem atender ao disposto em 8.5. Para o método tabular, basta atender às dimensões mínimas apresentadas nas Tabelas 4 a 12 (disponíveis na norma), em função do tipo de elemento estrutural e do TRRF, respeitando-se as limitações indicadas. Essas dimensões mínimas devem sempre respeitar também a NBR 6118.

Essas dimensões mínimas são normalmente: a largura das vigas, a espessura das lajes, as dimensões das seções transversais de pilares e tirantes e, principalmente, a distância entre o eixo da armadura longitudinal e a face do concreto exposta ao fogo (c1). Para valores intermediários de dimensões pode ser feita interpolação linear.

Os ensaios mostram que em situação de incêndio as peças de concreto rompem usualmente por flexão ou flexocompressão e não por cisalhamento. Por isso, considera-se apenas a armadura longitudinal nesse critério. Os valores de c1 apresentados em todas as tabelas referem-se a armaduras passivas. No caso de elementos protendidos, os valores de c1 para as armaduras ativas são determinados acrescendo-se 10 mm para barras e 15 mm para fios e cordoalhas.

No caso de armaduras ativas pós-tracionadas (sem aderência), as cabeças de protensão devem ser protegidas de forma que em situação de incêndio não haja perda de protensão. Não é permitida a consideração do revestimento na determinação das dimensões mínimas da seção transversal de pilares e lajes lisa ou cogumelo. Para outros elementos, não há essa restrição.

É permitida a consideração do revestimento no cálculo das distâncias c1, respeitadas as seguintes prescrições: revestimentos aderentes de argamassa de cal e areia (aderência à tração de acordo com a NBR 13528) têm 67 % de eficiência relativa ao concreto; revestimentos de argamassa de cimento e areia aderentes (aderência à tração de acordo com a NBR 13528) têm 100% de eficiência relativa ao concreto; revestimentos protetores à base de gesso, vermiculita ou fibras com desempenho equivalente podem ser empregados, desde que sua eficiência e aderência na situação de incêndio sejam demonstradas experimentalmente.

Os métodos avançados de cálculo devem considerar pelo menos: combinação de ações em situação de incêndio composta rigorosamente com base na NBR 8681; esforços solicitantes de cálculo, acrescidos dos efeitos das deformações térmicas restringidas, desde que calculados por modelos não lineares capazes de considerar as profundas redistribuições de esforços que ocorrerem; esforços resistentes, que devem ser calculados considerando as distribuições de temperatura conforme o TRRF.

Ambas as distribuições, de temperatura e de resistência, devem ser rigorosamente calculadas considerando as não linearidades envolvidas. A verificação da capacidade resistente deve respeitar o que estabelece a NBR 6118. A determinação da distribuição e temperatura na estrutura e a verificação do isolamento térmico podem ser feitas analiticamente por programas que considerem adequadamente a distribuição de temperatura na edificação.

Os programas utilizados devem ser validados, ser de uso consagrado internacionalmente ou ser avalizados por ensaios experimentais em estruturas. O atendimento aos requisitos de estanqueidade, quando exigidos, pode ser feito por ensaios experimentais do elemento que deve apresentar função corta-fogo, em escala reduzida (amostra do material ou sistema), de acordo com a NBR 5628.

Como método experimental, em casos especiais, pode-se considerar a resistência ao fogo superior à calculada com base nesta norma, desde que justificada por ensaios, conforme NBR 5628. O dimensionamento por meio de resultados de ensaios pode ser feito em ensaios realizados em laboratório nacional ou em laboratório estrangeiro, de acordo com norma brasileira específica ou de acordo com norma ou especificação estrangeira, respeitando os critérios de similitude aplicáveis ao caso.

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