CONCRETO ARMADO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO, Manuais, Projetos, Pesquisas de Análise Estrutural

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CENTRO UNIVERSITÁRIO ATENAS

JAIME DOS SANTOS SARAIVA MARIANO

CONCRETO ARMADO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

Paracatu

JAIME DOS SANTOS SARAIVA MARIANO

CONCRETO ARMADO EM SITUAÇÃO DE INCÊNDIO

Projeto de pesquisa apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário Atenas, como requisito parcial para aprovação na disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso (TCC I). Área de concentração: Estruturas Orientadora: Profa. Msc. Hellen Conceição Cardoso Soares Paracatu 2019

1 INTRODUÇÃO

As estruturas de concreto armado precisam ser projetadas de maneira que tolerem aos esforços solicitantes que vão desde a sua execução e ao longo da vida útil da estrutura. Estes esforços podem ser originários de cargas móveis ou permanentes. No momento em que uma estrutura em concreto armado é atingida por um incêndio, a ampliação da temperatura altera as propriedades mecânicas e físicas tanto do concreto quanto do aço. Sendo capaz de causar ao concreto armado uma série de patologias ou até mesmo levar a estrutura ao colapso. O principal propósito da segurança contra incêndios em edificações é proteger a vida humana. Em relação a disposição das estruturas quanto a ação do fogo, propõe-se reduzir os riscos de colapso com a finalidade de assegurar que as mesmas aturem até o momento em que as pessoas abandonem, o local onde ocorre o sinistro em segurança. As estruturas de concreto armado geralmente apresentam seções rígidas e robustas. Portanto, o concreto dispõe um bom comportamento quando submetido ao fogo, se comparado aos outros materiais, devido a sua baixa condutividade térmica. Contudo, a altas temperaturas, os elementos estruturais de concreto armado sofrem perdas consideráveis de rigidez e resistência, sendo capaz de ocasionar colapso local ou ruína total da edificação. Desde os princípios da humanidade, o fogo é um fenômeno instrumento da vontade do homem de dominá-lo, compreendê-lo e decifrá-lo. O fogo quando assume proporções maiores pode se destacar como um incêndio, de maneira a causar destruição, sendo capaz de resultar em perdas materiais, e inclusive, humanas. Um incêndio necessita de inúmeros elementos, que torna cada fato, um acontecimento único. Desta forma, não é possível antever onde, como ou a magnitude que ocorrerão os incêndios (LIMA et al., 2004). Dado que um incêndio é uma combustão descrita pelo aparecimento, propagação da chama, emissão de gases, liberação de calor, produção de fumaça e formação de diversos produtos a partir do carbono, quer dizer que ele só poderá ter lugar se existir no mesmo espaço um combustível e comburente. No mesmo momento

em que o oxigênio é o comburente, o combustível é todo o material passível de queimar (papel, plástico, madeira, etc.). Logo, a energia de ativação será a fonte de calor que irá ocasionar a alteração do nível térmico do combustível (COELHO, 2010). Tendo em vista a prevenção da vida humana em um incêndio, a segurança das estruturas visível ao fogo devem ser garantidas a fim de assegurar a evacuação do local e conter os riscos à vida dos usuários e das equipes de combate e, em segundo plano a minimização de danos materiais como a perda de mercadorias e ruína da própria estrutura. Em circunstância de incêndio, as estruturas têm de atender a um tempo mínimo padrão de resistência solicitado por norma, com intenção de garantir a segurança na fuga dos ocupantes da edificação. As mudanças físicas e mecânicas nas peças de concreto no decorrer de um incêndio podem ser diminuídas quando certos parâmetros de geometria e dosagem forem respeitados. Desta maneira, este trabalho apresentará uma abordagem geral a respeito do comportamento do concreto armado em situação de incêndio.

3 HIPÓTESES

Pensando no comportamento do concreto armado sob o efeito do fogo, acredita-se que: a) com a ação do fogo perdem significativamente sua resistência, conforme for obtendo o aumento da temperatura, vai se aumentando sua perda, bem como, sua elasticidade que logo ficará abaixo dos níveis desejados; b) as armaduras presentes no concreto podem apresentar algumas características que poderão contribuir para o aumento do dano no elemento estrutural; c) o comportamento dos materiais quando efeito do fogo pode variar de acordo com a composição e características de cada material.

4 OBJETIVO

4.1 OBJETIVO GERAL

Promover o conhecimento acerca do comportamento do concreto e aço diante a ação do fogo. 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Para atingir o objetivo geral citado, serão trabalhados os seguintes objetivos específicos: a) identificar composição, função e contribuição do concreto armado nas edificações. b) conhecer o comportamento do concreto e do aço em situações de incêndio, bem como as medidas preventivas de incêndios em edificações c) apontar os requisitos necessários para projetos sob a ação do fogo, segundo a ABNT NBR 15200:2014 – Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio.

6 METODOLOGIA

A pesquisa será de cunho bibliográfico, pois, segundo Gil (200 2 , p. 44), a pesquisa bibliográfica é desenvolvida com base em material já elaborado, constituído principalmente de livros e artigos científicos. Tendo o tema abordado, serão dissertadas as causas e consequências do seu comportamento, assim como concepções consideradas essenciais para melhor percepção da questão que será a bordada a partir do material bibliográfico encontrado.

7 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

O concreto é um material que demostra baixa resistência à tração. Desta forma mostrou-se a necessidade de ligá-lo a um material que satisfatoriamente está disposto a suportar essas tensões de tração atuantes. Com esse material matizado surge então o chamado “concreto armado”. E, a fim de que exista o concreto armado, é fundamental que haja a correspondência entre ambos, ou seja, que o trabalho seja de forma simultânea (BASTOS, 2006). O estudo do comportamento dos materiais em situação de incêndio é essencial para a verificação e dimensionamento da estrutura. O aumento da temperatura nós elementos estruturais causa redução no valor do módulo de elasticidade e perda de resistência, reversíveis ou não, de acordo com a intensidade desse aumento, podendo produzir esforços internos adicionais pertinentes à restrição dos nós nas estruturas convencionais. Uma das características fundamentais do concreto é sua ampla resistência quando exposto ao fogo. Esta é maior até mesmo do que a de elementos de aço, fazendo com que o concreto frequentemente seja empregado para proteção de estruturas de aço (LIMA et al., 2004). As estruturas de concreto são caracterizadas pela sua agradável resistência ao incêndio sob a ação das características térmicas do material, por exemplo, a baixa condutividade térmica e a incombustibilidade, onde o concreto não irá exalar gases tóxicos ao ser atingido por uma temperatura elevada e por as peças de concreto exibir maior volume e massa se comparados aos elementos metálicos. Uma estrutura sob o efeito do fogo fica danificada em proporções diferentes em cada parte ao logo da mesma. Antes que se faça uma reparação ou reforço de qualquer parte que esteja danificada é fundamental que se faça uma inspeção total, de cada elemento minuciosamente a fim de prescrever a gravidade do dano e também qual a distorção nos outros elementos estruturais. As estruturas de concreto têm de ser consideradas como elementos extremamente complexos, as quais exibem uma grande variedade de características,

uso da edificação e das características geométricas. Assim sendo, varia para cada edificação. O aumento da temperatura em um elemento estrutural ocasiona o surgimento de esforços que não foram anteriormente calculados no projeto. Estes esforços ocorrem devido às deformações térmicas da estrutura e limitam a resistência dos elementos construtivos (DIAS, 2009). O concreto armado no momento em que é exposto a um incêndio está sujeito a elevadas temperaturas e a um calor considerável. Ao combater o incêndio com água ocasiona um choque térmico acarretando o surgimento de fissuras (BAUER, 2008). O concreto armado possui bom comportamento quando comprimido e, pela correspondência entre o aço e o concreto, pode ser considerado um material “homogêneo” à temperatura ambiente. Quando exposto a temperaturas superiores a 100 °C, essa característica de material “homogêneo” se perde na medida na qual a temperatura aumenta, isso devido às transformações físicas, químicas e mineralógicas da sua matriz (COSTA, 2008). As primeiras pesquisas sobre o comportamento do concreto armado submetido a altas temperaturas ocorreram no início do século XX e foram descritos por Mörsch, em 1948. A partir dos anos 50, numerosos pesquisadores empregaram procedimentos experimentais mais primorosos para averiguarem os efeitos térmicos da degradação do concreto, os quais auxiliaram de base para as primeiras recomendações sugestões nos códigos internacionais para o projeto estrutural. Dentre as formas de degradação das estruturas de concreto, ressalta-se o fenômeno do lascamento, também conhecido como spalling que pode apresentar um caráter imprevisível, durante os primeiros minutos do incêndio. O lascamento é um fenômeno originado nas estruturas de concreto, no momento em que elas são expostas à altas temperaturas, uma vez que dentro da matriz do concreto manifestam-se tensões de origem térmica, que apresentam-se em forma de desintegração das regiões superficiais. Em determinados casos o lascamento pode ser provindo das naturezas

mineralógicas do agregado e de elevadas tensões de compressão na seção transversal de concreto ao decorrer do sinistro (COSTA, et al. 2002). O concreto quando sólido é um material incombustível, com baixa condutividade térmica e não liberta gases tóxicos quando exposto ao calor. Apesar dessas qualidades apreciáveis, em situação de incêndio o concreto lasca (spalling) e fissura o que expõe a armadura ao calor e limita a área resistente. Mesmo que a probabilidade ser bastante pequena, a degradação estrutural de edifícios de concreto armado em situação de incêndio não é incomum. Pois, a perda de vias humanas e bens materiais em situações de incêndio tem sido ao longo dos anos uma preocupação crescente, viabilizando assim o conceito de segurança contra incêndio e de diversos mecanismos agregados à sua limitação dos danos causados ou prevenção (COELHO, 2010).

REFERÊNCIAS

BASTOS, P. S. Fundamentos do concreto armado. Notas de aula, fundamentos do concreto armado. UNESP- Campus Bauru-SP. 2006. BAUER, Falcão. Materiais de Construção. 5 ed revisada, v.1. Rio de Janeiro: LTC,

COELHO, A. L. Incêndios em edifícios. Editora Orion, primeira edição – outubro de

CÀNOVAS, M.F. Patologia e terapia do concreto armado. Editora Pini, São Paulo, 1988. COSTA, C. N; FIGUEIREDO, A. D; SILVA, V. P. O fenômeno do lascamento (“spalling”) nas estruturas de concreto armado submetidas a incêndio – uma revisão crítica. Instituto Brasileiro de Concreto – 44o Congresso Brasileiro. 2002. COSTA, C.N.; SILVA, V.P. O método do tempo equivalente para o projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio. Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. 2006. COSTA, C. N. Dimensionamento de elementos de concreto armado em situação de incêndio. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. 2008. DIAS, Luís A. de M. Estruturas de aço: conceitos, técnicas e linguagem. 7 ed.São Paulo: Zigurate, 2009. GIL, Antonio Carlos. Como elaborar projetas de pesquisa. 4. ed. São Paulo: Atlas,

LIMA, R.C.A.; KIRCHHOF, L.D.; CASONATO, C.A.; SILVA FILHO, L.C.P. Efeitos de altas temperaturas no concreto. II Seminário de Patologia das edificações. Porto Alegre, RS. 2004. SOUSA, D.A.; SILVA, G.P. Estruturas de concreto em situação de incêndio. Universidade Federal de Goiás. Goiânia, GO. 2015.