Proteção de Estruturas Metálicas Frente ao Fogo. Fabio Domingos Pannoni, Ph.D.

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1 Proteção de Estruturas Metálicas Frente ao Fogo Fabio Domingos Pannoni, Ph.D.

2 Tópicos Abordados Estruturas em situação de incêndio Introdução: dinâmica de incêndio NBR 14432:2000 Isenções Métodos de cálculo: NBR & NBR Materiais de proteção térmica 2

3 3 Proteção Contra Fogo

4 Proteção Contra Fogo Como nasceu proteção térmica de estruturas metálicas? Nasceu com a revolução industrial, na Inglaterra, nas tecelagens Charles Bage, em 1796, projetou o chamado edifício à prova de incêndios. O ferro substituiu as vigas e pilares de madeira, e utilizando arcos de tijolos na construção dos pisos EUA: The Home Insurance, em Chicago (1885) 4

5 Proteção Estrutural Contra Incêndio Fundamentos da segurança contra incêndio Objetivos da segurança contra incêndio Possibilitar a fuga dos ocupantes da edificação em condições de segurança A segurança das operações de combate ao incêndio Regra no. 1: Segurança contra incêndio A minimização de danos às edificações adjacentes e à infraestrutura pública objetiva, primordialmente, salvaguardar as vidas dos ocupantes da edificação 5

6 Introdução Segurança contra incêndio é algo mais geral do que estruturas em situação de incêndio! 6

7 Proteção Estrutural Contra Incêndio Todos os materiais estruturais perdem resistência e rigidez com a elevação de temperatura 7

8 8 Proteção Estrutural Contra Incêndio

9 9 Proteção Estrutural Contra Incêndio

10 10 Proteção Estrutural Contra Incêndio

11 11 Proteção Estrutural Contra Incêndio

12 12 Proteção Estrutural Contra Incêndio

13 Proteção Estrutural Contra Incêndio Regra no. 2: Todos os materiais de engenharia perdem resistência e rigidez com o acréscimo de temperatura causado pelo incêndio 13

14 14 Proteção Estrutural Contra Incêndio

15 15 Proteção Estrutural Contra Incêndio

16 16 Proteção Estrutural Contra Incêndio

17 Proteção Estrutural Contra Incêndio T, ( C) Tempo (s) T T 0 = 345log(8t + 1) {t em minutos} 576

18 Proteção Estrutural Contra Incêndio Resistência ao fogo é o tempo em que um elemento construtivo continuará a desenvolver suas funções, sob condições especificadas 18

19 Proteção Estrutural Contra Incêndio A metodologia de ensaios laboratoriais considera: Temperatura uniforme... Componentes totalmente carregados... Não há redistribuição de esforços... A temperatura do forno não decresce... Regra no. 3: Ensaios em fornos não simulam incêndios reais! Estaríamos exagerando? 19

20 Proteção Estrutural Contra Incêndio NBR Madeira Eurocode Dimensionamento por ensaios Método simplificado Aço NBR Concreto NBR Regra no. 4: Existem vários caminhos para Métodos baseados em análise de risco Métodos do tempo equivalente tratar do tema! Métodos avançados Projeto de Engenharia de Segurança Contra Incêndio 20

21 Proteção Estrutural Contra Incêndio Esta Norma estabelece as condições a serem atendidas pelos elementos estruturais e de compartimentação que integram os edifício para que, em situação de incêndio, seja evitado o colapso estrutural Concreto, aço, madeira, etc. 21

22 22 Proteção Estrutural Contra Incêndio

23 Proteção Estrutural Contra Incêndio ISENÇÕES IMPORTANTES Edificações cuja área seja menor ou igual a 750m 2 Edificações com até 2 pavimentos com área menor ou igual a m 2 e que possuam carga de incêndio específica MJ/m 2 Centros esportivos (estádios, ginásios, piscinas com arquibancadas, arenas), estações e terminais de passageiros (estações rodoferroviárias, aeroportos, estações de transbordo) e construções provisórias (circos e assemelhados) com altura 23 m, exceto as regiões de ocupação distinta Regra no. 5: Conheça as isenções! Garagens sem acesso público e sem abastecimento (garagens automáticas), garagens com acesso de público e sem abastecimento, com altura 30 m, abertas lateralmente, com estrutura... que atenda às condições construtivas do Anexo D (vigas principais e secundárias devem ser construídas como vigas mistas, utilizando-se conectores de cisalhamento...) Edificações térreas: 23 Galpão industrial com carga especif. de incêndio MJ/m 2 Depósito com carga específica de incêndio MJ/m 2 (estarão isentos, para qualquer carga específica de incêndio, desde que providas de chuveiros automáticos ou se tiverem área total m 2, com pelo menos duas fachadas de aproximação que perfaçam, no mínimo, 50% do perímetro)

24 Proteção Estrutural Contra Incêndio Dimensionamento por ensaios Carta de cobertura Regra no. 6: Exija produtos & aplicadores certificados! 24

25 Proteção Estrutural Contra Incêndio Dimensionamento por ensaios Carta de cobertura 1000 Temperatura ( C) Desprotegido ISO 834 Protegido

26 Proteção Estrutural Contra Incêndio Dimensionamento por ensaios Carta de cobertura 26

27 Proteção Estrutural Contra Incêndio Dimensionamento por ensaios Carta de cobertura 27

28 Materiais de Proteção Concreto moldado in loco, concreto pré-moldado e concreto celular autoclavado tem sido utilizados como proteção térmica desde os primórdios da construção em aço

29 Materiais de Proteção O concreto normal é um material pesado, com grande capacidade térmica, absorvendo, portanto, grande quantidade de calor

30 Materiais de Proteção

31 Materiais de Proteção

32 Materiais de Proteção

33 Materiais de Proteção

34 Materiais de Proteção Instrução Técnica 08/04 (CBESP) Anexo B Resistência ao Fogo Para Alvenarias

35 Materiais de Proteção Argamassas projetadas 35

36 Materiais de Proteção Fibra projetada 36

37 Materiais de Proteção Fibra projetada 37

38 Materiais de Proteção Argamassa projetada 38

39 Materiais de proteção Argamassa projetada

40 Materiais de proteção Argamassa projetada

41 Materiais de proteção Argamassa projetada

42 Materiais de proteção Argamassa projetada

43 Materiais de proteção Argamassa projetada

44 Materiais de proteção Argamassa projetada

45 Materiais de Proteção Argamassa projetada 45

46 Materiais de Proteção Produtos existentes no mercado nacional:

47 Materiais de Proteção Materiais rígidos ou semi-rígidos 47

48 Materiais de Proteção Lã de rocha (basáltica)

49 Materiais de Proteção Lã de rocha (basáltica)

50 50 Materiais de Proteção

51 51 Materiais de Proteção

52 Materiais de Proteção Lã de rocha (basáltica)

53 Materiais de Proteção Gesso acartonado ( rosa )

54 Materiais de Proteção Produtos existentes no mercado nacional:

55 Materiais de Proteção Revestimentos intumescentes 55

56 Materiais de Proteção Revestimentos intumescentes

57 57 Materiais de Proteção

58 58 Materiais de Proteção

59 Materiais de Proteção

60 Materiais de Proteção Revestimentos intumescentes 60

61 Materiais de Proteção Produtos encontrados no mercado nacional:

62 Proteção Estrutural Contra Incêndio Regra no. 7: Escolha o material de proteção adequado à obra 62

63 Proteção Estrutural Contra Incêndio Dimensionamento simplificado Elementos de aço simples q l x x q. l Q y y q rc t onde: l é a condutividade térmica do aço Q é o calor gerado internamente por unidade de volume e tempo r é a massa específica do aço c é o calor específico do aço q é a temperatura t é o tempo 63

64 Proteção Estrutural Contra Incêndio Temperatura do aço ( o C) sem proteção térmica, conforme modelo do incêndio padrão (ISO 834) 64

65 65 Elementos de aço protegidos por materiais de proteção térmica t a t a t g a a m m t a e t c t A u, /10,,, 1 / 3 1 q q q r l q A u t c c m m a a m m r r Proteção Estrutural Contra Incêndio

66 Proteção Estrutural Contra Incêndio Elementos de aço protegidos por materiais de proteção térmica 66

67 Proteção Estrutural Contra Incêndio Elementos de aço protegidos por materiais de proteção térmica 67

68 Proteção Estrutural Contra Incêndio Elementos de aço protegidos por materiais de proteção térmica 68

69 Proteção Estrutural Contra Incêndio Elementos de aço protegidos por materiais de proteção térmica 69

70 Métodos Avançados Métodos avançados 70

71 Métodos Avançados Métodos avançados Millenium Dome (Richard Rogers) m 2 - perímetro de 1km 50m de altura Arena central, multiuso, 4 áreas de exposição, restaurantes, lojas Cúpula suspensa por 12 mastros de aço, de 100m 70km de cabos de reforço Cobertura de PTFE, coberta com fibra de vidro 71 Como implementar um projeto de segurança contra incêndio?

72 Métodos Avançados Métodos avançados 72

73 Métodos Avançados Métodos avançados 73 Projetado para resistir ao vento Protegido do vento

74 74 Métodos Avançados

75 Métodos Avançados Métodos avançados x métodos prescritivos Engenharia de Segurança Contra Incêndio Um conjunto de soluções em segurança contra incêndio é feito sob medida para os riscos e objetivos previamente especificados Facilita a inovação, sem comprometimento da segurança Os custos da proteção contra incêndio podem ser minimizados sem redução da segurança Exige um grupo técnico altamente especializado Consome grande capacidade computacional É justificada com base na ciência e engenharia Métodos Prescritivos Atuais Não são flexíveis Incapazes de prever todas as situações reais Em geral, não fornecem a solução ótima A evolução técnica é lenta pode levar vários anos para que uma nova solução seja amplamente aceita Em sua forma mais simples não requerem nenhuma capacidade computacional. Não têm base científica 75

76 Proteção Estrutural Contra Incêndio Métodos avançados 77

77 Proteção Estrutural Contra Incêndio A morte ocorre por asfixia! Fonte: SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd. Ed., p. 2-83

78 Proteção Estrutural Contra Incêndio BuildingExodus

79 Proteção Estrutural Contra Incêndio SmartFire

80 Proteção Estrutural Contra Incêndio Vulcan

81

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