A segurança contra incêndios tem como objetivo primordial minimizar o risco à vida, tanto dos usuários como dos bombeiros que lá estarão para combater e extinguir o fogo numa situação de incêndio. Paralelamente ocorrerá a limitação dos danos físicos à construção. São dois os principais problemas que ocorrem em um incêndio: a produção de fumaça (tóxica ou não) e a exposição ao calor intenso. Verifica-se que uma das principais condições para se evitar os problemas gerados por um incêndio é a rápida desocupação do imóvel.
As medidas de proteção podem ser divididas em ativas e passivas. Na segurança ativa tem-se os detectores de calor e fumaça, chuveiros automáticos, hidrantes, extintores, etc… Na segurança passiva tem-se a segurança das estruturas, compartimentação dos ambientes e rotas de saída, principalmente a escada de incêndio.
As paredes de concreto se encaixam exatamente nesta proteção passiva. Esta proteção será efetivada pelo isolamento térmico, estanqueidade e estabilidade das paredes. O isolamento térmico consiste no limite de temperatura que a face não exposta ao fogo vai atingir. No caso da NBR10636 (métodos de ensaio de paredes divisórias), a temperatura média admitida nesta face é de 140 ºC, com pontos isolados de 180 ºC. A estanqueidade é observada pela não inflamação de um chumaço de algodão colocado de 1 a 3 cm de eventuais fissuras. A estabilidade pode ser verificada pelo ensaio sob carga ou por choques mecânicos de esferas metálicas (impacto de 20J) em situação de incêndio. A NBR10636 estabelece que em qualquer caso a deformação não deve ser excessiva (sem especificar um valor absoluto).
A NBR 14432 estabelece para cada tipo e altura de edificação qual é o tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) onde as paredes terão que suportar as condições acima.
Para edificações residenciais (grupo A da tabela A1) , tem-se :
Edificações até 6m de altura : TRRF de 30 min
Edificações de 6 a 12 m de altura (aproximadamente T + 4 pavimentos): TRRF de 30 min
Edificações de 12 a 23 m de altura (aproximadamente T + 8 pavimentos): TRRF de 60 min
Edificações de 23 a 30 m de altura (aproximadamente T + 11 pavimentos): TRRF de 90 min
Edificações de com mais de 30 m de altura: TRRF de 120 min
O sistema paredes de concreto
As paredes, dentro do sistema construtivo de paredes de concreto moldadas no local, caracterizam-se por ter as funções de estrutura e vedação. Essas paredes são moldadas no local por meio de sistemas de fôrmas. Atualmente são mais utilizadas as formas mano portáveis de alumínio, de fácil montagem e desmontagem, permitindo um ciclo de produção de apenas um dia. A utilização destas formas garante a boa produtividade e desempenho de acabamento que proporcionam a viabilidade técnico financeira do sistema.
Adota-se como armação, a tela soldada, que para espessura de paredes até 15 cm é posicionada no centro da parede. Para paredes com mais de 15 cm adota-se malha dupla, com cobrimentos especificados em norma. Em diferentes pontos, como vãos de portas e janelas tem-se reforços de telas ou barras de armadura convencional. No caso de edifícios mais altos, sujeitos a tração devido ao efeito do vento, tem-se ainda barras verticais nas extremidades das paredes.
As paredes ainda terão toda a instalação elétrica e de sistemas. Tanto as armaduras como as instalações são presas e posicionadas com peças plásticas específicas para o sistema de paredes de concreto. As instalações hidráulicas, sanitárias, de incêndio e gás devem ser colocadas fora da parede, para garantir o desempenho de manutibilidade.
Com todo o sistema montado, forma, armação, elétrica e sistemas, procede-se à concretagem utilizando um concreto auto adensável, já estudado e ensaiado na fase de caracterização do material. Este concreto terá como aditivos os superplastificantes e os modificadores de viscosidade e como adições os superfinos e fibras plásticas para atuar na redução da retração inicial e no fenômeno do spalling.
Principais normas pertinentes
A norma 15575-1 , Edificações Habitacionais – Desempenho, parte 1, Requisitos Gerais impõe uma série de requisitos específicos para a Segurança contra incêndio ( capítulo 8 ). Estão discriminados os seguintes requisitos:
- Dificultar o princípio de incêndio , ou seja, utilizar materiais incombustíveis. O concreto é um material extremamente estável em relação às altas temperaturas de um incêndio.
- Dificultar a inflamação generalizada. Atendido pelo critério da estanqueidade
- Dificultar a propagação de incêndio. Os elementos que fazem a compartimentação devem ter isolamento
- Segurança Estrutural. Minimizar o risco de colapso da edificação, atendido pelo critério da estabilidade
A Norma NBR 10636 – Paredes divisórias sem função estrutural- determinação da resistência ao fogo define a curva padrão tempo x temperatura que deverá ser utilizado nos ensaios, assim como a maneira de medir as temperaturas nos termopares na face não exposta ao fogo. Define ainda os critérios de isolamento, estanqueidade e estabilidade.
A Norma NBR 14432 – Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações- procedimento, define os TRRF para cada grupo e cada classe de uma grande variedade de edificações, assim como as cargas de incêndio a serem adotadas em projeto.
A Norma NBR 15200 – Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio – Procedimento define os parâmetros de projeto e propriedade dos materiais em situação de incêndio. Especifica diferentes métodos de cálculo, desde o tabular até os métodos simplificado, geral e experimental
Comportamento das paredes de concreto
Paredes de 10 cm
Para as paredes com 10 cm de espessura, temos dois ensaios mostrando o atendimento ao seu desempenho ao fogo: o ensaio realizado em Furnas em 2008 e o realizado na Universidade Vale do Rio dos Sinos em 2015.Deve-se lembrar que as paredes de concreto com espessura igual ou menor que 15 cm utilizam uma tela centrada e têm, portanto, um cobrimento bastante grande, bem acima dos mínimos recomendados na NBR 6118, acrescidos dos valores recomendados pela NBR15200. No caso das paredes de 10 cm tem-se um cobrimento da ordem de 4,7 cm, mais do que suficiente para promover a proteção da armadura em situação de incêndio.
- Ensaio de Furnas
O relatório do ensaio realizado em Furnas Centrais Hidrelétricas, de maio de 2008 é o Relatório DCT.C.15.003.2006-R1. O ensaio foi realizado segundo a norma NBR 5628/2001, que determina a exposição do corpo-de-prova, sob carregamento típico, a um programa padronizado de elevação de temperatura, verificando-se três requisitos: resistência mecânica e deformações, isolamento térmico e estanqueidade a gases quentes e chamas.O concreto utilizado tinha resistência especificada de 20 MPa.
Para determinação da resistência ao fogo do sistema construtivo em concreto estrutural foi construída uma amostra formada por duas placas de concreto medindo 2,02 x 2,95 x 0,10 m, montadas no pórtico de ensaio pelo sistema tilt-up, unidas verticalmente na região central com argamassa de cimento e areia, e vedadas com adesivo selante à base de poliuretano. A parede assim formada foi submetida a uma tensão de 1 MPa , correspondendo a um carregamento de 10 tf/m , compatível com um prédio de 4 a 5 pavimentos.
A partir dos resultados apresentados pelo corpo-de-prova no ensaio para “Determinação da resistência ao fogo de componentes construtivos estruturais” a amostra foi classificada como resistente ao fogo por 125 minutos. Durante esse tempo, o corpo-de-prova manteve as qualidades de resistência mecânica e de estanqueidade a chamas, atingindo a temperatura limite de 140 ºC + T0, na média dos 9 pontos da face não exposta, decorridos 125 minutos do início do ensaio, não apresentando qualquer tipo de ocorrência quando da reaplicação do carregamento, 24 h após o término do aquecimento.
O tempo de 125 minutos deverá ser utilizado pelo projetista verificando as exigências da ABNT NBR 14432 e da legislação local quanto ao tempo requerido para a estrutura e para as paredes como fachadas, poço de elevador, escadas de emergência e outras (que depende do tipo de ocupação e da altura da edificação).
- Ensaio Vale dos Sinos
A Universidade do Vale do Rio dos Sinos ensaiou duas paredes de 3,15 x 3,00 m em forno vertical, sendo uma com espessura de 10 cm e outra com espessura de 14 cm, ambas com concreto de resistência Fck = 25 MPa. A previsão do ensaio era verificar as condições de desempenho ao fogo até 120 min. A avaliação das temperaturas na face não exposta foi realizada com 7 termopares e a avaliação da estabilidade, com o impacto de 3 esferas de aço em 3 pontos da parede. A curva de aquecimento utilizada foi a estabelecida pela NBR 10636.
Na amostra de 10 cm , a temperatura máxima atingida foi de 117,2 ºC , menor que o limite estabelecido de 140 ºC. Não houve inflamação do algodão colocado nas fissuras.
Evolução dos fatos ocorridos:
Evolução das temperaturas:
Parede de 14 cm
Na amostra de 14 cm do ensaio na Universidade do Vale do Rio dos Sinos, chegou-se a uma temperatura de 96,22 ºC aos 120 min, bem abaixo do limite de 140 ºC , sem inflamação do algodão colocado nas fissuras.
Evolução dos fatos ocorridos:
Evolução das temperaturas:
Paredes com mais de 15 cm, com tela dupla nas duas faces
Para paredes com mais de 15 cm , que devem ter tela dupla segundo a NBR 16055, podemos adotar o método tabular , com a tabela de espessuras e cobrimentos mínimos da NBR15200. Verificamos que em qualquer situação de incêndio em uma das faces, as paredes com mais de 15 cm terão um TRRF de 120 min. O cuidado a ser dotado é o aumento do cobrimento, passando para um valor mínimo de c1 = 35 mm
Spalling
O spalling é o lascamento da superfície da parede com perda de área de concreto, causado pela pressão interna de vapor de água ao evaporar durante um incêndio. Em temperaturas inferiores a 100 ºC há perda de água dos macro poros. Acima de 100 ºC inicia-se a perda de água capilar, dos poros mais finos, retida por adsorção.
O spalling pode ser explosivo, principalmente nos concretos mais resistentes que são mais compactos, dificultando a percolação de água. Para se evitar o spalling recomenda-se que a umidade do concreto seja menor que 3 %.
Um interessante efeito colateral para este caso é a queima das fibras têxteis colocadas para diminuir a retração. Com a queima, formam-se canalículos por onde o vapor de água escapa sem provocar tensões na camada superficial da parede
Conclusão
Percebe-se que o sistema de paredes de concreto moldada in loco é muito eficiente para o desempenho sob incêndio. Como é um material extremamente estável e não combustível o concreto proporciona alta segurança em todos os aspectos considerados nas diferentes normas brasileiras sobre o assunto.
Os ensaios mostram que as paredes de concreto, de 10 ou de 14 cm , proporcionam isolamento, estanqueidade e estabilidade durante mais de 120 min, podendo ser usadas em edifícios de qualquer utilização e qualquer altura.
