REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10200944
Juan Vinicius dos Santos1
José Eduardo Quaresma2
1 INTRODUÇÃO
As estruturas de concreto pré-moldado são amplamente utilizadas em diversos tipos de edifícios, como hospitais, escolas, shopping centers e prédios comerciais. O uso de estruturas pré-moldadas apresenta diversas vantagens, como maior rapidez na construção, menor desperdício de materiais e redução de custos em comparação com a construção tradicional. No entanto, um dos desafios enfrentados pelas estruturas pré-moldadas é a sua resistência ao fogo. Neste estudo de caso, serão discutidas as considerações sobre o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio (DEBS, 2017).
As estruturas de concreto pré-moldado podem ser divididas em dois tipos: as estruturas com pré-fabricação total, em que todas as peças são produzidas na fábrica e transportadas para o local da obra, e as estruturas com pré-fabricação parcial, em que apenas algumas peças são produzidas na fábrica e as demais são moldadas no local da obra. Em ambas as situações, o desempenho da estrutura em relação ao fogo é afetado por diversos fatores, como a qualidade do concreto, a espessura das peças, a densidade do concreto, o tipo de armadura utilizado e a temperatura do fogo.
O concreto é um material resistente ao fogo, mas quando exposto a altas temperaturas, ele pode sofrer alterações em suas propriedades mecânicas, o que pode levar ao colapso da estrutura. A temperatura crítica do concreto varia de acordo com o tipo de concreto e a espessura das peças, mas geralmente está entre 250°C e 450°C. Além disso, a exposição ao fogo pode causar a desagregação da camada superficial do concreto, o que reduz ainda mais a sua resistência (ARAÚJO, 2020).
O objetivo geral deste estudo é analisar as considerações sobre o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. Portanto, fazendo-se necessário os seguintes objetivos específicos: Identificar os fatores que afetam o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio; analisar as medidas de proteção passiva contra incêndio utilizadas em estruturas de concreto pré-moldado; verificar a adequação dos projetos de estruturas de concreto pré-moldado em relação às exigências das normas técnicas em relação à resistência ao fogo.
A resistência ao fogo de estruturas de concreto pré-moldado é um tema de grande importância, uma vez que incêndios podem ocorrer em qualquer tipo de edifício e representam uma ameaça à segurança das pessoas que neles habitam ou trabalham. Além disso, o uso crescente de estruturas pré-moldadas na construção civil torna necessário o estudo das características e desempenho dessas estruturas em situações de incêndio, de forma a garantir a segurança dos usuários e minimizar prejuízos.
Este estudo de caso se justifica pela necessidade de se compreender melhor o desempenho das estruturas pré-moldadas em situações de incêndio, a fim de contribuir para o desenvolvimento de medidas de proteção mais efetivas e para a elaboração de projetos mais seguros e adequados às exigências normativas. Além disso, a análise dos fatores que afetam o desempenho das estruturas pré-moldadas em situações de incêndio pode contribuir para a melhoria da qualidade dos materiais e dos processos de construção, reduzindo custos e aumentando a eficiência da construção civil. Em um cenário de crescimento econômico e urbano, é fundamental investir em estudos e pesquisas que permitam aprimorar as técnicas construtivas, a fim de garantir a segurança das pessoas e dos bens materiais.
A delimitação deste estudo é compreender as considerações sobre o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. A armadura utilizada nas estruturas de concreto pré-moldado também é afetada pelo fogo. O aço utilizado na armadura tem uma temperatura crítica de cerca de 600°C, acima da qual ele perde a sua resistência mecânica e pode deformar-se ou romper-se. Além disso, a exposição prolongada ao fogo pode causar a oxidação do aço, o que reduz ainda mais a sua resistência.
Para garantir a segurança das estruturas pré-moldadas em situações de incêndio, é necessário adotar medidas de proteção passiva contra incêndio, como a utilização de materiais resistentes ao fogo, a aplicação de revestimentos intumescentes nas peças de concreto e a utilização de sistemas de sprinklers e detectores de fumaça. Além disso, é importante que os projetos de estruturas pré-moldadas considerem as exigências das normas técnicas em relação à resistência ao fogo. Por isso, como problematização é necessária a seguinte pergunta: Como as estruturas de concreto pré-moldado se comportam em situações de incêndio e quais são as medidas mais efetivas de proteção passiva contra incêndio que podem ser adotadas para minimizar os riscos e garantir a segurança dos usuários e do patrimônio?
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 CONCEITOS BÁSICOS SOBRE ESTRUTURAS DE CONCRETO PRÉ MOLDADO
Estruturas de concreto pré-moldado são elementos estruturais fabricados fora do local de construção e posteriormente transportados e montados no local da obra. Essa técnica construtiva tem sido amplamente utilizada em diversos projetos devido às suas vantagens, como rapidez na execução, qualidade controlada em ambiente de fábrica, menor interferência climática e redução dos custos de mão de obra.
Para compreender os conceitos básicos das estruturas de concreto pré-moldado, é importante conhecer os principais elementos que as compõem:
Tabela 1 – Estruturas de concreto pré-moldado
| Elementos Pré-Moldados: | São os componentes estruturais fabricados em ambiente controlado, geralmente em fábricas especializadas. Podem ser lajes, vigas, pilares, painéis, entre outros. São produzidos a partir de formas e moldes que seguem o projeto estrutural específico de cada obra. |
| Concreto Pré-Moldado: | O concreto utilizado nas estruturas pré- moldadas é similar ao concreto utilizado em obras convencionais, porém, é submetido a um controle de qualidade rigoroso durante a fabricação. Ele é composto por cimento, areia, brita e água, podendo conter aditivos para melhorar suas propriedades. |
| Armaduras: | As armaduras, normalmente em aço, são utilizadas para conferir resistência à tração às estruturas pré-moldadas. Elas são posicionadas nas formas antes da concretagem e desempenham um papel fundamental na estabilidade e durabilidade da estrutura. |
| Juntas: | As juntas são elementos de conexão entre os diferentes componentes pré-moldados. Podem ser juntas de apoio, juntas de dilatação ou juntas de conexão, e são projetadas para permitir a transferência de cargas entre os elementos e acomodar os movimentos de expansão e contração térmica. |
| Sistemas de Ligação: | São os dispositivos utilizados para unir os elementos pré-moldados. Podem ser conectores metálicos, chumbadores, barras de transferência ou dispositivos de ancoragem, dependendo do tipo de ligação requerido. |
Além desses conceitos, é importante destacar que as estruturas de concreto pré moldado podem ser projetadas para suportar diferentes tipos de cargas, como cargas verticais (pavimentos, lajes) e cargas horizontais (vento, sismo). O projeto deve levar em consideração as especificidades de cada obra, como o tipo de utilização, a localização geográfica, as condições ambientais e as normas técnicas aplicáveis.
Vale ressaltar que as estruturas de concreto pré-moldado também estão sujeitas a análises estruturais e devem ser projetadas levando-se em conta os esforços a que estarão submetidas, como cargas de serviço e de ruptura. Análises de resistência, estabilidade e durabilidade são fundamentais para garantir a segurança e a vida útil das estruturas (MEDEIROS, 2017).
As estruturas de concreto pré-moldado são elementos construtivos fabricados em ambiente controlado e posteriormente montados no local da obra. Seus conceitos básicos envolvem elementos pré-moldados, concreto, armaduras, juntas e sistemas de ligação. O projeto adequado, a qualidade dos materiais e a correta execução são fundamentais para garantir a resistência, estabilidade e durabilidade dessas estruturas.
2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO E DO AÇO UTILIZADOS NAS ESTRUTURAS PRÉ-MOLDADAS
As propriedades do concreto e do aço são de extrema importância para o desempenho das estruturas de concreto pré-moldado. Esses materiais desempenham papéis complementares na resistência e durabilidade das estruturas, e seu conhecimento é essencial para garantir a segurança e eficiência dessas construções.
Tabela 2 – Propriedade do concreto e do aço
| Concreto; o concreto utilizado nas estruturas pré-moldadas é uma mistura de cimento, agregados (areia, brita) e água, podendo conter aditivos para melhorar suas características. Suas principais propriedades incluem: | Resistência à Compressão: O concreto é conhecido por sua alta resistência à compressão, medida em unidades de pressão (MPa). A resistência à compressão do concreto pode variar amplamente, dependendo da proporção dos materiais utilizados em sua mistura e do tempo de cura adequado. |
| Trabalhabilidade: A trabalhabilidade do concreto diz respeito à sua capacidade de ser moldado e manuseado durante a fase de fabricação das estruturas pré-moldadas. A adição de água e aditivos pode melhorar a trabalhabilidade do concreto, tornando-o mais fácil de ser transportado e compactado nas formas. | |
| Durabilidade: A durabilidade do concreto é uma propriedade essencial para as estruturas pré-moldadas, garantindo sua vida útil e resistência às intempéries e agentes agressivos, como umidade, substâncias químicas e ciclos de congelamento e descongelamento. A qualidade dos materiais utilizados, bem como a adequada dosagem de aditivos, é fundamental para garantir a durabilidade do concreto. | |
| Aço; o aço é amplamente utilizado como armadura nas estruturas de concreto pré- moldado, conferindo resistência à tração aos elementos estruturais. Suas principais propriedades incluem: | Resistência à Tração: O aço é um material de alta resistência à tração, sendo capaz de absorver os esforços de tração nas estruturas. Sua resistência é medida em unidades de pressão (MPa) e varia de acordo com o tipo de aço utilizado. |
| Ductilidade: A ductilidade do aço refere-se à sua capacidade de deformação plástica antes da ruptura. Essa propriedade é fundamental para as estruturas pré-moldadas, pois permite que o aço absorva e redistribua as tensões de maneira eficiente, aumentando a capacidade de carga e a segurança estrutural. | |
| Resistência à Corrosão: O aço utilizado nas estruturas pré-moldadas deve possuir resistência adequada à corrosão, já que estará sujeito a condições ambientais agressivas. O revestimento protetor aplicado nas barras de aço, como o galvanizado ou a pintura anticorrosiva, desempenha um papel importante na prevenção da corrosão e na preservação da integridade das estruturas |
É essencial que tanto o concreto quanto o aço atendam às normas técnicas específicas e passem por rigorosos controles de qualidade durante a fabricação das estruturas pré moldadas. O conhecimento das propriedades desses materiais permite a seleção adequada dos materiais e a adoção das melhores práticas de projeto e execução, garantindo a eficiência estrutural e a segurança dos usuários e do patrimônio.
2.3 COMPORTAMENTO DO CONCRETO PRÉ-MOLDADO EM SITUAÇÕES DE INCÊNDIO
O comportamento do concreto pré-moldado em situações de incêndio é um aspecto de extrema importância a ser considerado na análise da segurança e desempenho dessas estruturas. O fogo representa uma das principais ameaças às construções, e compreender como o concreto pré-moldado reage a altas temperaturas é essencial para garantir a proteção dos usuários e a preservação do patrimônio.
Quando exposto ao fogo, segundo Silva (2012) o concreto pré-moldado passa por uma série de transformações físicas e químicas que afetam suas propriedades mecânicas e estruturais. A resposta do concreto ao calor depende de diversos fatores, tais como composição do concreto, densidade, tipo de agregados, teor de umidade, espessura do elemento e taxa de aquecimento.
Durante as primeiras fases de exposição ao fogo, ocorre a perda de água livre no concreto, processo conhecido como desidratação. Essa desidratação pode levar à formação de fissuras devido à evaporação da água contida nos poros do concreto. As altas temperaturas também podem causar a expansão térmica dos materiais constituintes do concreto, resultando em tensões internas e potenciais rachaduras.
À medida que o fogo avança, a temperatura no interior do concreto aumenta, e ocorrem reações químicas, como a decomposição dos hidratos de cálcio, que compõem parte da matriz do cimento. Essas reações podem levar à liberação de vapor de água e gases, aumentando ainda mais a pressão interna do concreto e causando danos estruturais.
O aquecimento prolongado e intenso do concreto pré-moldado pode resultar na perda de resistência mecânica, com redução significativa da capacidade de carga das estruturas. O concreto pode sofrer fissuração, esfoliação e até mesmo colapso em situações extremas de incêndio. Portanto, é crucial entender e prever como essas mudanças afetam o desempenho estrutural e tomar medidas adequadas para garantir a segurança (XAVIER et al., 2020).
Para mitigar os efeitos do fogo, são adotadas medidas de proteção passiva contra incêndio, como a aplicação de revestimentos intumescentes, argamassas refratárias e materiais isolantes térmicos. Esses sistemas são projetados para retardar o aumento da temperatura no interior do concreto, proporcionando um tempo adicional para evacuação e combate ao incêndio.
Além disso, é importante ressaltar que a resistência ao fogo das estruturas pré moldadas também depende da correta especificação dos materiais utilizados, bem como do projeto estrutural adequado. As normas técnicas específicas para resistência ao fogo, como a ABNT NBR 15200, fornecem diretrizes para o projeto e dimensionamento das estruturas pré moldadas em situações de incêndio.
Estudos e pesquisas continuam sendo realizados para aprimorar o entendimento do comportamento do concreto pré-moldado em situações de incêndio e desenvolver novas tecnologias e estratégias de proteção. A segurança contra incêndios é uma preocupação constante na construção civil, e o conhecimento sobre o comportamento do concreto pré moldado nesse contexto é essencial para garantir a proteção das vidas humanas e a preservação do patrimônio construído.
2.4 NORMAS TÉCNICAS E REGULAMENTAÇÕES RELACIONADAS À RESISTÊNCIA AO FOGO EM ESTRUTURAS PRÉ-MOLDADAS
Normas técnicas e regulamentações desempenham um papel fundamental na garantia da segurança contra incêndios em estruturas pré-moldadas. Essas normas estabelecem requisitos específicos para o projeto, fabricação e instalação dessas estruturas, com o objetivo de minimizar os riscos e promover a proteção das vidas humanas e do patrimônio.
Diversos países possuem normas e regulamentos próprios relacionados à resistência ao fogo em estruturas pré-moldadas. No Brasil, por exemplo, temos a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), que desenvolve e estabelece as normas técnicas aplicáveis a diversas áreas, incluindo a construção civil. A norma ABNT NBR 15200 – “Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio” estabelece os critérios e requisitos específicos para o projeto estrutural em condições de incêndio.
Essa norma define parâmetros para o dimensionamento de estruturas pré-moldadas em relação à resistência ao fogo, como a determinação da resistência ao fogo dos elementos estruturais, tempos de resistência mínimos e critérios para a proteção passiva contra incêndio. Ela também fornece diretrizes para a seleção de materiais, ensaios e métodos de cálculo (ANJOS, 2019).
Além da norma ABNT NBR 15200, outras normas técnicas podem ser aplicáveis a estruturas pré-moldadas em situações de incêndio, dependendo do tipo de estrutura, localização geográfica e exigências específicas. Por exemplo, a norma ABNT NBR 14432 – “Projeto de estruturas de aço em situação de incêndio” pode ser relevante quando há utilização de elementos de aço nas estruturas pré-moldadas.
A norma européia EN 1363-1 – “Fire resistance tests. General requirements” é amplamente reconhecida internacionalmente e adotada em muitos países. Ela estabelece os requisitos gerais para a realização de ensaios de resistência ao fogo em elementos de construção, incluindo estruturas pré-moldadas.
Além das normas técnicas, de acordo com Silva (2016) regulamentações governamentais também desempenham um papel importante na segurança contra incêndios em estruturas pré-moldadas. Essas regulamentações podem incluir códigos de construção, leis e diretrizes específicas para cada região ou país. Elas estabelecem os requisitos mínimos de segurança contra incêndio que devem ser seguidos nas construções, incluindo as estruturas pré-moldadas.
Segundo Raeder (2018) é importante ressaltar que as normas e regulamentações estão em constante evolução, buscando se adequar às novas tecnologias e conhecimentos científicos. Portanto, é essencial que os profissionais da área de engenharia e construção estejam atualizados e cumpram as normas mais recentes ao projetar, fabricar e instalar estruturas pré-moldadas em relação à resistência ao fogo.
O cumprimento das normas técnicas e regulamentações é fundamental para garantir a segurança e a proteção adequada contra incêndios em estruturas pré-moldadas. A adoção dessas diretrizes contribui para a redução dos riscos e a preservação das vidas humanas, propriedades e do meio ambiente.
2.5 FATORES QUE AFETAM O DESEMPENHO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO EM SITUAÇÕES DE INCÊNDIO
Existem diversos fatores que podem afetar o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. O conhecimento desses fatores é essencial para o projeto, fabricação e instalação adequados das estruturas, visando garantir a segurança dos usuários e a preservação do patrimônio.
Tabela 3 – Desempenho de estruturas de concreto pré-moldado
| Composição do concreto: | A composição do concreto pré-moldado, incluindo a proporção de cimento, agregados e aditivos, pode influenciar significativamente seu comportamento em situações de incêndio. Concretos com maior resistência inicial tendem a apresentar melhor desempenho, uma vez que o processo de carbonatação ocorre a temperaturas mais elevadas. A utilização de aditivos retardantes de chama ou fibras pode melhorar a resistência ao fogo do concreto. |
| Espessura do elemento: | A espessura do elemento de concreto pré- moldado afeta diretamente a capacidade de resistir ao fogo. Elementos mais espessos tendem a apresentar maior resistência ao calor, proporcionando um tempo adicional para evacuação e combate ao incêndio. Elementos mais finos podem sofrer danos mais rapidamente e perder sua capacidade estrutural. |
| Exposição ao fogo: | A duração e a intensidade da exposição ao fogo são fatores críticos para o desempenho das estruturas pré-moldadas. Quanto mais longo e intenso for o fogo, maior será o efeito sobre o concreto. Estruturas localizadas em áreas de maior risco de incêndio podem exigir medidas adicionais de proteção passiva, como revestimentos intumescentes ou argamassas refratárias. |
| Isolamento térmico: | O isolamento térmico adequado pode ajudar a minimizar os efeitos do calor sobre as estruturas pré-moldadas. Materiais isolantes, como lã mineral ou argila expandida, podem ser utilizados para reduzir a transmissão de calor para o interior das estruturas, protegendo o concreto contra danos e a perda de resistência. |
| Detalhes construtivos e juntas: | A forma como os elementos pré-moldados são conectados e as juntas são projetadas e executadas pode influenciar o desempenho em situações de incêndio. Juntas mal executadas podem permitir a entrada de chamas e gases quentes, comprometendo a integridade da estrutura. A utilização de sistemas adequados de vedação e selamento é fundamental para evitar a propagação do fogo. |
| Proteção passiva contra incêndio: | A adoção de medidas de proteção passiva contra incêndio é crucial para melhorar o desempenho das estruturas pré-moldadas. Revestimentos intumescentes, argamassas refratárias, materiais isolantes e sistemas de proteção contra fumaça e calor podem ser aplicados para retardar a propagação do fogo e proteger o concreto contra danos. |
| Manutenção e inspeção: | A manutenção adequada das estruturas pré-moldadas, incluindo a realização regular de inspeções, é essencial para garantir sua resistência ao fogo ao longo do tempo. Danos estruturais, corrosão ou degradação do concreto podem comprometer a capacidade da estrutura de resistir ao calor e ao fogo. |
A compreensão desses fatores e a implementação de práticas adequadas de projeto, fabricação e instalação são fundamentais para garantir o desempenho satisfatório das estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio (BOTTIN, 2018). A conformidade com as normas técnicas e regulamentações aplicáveis, além da busca contínua por avanços em pesquisa e tecnologia, contribuem para melhorar a segurança contra incêndios nessas estruturas.
3 DESENVOLVIMENTO
3.1 IDENTIFICAÇÃO E ANÁLISE DOS FATORES QUE INFLUENCIAM O COMPORTAMENTO DAS ESTRUTURAS PRÉ-MOLDADAS EM INCÊNDIOS
A identificação e análise dos fatores que influenciam o comportamento das estruturas pré-moldadas em incêndios é de suma importância para compreender e mitigar os riscos relacionados à segurança contra incêndios. Esses fatores desempenham um papel crucial na determinação do desempenho estrutural e da resistência ao fogo das estruturas pré-moldadas, fornecendo informações essenciais para o desenvolvimento de medidas de proteção adequadas.
Um dos fatores fundamentais a ser considerado é a composição do concreto pré moldado. A proporção dos componentes do concreto, como cimento, agregados e aditivos, pode influenciar significativamente seu comportamento em situações de incêndio (BERTO, 2020). Por exemplo, um concreto com maior resistência inicial tende a apresentar melhor desempenho, uma vez que o processo de carbonatação ocorre a temperaturas mais elevadas. O uso de aditivos retardantes de chama ou fibras também pode melhorar a resistência ao fogo do concreto.
A espessura do elemento de concreto pré-moldado é outro fator importante. Elementos mais espessos tendem a oferecer maior resistência ao calor, proporcionando um tempo adicional para evacuação e combate ao incêndio. Por outro lado, elementos mais finos podem sofrer danos mais rapidamente e perder sua capacidade estrutural em caso de incêndio (conforme a figura 1).
Figura 1 – Composição do concreto pré-moldado
Fonte: Autoria Própria, 2023
As informações fornecidas sobre a espessura efetiva em função da resistência ao fogo, considerando diferentes tipos de agregados, são relevantes para entender como esses materiais podem contribuir para a proteção contra incêndios em estruturas pré-moldadas.
A resistência ao fogo é uma medida da capacidade de um material ou sistema de manter sua integridade estrutural e desempenho funcional durante um incêndio por um determinado período de tempo. A espessura efetiva de camadas de isolamento térmico é uma das variáveis que influenciam essa resistência.
A argila expandida é um agregado amplamente utilizado na construção civil como isolante térmico. As informações fornecidas indicam que, em geral, quanto maior a espessura da camada de argila expandida, maior será a resistência ao fogo. Por exemplo, uma espessura de 65 mm proporciona uma resistência ao fogo de 1 hora, enquanto uma espessura de 130 mm aumenta essa resistência para 4 horas. Isso significa que, com uma camada mais espessa de argila expandida, a estrutura terá mais tempo para resistir ao calor e à exposição ao fogo.
Da mesma forma, a vermiculita e a ardósia expandida também apresentam um aumento na resistência ao fogo à medida que a espessura aumenta. Esses materiais podem ser utilizados como isolantes térmicos em estruturas pré-moldadas, oferecendo proteção contra o calor durante um período de tempo determinado.
As pedras calcárias e silicosas, como quartzos, granitos ou basaltos, também demonstram um comportamento semelhante. Aumentar a espessura desses materiais isolantes contribui para uma maior resistência ao fogo. As informações fornecidas sugerem que a espessura de 160 mm ou 175 mm proporciona uma resistência ao fogo de 4 horas, fornecendo uma proteção significativa às estruturas pré-moldadas.
É importante ressaltar que essas informações devem ser consideradas como diretrizes gerais, pois a resistência ao fogo é afetada por diversos outros fatores, como a exposição ao fogo, a configuração estrutural, a presença de revestimentos intumescentes ou outros sistemas de proteção passiva contra incêndios.
Além disso, é fundamental observar as regulamentações e normas técnicas específicas do local onde a estrutura será construída. Essas normas podem estabelecer requisitos mínimos para a resistência ao fogo das estruturas pré-moldadas e fornece diretrizes específicas para a seleção e dimensionamento dos materiais isolantes.
A espessura efetiva das camadas de isolamento térmico, utilizando diferentes tipos de agregados, desempenha um papel importante na resistência ao fogo das estruturas pré moldadas. Ao considerar essas informações, juntamente com outras medidas de proteção passiva contra incêndios, é possível projetar e construir estruturas mais seguras e com melhor desempenho em situações de incêndio.
A exposição ao fogo, incluindo a duração e a intensidade, é um fator crítico que afeta diretamente o desempenho das estruturas pré-moldadas. Quanto mais longo e intenso for o fogo, maiores serão os efeitos sobre o concreto. Portanto, é importante considerar o ambiente em que as estruturas estão localizadas, levando em conta a probabilidade de ocorrência de incêndios e a exposição esperada ao fogo.
Outro aspecto relevante é o isolamento térmico adequado das estruturas. A utilização de materiais isolantes, como lã mineral ou argila expandida, pode ajudar a reduzir a transmissão de calor para o interior das estruturas, protegendo o concreto contra danos e a perda de resistência.
Os detalhes construtivos e as juntas também desempenham um papel crítico. Juntas mal executadas podem permitir a entrada de chamas e gases quentes, comprometendo a integridade da estrutura. Portanto, a seleção e o projeto adequados desses elementos são essenciais para evitar a propagação do fogo.
A proteção passiva contra incêndio é um aspecto chave no desempenho das estruturas pré-moldadas em situações de incêndio. A aplicação de revestimentos intumescentes, argamassas refratárias, materiais isolantes e sistemas de proteção contra fumaça e calor são medidas importantes para retardar a propagação do fogo e proteger o concreto contra danos.
Além desses fatores, a manutenção adequada das estruturas pré-moldadas desempenha um papel fundamental na preservação de sua resistência ao fogo ao longo do tempo. Inspeções regulares devem ser realizadas para identificar danos estruturais, corrosão ou degradação do concreto que possam comprometer a capacidade da estrutura de resistir ao calor e ao fogo (GONZAGA et al., 2019).
A identificação e análise dos fatores que influenciam o comportamento das estruturas pré-moldadas em incêndios são essenciais para a compreensão dos riscos envolvidos e o desenvolvimento de medidas de proteção eficazes. O conhecimento desses fatores permite que projetistas, fabricantes e profissionais da construção civil adotem abordagens adequadas de projeto, fabricação, instalação e manutenção, contribuindo para a segurança das pessoas e a preservação do patrimônio construído.
3.2 EFEITOS TÉRMICOS, MECÂNICOS E ESTRUTURAIS CAUSADOS PELO FOGO
Os efeitos térmicos, mecânicos e estruturais causados pelo fogo podem ter um impacto significativo nas estruturas, colocando em risco a segurança dos ocupantes e a integridade do edifício. Compreender esses efeitos é fundamental para o projeto, a construção e a manutenção adequados de estruturas resilientes ao fogo.
Em primeiro lugar, os efeitos térmicos do fogo podem levar ao aumento da temperatura das estruturas. O calor intenso proveniente do fogo pode elevar rapidamente a temperatura do material estrutural, como o concreto e o aço, comprometendo suas propriedades mecânicas. O concreto pode sofrer fissuras, explosões e descamação devido ao aumento da pressão interna causada pela evaporação da água contida nos poros. O aço, por sua vez, pode perder sua resistência e rigidez à medida que a temperatura aumenta, levando à deformação e à redução da capacidade de suporte de carga.
Os efeitos mecânicos do fogo também desempenham um papel importante na deterioração da estrutura. As tensões térmicas resultantes da diferença de temperatura entre as diferentes partes da estrutura podem levar ao aparecimento de fissuras e à deformação dos elementos estruturais (SILVA, 2019). A dilatação térmica dos materiais pode causar movimentos e deslocamentos indesejados, comprometendo a estabilidade da estrutura. Além disso, a exposição ao calor pode causar a perda de aderência entre o concreto e o aço de reforço, afetando a capacidade de carga da estrutura (conforme ilustra a figura 2).
Figura 2 – Fases de aquecimento da estrutura pré-moldado
Fonte: CORRÊA, 2017
Durante e após um incêndio, uma viga típica de concreto armado (CA) passa por diferentes fases que podem afetar seu comportamento estrutural. Essas fases podem ser divididas em pré-ignição, ignição, exposição ao fogo, resfriamento e pós-incêndio. Vamos explorar cada uma delas:
Pré-ignição: Esta fase ocorre antes do início do incêndio. A viga de concreto armado está sujeita a condições ambientais normais e não sofre alterações significativas em sua estrutura ou propriedades mecânicas.
Ignição: Nesta fase, o incêndio é iniciado e a temperatura começa a aumentar. Dependendo da fonte e da intensidade do fogo, o calor começa a afetar a viga de concreto armado. O aumento da temperatura pode causar a expansão térmica dos materiais e gerar tensões internas, que podem levar ao aparecimento de fissuras ou trincas na superfície da viga.
Exposição ao fogo: Esta fase é caracterizada pela exposição contínua da viga ao calor intenso do incêndio. A temperatura aumenta significativamente, e o concreto começa a perder parte de sua resistência mecânica devido à degradação térmica. A água presente no concreto começa a evaporar, resultando em perda de umidade e pressão interna, o que pode levar à descamação ou explosão do concreto. Além disso, o aço de reforço presente na viga começa a se aquecer e pode perder sua resistência gradualmente.
Resfriamento: Após o término do incêndio ou quando o fogo é controlado, a viga entra na fase de resfriamento. Nesta etapa, a temperatura começa a diminuir gradualmente. O resfriamento rápido e abrupto pode gerar tensões adicionais na viga, especialmente devido à diferença de temperatura entre as diferentes partes da estrutura.
Pós-incêndio: Nesta fase, a viga é avaliada após o incêndio para determinar a extensão dos danos e a capacidade estrutural remanescente. São realizadas inspeções e avaliações para identificar fissuras, deformações ou outras falhas estruturais. Dependendo do grau de danos, podem ser necessárias medidas de reparo ou reforço da viga.
É importante ressaltar que as diferentes fases podem variar dependendo de vários fatores, como a duração e intensidade do incêndio, o tipo de proteção passiva contra incêndios adotada e as características específicas da viga e do material utilizado.
Uma viga típica de concreto armado passa por diferentes fases durante e após um incêndio, incluindo pré-ignição, ignição, exposição ao fogo, resfriamento e pós-incêndio. O comportamento e a capacidade estrutural da viga podem ser afetados devido à perda de resistência mecânica do concreto e do aço de reforço devido às altas temperaturas. Uma avaliação cuidadosa é necessária para determinar a extensão dos danos e as medidas de reparo ou reforço adequadas.
No que diz respeito aos efeitos estruturais, o fogo pode levar à perda de seção transversal dos elementos estruturais, devido à deterioração térmica do concreto ou à perda de espessura de elementos metálicos (D’GOIS et al., 2021). A redução da seção transversal pode afetar a capacidade de carga da estrutura e aumentar a probabilidade de colapso. Além disso, a exposição prolongada ao calor intenso pode levar à perda de resistência dos materiais, tornando a estrutura mais suscetível a danos.
Outro efeito importante do fogo é a propagação do fogo para outras áreas da estrutura. O fogo pode se espalhar por meio de elementos combustíveis presentes na estrutura, como revestimentos, isolamentos ou materiais de acabamento. Isso pode levar a um aumento rápido da temperatura em diferentes partes da estrutura, ampliando os efeitos térmicos e mecânicos mencionados anteriormente.
Para mitigar esses efeitos e garantir a segurança das estruturas em situações de incêndio, medidas de proteção passiva contra incêndios são essenciais. Isso inclui o uso de revestimentos intumescentes, materiais isolantes, sistemas de detecção e combate a incêndios, além de uma correta compartimentação e evacuação de fumaça (CARDOSO, 2018).
A compreensão dos efeitos térmicos, mecânicos e estruturais causados pelo fogo é fundamental para projetar e construir estruturas capazes de resistir a incêndios e manter sua integridade estrutural. A utilização de materiais resistentes ao fogo, o dimensionamento adequado dos elementos estruturais e a adoção de medidas de proteção passiva contra incêndios são práticas essenciais para garantir a segurança dos usuários e a preservação do patrimônio construído.
4 RESULTADOS
Os resultados deste estudo sobre o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio são de grande relevância para a área da engenharia estrutural e segurança contra incêndios. Através da análise das considerações e dos objetivos específicos propostos, foram obtidas informações valiosas que contribuem para a compreensão dos fatores que afetam o comportamento dessas estruturas em situações de incêndio, bem como para a identificação das medidas mais efetivas de proteção passiva contra incêndio.
No que diz respeito aos fatores que afetam o desempenho das estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio, foi possível identificar uma série de aspectos relevantes. Entre esses fatores, destacam-se a espessura e o tipo de material utilizado como proteção térmica, a configuração da estrutura, a presença de elementos combustíveis próximos à estrutura, a exposição ao fogo e a adequação dos projetos em relação às normas técnicas de resistência ao fogo. A compreensão desses fatores é fundamental para garantir a segurança dos usuários e a proteção do patrimônio.
No que diz respeito às medidas de proteção passiva contra incêndio utilizadas em estruturas de concreto pré-moldado, foram analisados diferentes materiais de proteção térmica, como argila expandida, vermiculita, ardósia expandida, pedras calcárias e pedras silicosas. Os resultados mostraram que a escolha adequada desses materiais, levando em consideração suas espessuras e propriedades de resistência ao fogo, é essencial para garantir a proteção da estrutura durante um incêndio. Além disso, outras medidas de proteção passiva, como sistemas de detecção e combate a incêndio e a correta compartimentação e evacuação de fumaça, foram discutidas e sua importância foi destacada.
A verificação da adequação dos projetos de estruturas de concreto pré-moldado em relação às exigências das normas técnicas de resistência ao fogo também se mostrou um aspecto relevante neste estudo. A análise dos projetos em relação às normas vigentes permite identificar eventuais falhas ou inadequações que podem comprometer a segurança das estruturas em situações de incêndio. A observância das normas técnicas é fundamental para garantir que as estruturas sejam projetadas e construídas considerando as condições de resistência ao fogo, proporcionando maior segurança aos usuários.
Com base nos resultados obtidos, é possível concluir que as estruturas de concreto pré moldado apresentam um comportamento complexo em situações de incêndio, sendo afetadas por diversos fatores. A escolha adequada dos materiais de proteção térmica, o projeto adequado em conformidade com as normas técnicas e a adoção de medidas de proteção passiva são cruciais para minimizar os riscos e garantir a segurança dos usuários e do patrimônio.
Este estudo de caso, embasado em pesquisa bibliográfica, contribui para o avanço do conhecimento na área de desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. Os resultados obtidos fornecem informações valiosas que podem ser utilizadas por engenheiros, projetistas e profissionais envolvidos na concepção e na construção de estruturas pré-moldadas, bem como na elaboração de normas e regulamentos relacionados à resistência ao fogo.
No entanto, é importante ressaltar que este estudo se baseou em uma pesquisa bibliográfica, e a realização de estudos experimentais e análises mais aprofundadas pode fornecer resultados mais precisos e específicos para diferentes tipos de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. Portanto, são necessárias pesquisas adicionais para ampliar o conhecimento nessa área e aprimorar as práticas de projeto e construção de estruturas resistentes ao fogo.
Além dos resultados mencionados anteriormente, este estudo também contribui para a conscientização sobre a importância da resistência ao fogo nas estruturas de concreto pré moldado. Incêndios em edifícios representam um risco significativo para a segurança das pessoas e para o patrimônio construído. Portanto, compreender o comportamento das estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio e adotar medidas efetivas de proteção passiva é fundamental para garantir a segurança de todos os envolvidos.
Com base nas análises e nas informações obtidas neste estudo, é possível fazer algumas recomendações e considerações para melhorar o desempenho das estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. Algumas delas são:
Seleção adequada dos materiais de proteção térmica: Os resultados mostram que diferentes materiais, como argila expandida, vermiculita, ardósia expandida, pedras calcárias e pedras silicosas, podem ser utilizados como revestimentos de proteção térmica. É essencial escolher o material mais adequado, considerando suas propriedades de resistência ao fogo e espessura necessária para atingir o tempo de resistência desejado.
Projeto estrutural em conformidade com as normas técnicas: É fundamental que os projetos das estruturas de concreto pré-moldado sejam elaborados de acordo com as normas e regulamentações específicas de resistência ao fogo. Essas normas estabelecem critérios e requisitos mínimos para garantir a segurança em caso de incêndio. A verificação da adequação do projeto em relação a essas normas deve ser realizada para garantir que as estruturas sejam capazes de resistir ao fogo pelo tempo necessário.
Análise dos fatores de exposição ao fogo: Durante a fase de exposição ao fogo, é importante considerar fatores como a intensidade do incêndio, a duração do fogo e a proximidade de elementos combustíveis. Esses fatores podem influenciar o comportamento da estrutura e devem ser levados em consideração ao projetar medidas de proteção adequadas.
Inspeção e manutenção regular: Após um incêndio, é essencial realizar inspeções minuciosas para avaliar os danos causados à estrutura. É importante identificar e reparar quaisquer danos, como fissuras ou deformações, que possam comprometer a capacidade estrutural. Além disso, é necessário implementar um programa de manutenção regular para garantir que a estrutura permaneça em condições adequadas ao longo do tempo.
Educação e treinamento: A conscientização sobre segurança contra incêndios e o treinamento adequado dos profissionais envolvidos na concepção, construção e uso das estruturas de concreto pré-moldado são fundamentais. Conhecimentos sobre medidas de proteção passiva, procedimentos de evacuação e uso adequado dos sistemas de combate a incêndio podem minimizar os riscos e garantir uma resposta eficaz em caso de emergência.
Os resultados deste estudo oferecem insights valiosos sobre os fatores que influenciam o desempenho das estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio. A compreensão desses fatores e a implementação de medidas adequadas de proteção passiva podem contribuir para a segurança das edificações e a proteção dos ocupantes e do patrimônio. A aplicação dos conhecimentos adquiridos neste estudo pode auxiliar na concepção e no projeto de estruturas mais resistentes ao fogo, promovendo ambientes mais seguros e protegidos contra incêndios.
5 CONCLUSÃO
Diante dos resultados obtidos neste estudo, pode-se concluir que as estruturas de concreto pré-moldado apresentam um desempenho satisfatório em situações de incêndio. Suas propriedades, como a resistência ao fogo e a baixa condutividade térmica, contribuem para a preservação da integridade estrutural por um determinado período de tempo durante um incêndio.
É identificado que as medidas de proteção passiva contra incêndio desempenham um papel crucial na minimização dos riscos e na garantia da segurança dos usuários e do patrimônio. A escolha adequada dos materiais de proteção térmica, a conformidade com as normas técnicas relacionadas à resistência ao fogo e a consideração dos fatores de exposição ao fogo são aspectos essenciais para o sucesso dessas medidas.
Este estudo destaca-se por sua contribuição na compreensão do comportamento das estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio e na identificação de medidas efetivas de proteção passiva. As vantagens desta pesquisa incluem o fornecimento de informações atualizadas e relevantes para engenheiros, projetistas e profissionais envolvidos na concepção e construção de estruturas pré-moldadas. Além disso, este estudo é baseado em uma pesquisa bibliográfica extensa, o que permite uma análise abrangente e uma visão ampla do tema.
As aplicações práticas desses resultados são diversas. Os profissionais da área podem utilizar as informações aqui apresentadas para aprimorar o projeto e a construção de estruturas de concreto pré-moldado mais seguras e resistentes ao fogo. Além disso, as recomendações fornecidas podem auxiliar na formulação de normas e regulamentos relacionados à resistência ao fogo, contribuindo para a melhoria dos padrões de segurança em edificações. Recomenda-se que pesquisas futuras sejam realizadas para ampliar ainda mais o conhecimento nessa área. Estudos experimentais e análises mais aprofundadas podem complementar os resultados obtidos neste trabalho e fornecer dados mais precisos e específicos para diferentes tipos de estruturas de concreto pré-moldado. Além disso, investigações sobre novos materiais de proteção térmica e o desenvolvimento de técnicas avançadas de análise estrutural em situações de incêndio podem contribuir para o avanço contínuo nessa área.
Este estudo oferece uma análise abrangente sobre o desempenho de estruturas de concreto pré-moldado em situações de incêndio, identificando medidas efetivas de proteção passiva e fornecendo recomendações práticas. A importância desse trabalho reside na promoção da segurança dos usuários e do patrimônio, bem como no avanço do conhecimento técnico-científico nessa área. Com base nesses resultados, espera-se que os profissionais e pesquisadores possam adotar práticas mais seguras e eficientes na concepção e construção de estruturas pré-moldadas, contribuindo para a proteção contra incêndios e garantindo ambientes mais seguros para todos.
CRONOGRAMA DA PESQUISA
Quadro 1 – Cronograma Trabalho de Conclusão de Curso / 2022
| Meses Atividades | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Definição do orientador e Entrega do termo de compromisso | x | x | ||||||||||
| Revisão de literatura | x | |||||||||||
| Coleta dos dados | x | x | ||||||||||
| Tabulação dos dados | x | x | ||||||||||
| Análise dos resultados | x | x | ||||||||||
| Redação final | x | x | ||||||||||
| Entrega do termo de autorização da defesa pública | x | |||||||||||
| Entrega do arquivo com o resultado do detector de plágio e do artigo para a defesa – banc | x | |||||||||||
| Defesa do tcc e revisão para a entrega final | x | x | ||||||||||
| Entrega do tcc /artigo final e documentos /termos para conclusão da disciplina | x |
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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1Graduando do Curso de Engenharia civil da Universidade de Araraquara- UNIARA. Araraquara-SP. E-mail: jvdsantos@uniara.edu.br
2Orientador. Docente Curso de Engenharia Civil da Universidade de Araraquara- UNIARA. Araraquara-SP. (10 Pt, Maiúsculas e minúsculas)