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B. Engenharias - 1. Engenharia - 3. Engenharia Civil
ESTUDO COMPARATIVO DAS DISTRIBUIÇÕES DE TEMPERATURAS EM PERFIS DE AÇO SUBMETIDOS AO INCÊNDIO PADRÃO E A INCÊNDIOS NATURAIS
Débora Ferreira Gonzaga Silva 1
Viviane Aparecida Rezende 1
Bruna de Carvalho Faria Lima Lopes 1
Flávio Antônio Ferreira 2
Antônio Maria Claret de Gouveia 3
(1. Programa de Educação Tutorial do Curso de Engenharia Civil/ PET Civil - EM/UFOP; 2. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil/ PROPEC - EM/UFOP; 3. Departamento de Engenharia de Controle e Automação/ DECAT - EM/UFOP)
INTRODUÇÃO:

Os incêndios são fenômenos que dependem de um grande número de parâmetros, o que os torna essencialmente aleatórios. Devido à grande diversidade de fatores que podem influenciar na curva de incêndios reais, convencionou-se a adoção de curvas de incêndio padronizadas para servir como modelo para análises experimentais, utilizadas em estudos onde não haja parâmetros precisos relativos às temperaturas envolvidas. Esta curva é adotada para determinar, em ensaios, o comportamento de elementos construtivos ao fogo e é denominada de incêndio-padrão. Sua principal característica é possuir apenas um ramo ascendente, ou seja, a temperatura dos gases é sempre crescente com o tempo e, além disso, independente das características do ambiente e da carga de incêndio.

De acordo com as normas brasileiras, incêndio natural é a variação térmica que simula o incêndio real, função da geometria, ventilação, características térmicas dos elementos de vedação e da carga de incêndio. Normas européias prevêem incêndios naturais aplicáveis a compartimentos de até 100m². As curvas de incêndio natural possuem um ramo ascendente (fase de aquecimento) e um ramo descendente (fase de resfriamento), admitindo-se, que os gases que envolvem o fogo não têm sua temperatura sempre crescente com o tempo. O objetivo desse trabalho é investigar as distribuições de temperaturas não uniformes em perfis de aço e analisar a viabilidade do emprego de incêndios naturais de acordo com o Eurocode1 (1995).

METODOLOGIA:

Foi analisado o perfil HP 310x125, produzido pela Açominas, em ambientes onde a elevação de temperatura respeite a curva de incêndio-padrão da ISO 834 (1975) e as curvas de incêndios-naturais do Eurocode 1 (1995). Nessas últimas serão consideradas cargas de incêndio de 300, 500 e 700 MJ/m² e fatores de ventilação de 0.04, 0.08 e 0.12 m1/2. O dimensionamento do perfil segue as prescrições da NBR 8800 (1986). 

As análises térmicas foram realizadas pelo software TASEF (Sterner et. al, 1990) que emprega o Método de Elementos Finitos para descrever o histórico de temperaturas em uma estrutura submetida a um gradiente térmico em função do tempo. O TASEF foi desenvolvido pelo Lund Institute of Technology, Suécia, e utiliza elementos isoparamétricos bidimensionais triangulares e quadrangulares com 3 e 4 nós. Para a realização da análise, faz-se necessário modelar a seção transversal do perfil em uma malha de elementos finitos para que a temperatura de cada ponto nodal seja calculada para cada passo de tempo.

RESULTADOS:
Foram obtidos os históricos de temperaturas nodais no perfil HP 310x125, em cada passo de tempo para ambos os incêndios estudados. Os resultados mostram que, no incêndio natural, quando a carga de incêndio é constante a duração do incêndio diminui e a temperatura máxima se eleva com o aumento do grau de ventilação. Quando o grau de ventilação é constante a duração de um incêndio cresce com o aumento da carga de incêndio específica. Já na curva do incêndio padrão, foi observado que a temperatura é sempre crescente com o tempo.  Com a análise das distribuições de temperaturas na seção transversal do perfil nos tempos 30, 60 e 120 minutos, iniciou-se o estudo do perfil a uma temperatura convencionada de 20ºC. A partir deste instante foi possível observar que a fase de aquecimento do incêndio natural é idêntica a do incêndio padrão até a temperatura do incêndio natural ser considerada máxima, depois a temperatura do perfil começa a diminuir entrando na fase de resfriamento. Ao contrário do incêndio natural, a temperatura do incêndio padrão só tende a crescer.
CONCLUSÕES:

A segurança contra incêndio, nos principais centros brasileiros, é praticada por meio de métodos não-científicos, o que pode conduzir a soluções antieconômicas, inadmissíveis em um país sem recursos excessivos ou à insegurança. Nos centros menos desenvolvidos não há a preocupação pela proteção contra incêndio, o que pode resultar prejuízo material ou até de vidas humanas. A segurança a incêndio foi resolvida após a publicação de duas normas brasileiras: NBR 14323 (1999) e 14432 (2000), que apresentam métodos de verificação da segurança estrutural com critérios adequados a essa situação.

Visando uma maior segurança contra incêndio é necessário utilizar curvas de incêndios naturais para reduzir a temperatura máxima atingida pela estrutura de aço e para o Tempo Requerido de Resistência ao Fogo (TRRF) elevado. Para a aplicação desses incêndios naturais é necessário prever no projeto do edifício uma adequada compartimentação para conter o fogo em uma região limitada.
Instituição de fomento: Programa de Educação Tutorial/PET - MEC/SESU
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Incêndio Padrão; Incêndio Natural; Perfis de aço..
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006