As estruturas de edifícios em situação de incêndio

fogo

Hayrton Rodrigues do Prado Filho –

O concreto é um material composto, cujos diferentes constituintes não reagem da mesma forma diante das altas temperaturas, o que torna o efeito do fogo um grave problema. Isso ocorre também nas estruturas mistas de concreto e aço.

Um edifício de 24 andares no centro de São Paulo, construído com concreto e aço, desabou depois de sofrer um incêndio. Concluído em 1966, o prédio já abrigou a Polícia Federal, o INSS e está abandonado há pelo menos 17 anos. Ocupado, foi perdendo suas características estruturais, materiais combustíveis espalhados pelos andares, sem nenhuma manutenção, até ocorrer a tragédia.

O aumento da temperatura dos elementos estruturais, decorrentes da ação térmica devido aos incêndios, causa alterações na micro e na macroestrutura do concreto. A elevação gradual de temperatura provoca efeitos distintos no concreto e nas argamassas, verificando-se alteração na coloração, perda de resistência mecânica, esfarelamento superficial, fissuração até a própria desintegração da estrutura. Dentre as causas que podem levar uma estrutura sujeita a altas temperaturas ao colapso, estão a temperatura máxima atingida, o tempo de exposição, o traço de concreto, o tipo de estrutura, o elemento estrutural e a velocidade de resfriamento. O tempo de exposição e a velocidade de resfriamento estão diretamente associados ao ciclo típico de um incêndio. As estruturas de edifícios em situação de incêndio

Com base no método dos estados limites, NBR 14323 de 08/2013 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios em situação de incêndio estabelece os requisitos para o projeto das estruturas de aço e das estruturas mistas de aço e concreto em situação de incêndio e 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.

Na norma, está disponível toda uma simbologia, constituída de símbolos base (mesmo tamanho e no mesmo nível do texto corrente) e símbolos subscritos. Os símbolos base utilizados com mais frequência encontram-se estabelecidos em 4.1 e os símbolos subscritos em 4.2. A simbologia geral encontra-se estabelecida nesta seção e a simbologia mais específica de algumas partes dessa norma é apresentada nas seções pertinentes, com objetivo de simplificar a compreensão e, portanto, a aplicação dos conceitos estabelecidos.

As propriedades mecânicas e térmicas apresentadas respectivamente em 5.1.1 e 5.1.2 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. 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.

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.

Conheça algumas questões relacionadas a essa norma GRATUITAMENTE no Target Genius Respostas Diretas:

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?

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.
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.

Concreto.gif

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.

Uma contradição prejudicial ao desenvolvimento urbano

Luiz Augusto Pereira de Almeida

O incêndio e desabamento do Edifício Wilton Alves de Almeida, no Largo do Paissandu, uma tragédia na madrugada do Dia do Trabalho na cidade de São Paulo, pode ser considerada uma combinação do crescimento populacional das cidades, da falta de planejamento urbano, da tolerância com ocupações irregulares e dos obstáculos enfrentados por muitos empreendimentos habitacionais sustentáveis. Esses problemas, crônicos do Brasil, somam-se num emaranhado de contradições, resultando em graves consequências sociais, ambientais e econômicas.

Na contramão das tendências mundiais e das recomendações do Programa das Nações Unidas para Assentamentos Humanos (ONU-Habitat), nosso país carece de adequado planejamento de curto, médio e longo prazo para a expansão das cidades, cujo crescimento tem sido implacável e, ao mesmo tempo, desordenado. Exemplo disso encontra-se na capital paulista, cenário do triste episódio de 1º de maio: a própria prefeitura calcula haver um déficit de 370 mil moradias na cidade, uma demanda que se acumula há décadas.

Ao invés de nossos legisladores anteciparem-se ao crescimento urbano, estabelecendo políticas públicas que fomentem e facilitem a produção de habitações, sejam elas populares ou não, constatamos que, cada vez mais, se burocratizam os processos de aprovação e se elitiza o solo urbano. Assim, a tão sonhada casa própria fica cada vez mais distante.

Com esse vácuo urbano/habitacional, principalmente no segmento de baixa renda, surgem organizações e movimentos juridicamente inexistentes, oferecendo a ocupação ilegal como alternativa. Resultam daí, por exemplo, os mais de 70 edifícios irregularmente ocupados no centro da maior cidade brasileira, nos quais, em sua grande maioria, muito provavelmente, deve haver riscos semelhantes aos que culminaram com o desabamento do “Wilton Alves de Almeida”.

O centro da cidade de São Paulo tem área de 26 quilômetros quadrados e engloba os bairros da Bela Vista, Bom Retiro, Cambuci Consolação, Liberdade, República, Sé e Santa Cecília. Trata-se de uma região com localização estratégica, de fácil acesso e rica em infraestrutura de saneamento, transporte, comércio e serviços. Ou seja, um local ideal e barato para o poder público planejar um crescimento habitacional, seja ele de alta, média ou baixa renda.

Poderíamos, em poucos anos, ter uma oferta expressiva de imóveis na região, caso as políticas públicas para se empreender ali fossem mais convidativas. A outorga onerosa já se mostrou um valioso instrumento para a prefeitura, como fonte de receitas.

No centro, ela deveria ser ampliada, aplicando-se os recursos em habitação social na mesma região. Por exemplo, deveríamos ter gabaritos de altura muito mais generosos. Por que não repetir exemplos como os do Edifício Itália ou do Martinelli, cujo potencial construtivo chegou a 17 vezes a área do terreno? Por que não incentivarmos prédios de 50, 60, 70 andares? Quando visitamos Manhattan, em Nova York, ficamos impressionados e admirados com o porte das edificações. Lá, o potencial construtivo chega a 30, quando aqui o máximo é de quatro vezes. É preciso lembrar que o escasso é caro. Se não tivermos mecanismos que promovam farta produção e oferta de imóveis, dificilmente os preços serão reduzidos e o déficit habitacional, mitigado.

Paradoxalmente, enquanto testemunhamos diariamente os problemas relativos às ocupações ilegais, observamos a intolerância, barreiras e críticas a inúmeros projetos social, ambiental e economicamente sustentáveis, que preveem a devida infraestrutura para moradia, água, esgoto, saúde e educação.

Devido a alegadas razões de ordem urbanística ou ambiental, onde muitos se instalam de modo ilegal e desordenado, os regularmente constituídos não conseguem dar andamento a empreendimentos legalmente aprovados e já licenciados. Alguns destes chegam a ser paralisados, por força de discussões judiciais, seja na esfera ambiental ou por interpretação legal.

No Brasil, proliferam as práticas ilegais de invasões de terras e até de edifícios, bem como a burocracia e insegurança jurídica para se empreender regularmente e a longo prazo no setor imobiliário. É uma contradição prejudicial ao desenvolvimento urbano sustentável.

Luiz Augusto Pereira de Almeida é membro do conselho consultivo do Secovi.



Categorias:Normalização

Tags:, , , , , ,

Deixe uma resposta

%d blogueiros gostam disto: