Resepsjonen i litteraturhistorier

Como já foi comentado, o modelo de incêndio-padrão é caracterizado somente pela fase de aquecimento. Portanto, o mesmo não possui um tempo limite definido em sua representação matemática, além de não representar o comportamento de um incêndio real. A literatura técnica estabelece que a duração do incêndio-padrão é limitada pelo Tempo Requerido de Resistência ao Fogo (TRRF), o qual é definido, segundo a NBR 14432:2001, como sendo o tempo mínimo de resistência ao fogo que um elemento construtivo deve resistir. A resistência ao fogo é a propriedade de um elemento estrutural resistir à ação do fogo por determinado período de tempo, mantendo sua segurança estrutural, estanqueidade e isolamento (Vargas e Silva, 2003). Vargas e Silva (2003) comentam que, embora o conceito do TRRF seja aplicado em vários países, os valores variam conforme os mesmos. Dessa forma, o TRRF é fruto de um consenso da sociedade de um país, não significando a duração do incêndio ou o tempo de evacuação dos ocupantes do edifício ou o tempo de chegada do Corpo de Bombeiros, e sim, o quanto cada país está disposto a assumir um risco aceitável para o colapso das edificações em situações de incêndio. Portanto, na Nova Zelândia, o TRRF máximo é de 60 minutos. Nos EUA, o TRRF pode atingir 180 minutos para pilares de edifícios altos, no Reino Unido o TRRF máximo é de 120 minutos e, no Japão, o TRRF para edifícios altos é maior para os pavimentos inferiores e menor para os pavimentos superiores.

O TRRF pode ser determinado de duas maneiras segundo as legislações brasileiras vigentes: através do método tabular e do método do Tempo Equivalente. O método tabular consiste em determinar o TRRF de acordo com a altura, dimensões, tipo de uso e ocupação das edificações. A NBR 14432:2001 em seu anexo A apresenta uma tabela com os valores do TRRF em minutos associado com o uso e a altura da edificação, as quais devem ser respeitadas pelos elementos estruturais (pilares, vigas e lajes). A Tabela 2.2 apresenta um resumo das recomendações de TRRF da NBR 14432:2001 para alguns tipos de usos/ocupações de edificações.

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Tabela 2.2 – Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo (TRRF) – NBR 14432:2001

Ocupação/Uso

Altura da Edificação Classe

P1 Classe P2 Classe P3 Classe P4 Classe P5

h ≤ 6 m 6 m < h ≤ 12m 12 m < h ≤ 23m 23 m < h ≤ 30m h ≥ 30 m Residencial 30 30 60 90 120 Hotel 30 60(30) 60 90 120 Supermercado 60(30) 60(30) 60 90 120 Escritório 30 60(30) 60 90 120 Shopping 60(30) 60(30) 60 90 120 Escola 30 30 60 90 120 Hospital 30 60 60 90 120 Igreja 60(30) 60 60 90 120 Notas:

1- Para Subsolos com h > 10 m – 90 min; h ≤ 10 m – 60 min, não podendo ser inferior ao TRRF dos pavimentos

acima do solo

2- Os TRRF entre parênteses podem ser usados em subsolo nos quais a área bruta de cada pavimento seja menor

ou igual a 500 m2 _{e em edificações nas quais cada pavimento acima do solo tenha área menor ou igual a 750 m}2_;

A fim de associar a curva-padrão a curvas mais realísticas, diversos pesquisadores estudaram diferentes métodos, dentre os quais, o mais citado na literatura técnica internacional é o método do Tempo Equivalente (TE). Ingberg, na década de 20, (apud Babrauskas e Williamson, 1978) foi quem buscou pela primeira vez a solução desse problema através do conceito de igualdade entre as curvas de incêndio-padrão e o incêndio real. As comparações entre a curva-padrão e a curva de incêndio-natural (paramétrica) são feitas por meio do conceito de tempo equivalente a fim de se conhecer a severidade do incêndio real através da curva de incêndio-padrão. Dessa forma, a metodologia do tempo equivalente pode ser realizada através de três conceitos: Conceito de áreas iguais, conceito da temperatura máxima do elemento estrutural e conceito do esforço resistente mínimo.

Nyman (2002) comenta que o conceito de equivalência de áreas proposto por Ingberg tem a finalidade de determinar o Tempo Equivalente de um incêndio igualando as áreas sob as curvas de incêndio- natural e de incêndio-padrão acima de uma temperatura de referência de 150 °C. O autor comenta ainda que, quando se trata de membros estruturas não-combustíveis pesados,

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considera-se como temperatura de referência 300 °C, como é esquematizado na Figura 2.17. Segundo o autor, a aplicação do conceito de áreas iguais aplicado em estruturas leves com mobiliário moderno apresentou grande déficit quando comparadas as áreas das curvas normatizadas e realísticas, em virtude da grande quantidade de combustíveis sintéticos. Dessa forma, o conceito de equivalência de áreas não pode ser provado teoricamente, em virtude que a energia térmica é inserida diretamente nas paredes, teto e piso dos compartimentos, e a mesma não é diretamente proporcional à temperatura. O autor ressalta que, em altas temperaturas, a forma predominante de transferência de energia térmica em construções é por radiação, dessa forma, a mesma é proporcional à diferença de temperatura elevada para a quarta potência. Portanto, este método subestima a gravidade de incêndios curtos com altas temperaturas, e superestima incêndios longos com menos intensidade.

Cooper e Steckler (1996) explicam que, embora o conceito equivalência de área para determinar a severidade do fogo seja tecnicamente obsoleto, pode ser útil nas seguintes ocasiões:

• Quando altas taxas de liberação de calor não estão envolvidas, devido a efeitos de choque térmico na integridade

• Quando a relação tempo-temperatura não for significativamente maior ou menor do que a regime de aquecimento padrão de teste de fogo.

Figura 2.17 – Tempo Equivalente pelo conceito de igualdade das áreas sob as curvas (Adaptado de Thomas et al., 1997)

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Harmathy (1987) comenta que Law e Pettersson, na década de 70, desenvolveram métodos para determinar o Tempo Equivalente através do conceito de equivalência da temperatura máxima do elemento estrutural entre o modelo de incêndio-padrão e o incêndio real. Esse analisou a relação entre a curva-padrão e curvas experimentais, considerando o efeito da ventilação, já este fez melhorias no método de Law de duas maneiras: expressou o efeito da ventilação do compartimento em relação ao fator de ventilação, ao invés da abertura de ventilação, e fez a inclusão das características térmicas dos elementos de vedação. Dessa forma, Melão e Silva (2014) e Melão (2016) comentam que o conceito de equivalência de temperatura máxima do elemento estrutural define que a gravidade equivalente do incêndio é o tempo de exposição necessário para que a temperatura de um elemento de aço determinada por meio da curva de incêndio-padrão atinja a mesma temperatura máxima do aço determinada por meio da curva de incêndio natural. Este conceito é esquematizado na Figura 2.18.

Figura 2.18 – Tempo Equivalente pelo conceito de igualdade das Temperaturas Máximas do Aço (Adaptado de Silva, 1997)

Alternativamente, a equivalência do incêndio pode ser determinada por meio do conceito de esforço resistente mínimo do elemento de aço. Segundo Buchanan e Abu (2017), esse conceito define que a equivalência do incêndio é o tempo de exposição necessário para que o esforço resistente de um elemento de aço determinado por meio da curva de incêndio-padrão atinja o mesmo valor mínimo do aço submetido ao incêndio natural, como é ilustrado na Figura 2.19.

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Dos conceitos de equivalência de tempo, esta é a abordagem mais realística. Contudo, o conceito de carga mínima é difícil de ser implementado para um material que não tenha uma carga mínima claramente definida, como, por exemplo, as estruturas de madeira, onde a carbonização pode continuar após a temperatura do incêndio comece a diminuir.

Figura 2.19 – Tempo Equivalente pelo conceito de Esforço Resistente Mínimo do Aço (Adaptado de Buchanan e Abu, 2017)

A NBR 14323:2013, em seu anexo F, apresenta o método do Tempo Equivalente para determinar o Tempo Requerido de Resistência ao Fogo (TRRF), levando em consideração aspectos do projeto contra incêndio e características da edificação que reduzem o risco ou a propagação do sinistro e facilitam a fuga dos usuários e as operações de combate ao fogo. Este método é aplicável em incêndios compartimentados e o TRRF é expresso em função de teq, o qual é determinado por:

𝑡_𝑒𝑞 = 0,07𝑞_𝑓,𝑘𝑊𝛾_𝑛𝛾_𝑠𝛾_𝑟 (2.70)

Sendo, 𝑞𝑓,𝑘 é o valor característico da carga de incêndio específica em MJ/m2, o qual é fornecido na NBR 14432:2001; W é um fator que depende da área de ventilação e da altura do compartimento; 𝛾_𝑛 corresponde a um fator que depende das medidas de proteção ativa da edificação; 𝛾_𝑠 é um fator que depende da altura do piso mais elevado da edificação e da área do

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compartimento, e os seus limites inferiores e superiores são iguais a 1 e 3, respectivamente; e 𝛾𝑟 é um fator que depende do risco de ativação do incêndio, o qual é apresentado os seus valores na tabela F.2 do anexo F da NBR 14323:2013 em função tipo de ocupação da edificação. Em que: 𝑊 = (6 𝐻) 0,3 { 0,62 + 90 (0,4 −𝐴𝑣 𝐴_𝑓) 4 1 + 12,5 [1 + 10𝐴𝑣 𝐴_𝑓]𝐴𝐴ℎ_𝑓} ≥ 0,5 𝛾𝑛 = 𝛾𝑛1𝛾𝑛2𝛾𝑛3 𝛾𝑠 = 1 + 𝐴_𝑓(ℎ + 3) 105 (2.71a-c)

Onde, 𝐻 é a altura do compartimento (distância do piso ao teto) em m; 𝐴𝑓 é a área do piso do compartimento em m2; 𝐴_𝑣 é a área de ventilação vertical para o ambiente externo do compartimento em m2_{, considerando-se que os vidros das janelas se quebrarão em incêndio, e} que a relação de 𝐴_𝑣⁄ não pode ser inferior a 0,025 e superior que 0,3; 𝐴𝐴_{𝑓 ℎ} é a área de ventilação horizontal em m2; 𝛾_𝑛1, 𝛾_𝑛2 e 𝛾_𝑛3 são fatores parciais de ponderação das medidas de segurança contra incêndio, os quais estão relacionados, respectivamente, à existência de chuveiros automáticos, brigada contra incêndio e detecção automática, e os seus valores são apresentados na tabela F.1 do anexo F da NBR 14323:2013; e ℎ corresponde à altura do piso mais elevado.

É importante destacar que esse método, apesar de empregar algumas equações do método do tempo equivalente do EN 1991 1-2:2002, não é igual ao método apresentado na norma europeia. A principal diferença são as limitações impostas. A norma brasileira não permite que o tempo equivalente seja tomado como inferior a 15 min ou inferior ao tempo determinado pelo Anexo A da NBR 14432:2001, os quais são apresentados resumidamente na Tabela 2.2, reduzido de 30 min. Dessa forma, o método da norma brasileira tem um caráter de reduzir de até no máximo 30 min o TRRF, e assim trazer economia no dimensionamento das estruturas de uma edificação com boas características de segurança contra incêndio. Melão e Silva (2014) e Melão (2016)

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ressaltam que o método apresentado na norma brasileira, não é um método de equivalência entre as duas curvas. A NBR 14323:2013 ressalta que esse método pode ser aplicado a qualquer tipo de edificações, com exceção daquelas destinadas ao depósito de material explosivo e à central de comunicação e energia.

2.3.4. Caracterização das Propriedades Termomecânicas do Aço em Situações de