A NECESSIDADE DE INFRA-ESTRUTURA DE ENSAIOS DE RESISTÊNCIA AO FOGO

SEITO, Alexandre Itiu (1); SILVA,Valdir Pignatta. (2)

(1) Coordenador do GSI - Grupo de Pesquisa em Segurança contra Incêndio e Explosão do NUTAU/USP – Membro das Comissões de Estudos do CB 24 - Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio da ABNT – e-

mail nutaugsi@usp.br; (2) Professor da EPUSP e Membro do GSI e das Comissões de Estudos do CB-24 da ABNT – e-mail valpigss@usp.br - Rua do Anfiteatro, 181 – Colméia – Favo 11 – CEP 05508-060 – Cidade

Universitária – São Paulo – SP – Tel/Fax +55 11 3091-3209 / 3091 3082

RESUMO

Há necessidade de se ampliar a infra-estrutura de ensaios de resistência ao fogo dos elementos construtivos das edificações.

O último regulamento de segurança contra incêndio do Corpo de Bombeiros da Polícia Militar de São Paulo faz a exigência de resistência ao fogo em elementos da construção e sua comprovação por meio de ensaios laboratoriais. Ocorre o mesmo no regulamento do Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais, que foi aprovado recentemente. Esse avanço foi necessário devido ao aumento das construções com estruturas metálicas na construção civil brasileira o que exigiu a elaboração de normas técnicas de resistência ao fogo pelas comissões de estudo dos comitês brasileiros da ABNT.

A etapa seguinte é criar a infra-estrutura necessária para executar os ensaios de resistência ao fogo em todos os elementos construtivos e, assim, atender aos regulamentos, auxiliar as pesquisas de pós-graduação e apoiar as empresas na certificação de seus produtos no desenvolvimento de novos materiais e sistemas construtivos.

Pode-se prever que nos próximos 10 anos, os demais estados da União terão regulamentos de segurança contra incêndio semelhantes ao do Corpo de Bombeiros de São Paulo.

ABSTRACT

The needs of fire resistance tests facilities to test constructive systems are presented in this article.

The new fire safety building code granted by Fire Department of State of Sao Paulo is a mandatory code with fire resistance requirements for constructive materials and systems.

Next stage will be the construction of two others fire resistance tests furnace. One is an horizontal furnace and other is a vertical furnace to test columns to compliance with fire safety building code objectives, to help research, to support certification systems and finally to develop new materials and new construction systems.

In the next decade, the others Brazilian States will have fire safety building codes similar to the Sao Paulo Fire Department.

INTRODUÇÃO

O Brasil tem convivido com incêndios, grandes e pequenos, há muito tempo, porém só a partir do Período Imperial foram registrados esses fatos.

A criação dos Corpos de Bombeiros, no final do século XIX, em alguns estados brasileiros, é a comprovação de que o incêndio já era um problema que perturbava a sociedade.

O Corpo de Bombeiros do Rio de Janeiro foi criado em 02/07/1856, o de São Paulo em 10/03/1880 e do Pará em 24/11/1882 e, nas décadas seguintes os de outros estados.

Os incêndios em edifícios altos, no final da década de 60 e início da de 70, trouxe à tona a falta de regulamentos de segurança contra incêndio e do aparelhamento do Corpo de Bombeiros para o enfrentamento desse novo problema das grandes cidades brasileiras. São os casos dos edifícios como o Rener em Porto Alegre, Andraus e Joelma em São Paulo e Andorinha no Rio de Janeiro, que foram construídos atendendo os códigos de obras e edificações daquela época que não exigiam qualquer medida de segurança contra incêndio.

O adensamento das cidades aumenta o risco de incêndio em todos os segmentos de atividades. Esse risco pode ser diminuído com uma regulamentação da segurança contra incêndio, um Corpo de Bombeiros bem treinado e equipado e pela educação da população.

Em 1974 é aprovado o regulamento de segurança contra incêndio em edificações no Município de São Paulo e em 1983 é aprovado o do Estado de São Paulo.

A ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas vem elaborando normas técnicas de equipamentos de combate a incêndio desde o início da década de 50.

Em 1980 é inaugurado o forno de ensaios de resistência ao fogo de vedações verticais do Laboratório de Ensaios de Fogo do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) com apoio dos governos americano e do Estado de São Paulo, dentro do programa USAID de cooperação tecnológica.

O estágio, em 1976, na UL - Underwritters Laboratories de Chicago, USA, permitiu obter informações suficientes para construir o forno de ensaios de resistência ao fogo para vedações verticais do Laboratório de Ensaios de Fogo do IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo.

A construção do forno teve início em 1979 e término em 1981. A capacitação laboratorial de ensaios de resistência ao fogo, do Instituto, precisa ser complementada com a construção do forno de ensaios de pilares e do forno para ensaios de vedação horizontal e vigas.

No ano de 2001 foi construído o forno de ensaios de resistência ao fogo para vedações verticais no LASC - Laboratório de Desenvolvimento de Sistemas Construtivos de Furnas Centrais Elétricas S.A., Aparecida de Goiânia.

No ano de 2001, foi aprovada a 4a edição da regulamentação sobre segurança contra incêndio elaborada pelo Corpo de Bombeiros da Polícia Militar do Estado de São Paulo. É o Decreto Estadual n0 46 076/01 – Regulamentação da Segurança Contra Incêndio em Edificações e Áreas de Risco, que exige a comprovação da resistência ao fogo dos elementos da construção.

Caso houvesse elementos construtivos resistentes ao fogo, devidamente dimensionados, para compartimentar o depósito em áreas de risco, não haveria a grande perda patrimonial da empresa Nestlé em setembro de 2001.

A área total destruída pelo fogo foi de 35.000 m2 e prejuízo acima de R$ 90 milhões e vitimou 2 oficiais bombeiros. (vide figura 1a e 1b)

REGULAMENTO ESTADUAL DE SÃO PAULO

Uma pesquisa sobre infra-estrutura laboratorial de resistência ao fogo em nível de pós-doutorado foi feita na EPUSP sob a supervisão do professor doutor Valdir Pignatta e Silva e com apoio da FAPESP.

Essa demanda foi detectada devido ao novo regulamento de segurança contra incêndio em edificações, que contém exigências de resistência ao fogo dos componentes de construção da edificação e sua comprovação por meio de ensaios. É o Decreto Estadual n0 46 076/01 - Segurança Contra Incêndio em Edificações e Áreas de Risco do Estado de São Paulo, de 31 de agosto de 2001.

O Decreto foi estruturado com um corpo principal contendo os trâmites burocráticos, a administração, a fiscalização e as exigências técnicas de prevenção e de proteção contra incêndio. A outra parte é constituída de

Figura 1a e 1b- Depósito da Nestlé - setembro/2001

Instruções Técnicas (ITs) que regulamentam os procedimentos administrativos e fiscalizadoras e as medidas de segurança contra incêndio nas edificações e áreas de risco.

As exigências técnicas se apóiam nas normas brasileiras NBR – Normas Brasileira Registradas da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

As edificações são classificadas em: � Quanto à idade de construção: existente e a construir; � Quanto à área construída: ≤ 750 m2 e > 750 m2; � Quanto à altura: 6 tipos conforme tabelas 1 e 2 abaixo.

Tabela 1 - Classificação das edificações quanto à altura

Tipo Denominação Altura I Edificação Térrea Um pavimento II Edificação Baixa H ≤ 6,00 m III Edificação de Baixa – Média altura 6,00 m ≤ H ≤ 12,00 m IV Edificação de Média altura 12,00 m ≤ H ≤ 23.00 m V Edificação Medianamente Alta 23,00 m ≤ H ≤ 30,00 m VI Edificação Alta Acima de 30,00 m

Tabela 2 - Classificação das edificações e áreas de risco quanto à ocupação

GRUPO OCUPAÇÃO/USO SUBDIVISÃO A Residencial A-1 a A-3 B Serviço de hospedagem B-1 e B-2 C Comercial C-1 a C-3 D Serviço profissional D-1 a D-4 E Educacional e cultura física E-1 a E-6 F Local de reunião de público F-1 a F-10 G Serviço automotivo e assemelhado G-1 a G-5 H Serviço de saúde e institucional H-1 a H-6 I Industria I-1 a I-3 J Depósito J-1 a J-4 L Explosivos L-1 a L3 M Especial M-1 a M-7

A resistência ao fogo dos elementos construtivos esta regulamentada nas seguintes ITs - Instruções Técnicas:

� IT 07 – Separação entre edificações;

� IT 08 - Segurança estrutural nas edificações;

� IT 09 – Compartimentação horizontal e compartimentação vertical;

� IT 11 – Saídas de emergência.

As classes de edificação que requerem resistência ao fogo estão nas tabelas do Decreto 46 076/01.

DEFINIÇÃO DE RESISTÊNCIA AO FOGO

As normas técnicas brasileiras NBR 14323:1999 – Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio – Procedimento e NBR 14432:2000 Exigência de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – Procedimento, são recentes.

A resistência ao fogo é definida na NBR 14323:1999 como: “tempo durante e qual um elemento estrutural, estando sob a ação do incêndio-padrão, definido na NBR 5628, não sofre colapso estrutural”e na NBR 14432 (2000) “propriedade de um elemento de construção de resistir à ação do fogo por determinado período de tempo, mantendo sua segurança estrutural, estanqueidade e isolamento, onde aplicável.”

Deve ser comentado que sendo uma definição, não poderia ter duas versões, principalmente em documentos elaborados pela mesma entidade.

FORNO DE ENSAIOS DE RESISTÊNCIA AO FOGO DO IPT E FURNAS

Os fornos de resistência ao fogo do IPT (Figura 2) e de Furnas (Figura 3) ensaiam vedações verticais: paredes, portas, janelas, registros, selos de passagem, anteparas de navios, portas de elevadores, etc.

As características construtivas de ambos os fornos são muito diferentes a começar pelos elementos isolantes, o do IPT é estruturado com tijolos isolantes protegidos por manta cerâmica e o de Furnas não utiliza tijolos e a caixa metálica é recoberta por uma camada de manta cerâmica.

A maior diferença, porém, está no combustível utilizado para o aquecimento do forno. O IPT usa o óleo combustível e Furnas utiliza GLP.

Ambos utilizam a mesma curva-padrão temperatura-tempo para os ensaios de resistência ao fogo, mas não se sabe qual a influência, no resultado, devido aos combustíveis utilizados.

Os resultados de ambos os fornos devem ser harmonizados por um programa inter-laboratorial de ensaios.

OUTROS FORNOS DE RESISTÊNCIA AO FOGO

A infra-estrutura laboratorial de ensaios de resistência ao fogo precisa ser complementada com outros dois fornos, ou seja: forno de boca horizontal (Figura 5) para os ensaios de lajes, alçapão, selos corta-fogo, registros corta-fogo e vigas e o forno de ensaio em pilar (Figura 6).

Os fornos de resistência ao fogo não são normalizados quanto ao projeto construtivo. A exigência é que sejam capazes de fazer o aquecimento segundo a curva temperatura-tempo prevista nas normas técnicas.

A norma técnica internacional é a ISO 834, entretanto, cada país tem sua própria norma podendo-se citar como exemplo a ASTM E 119 dos USA, BS 476 da Inglaterra, com a curva tempo-temperatura própria, conforme a Figura 4. No Brasil as NBR 6479, NBR 10636 e NBR 5628 adotaram a curva tempo-temperatura da norma ISO.

Figura 2 - Forno de ensaios de resistência ao fogo de vedação vertical do IPT

Figura 3 - Forno de ensaios de resistência ao fogo de vedação vertical de Furnas

NORMAS TÉCNICAS

As normas técnicas brasileiras são elaboradas pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas que foi fundada em 28 de setembro de 1940. Trata-se de uma sociedade civil sem fins lucrativos.

A lei federal n0 5.966/73 criou o SINMETRO – Sistema Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial, integrado por entidades públicas e privadas, com a finalidade de formular e executar a política nacional de metrologia, normalização industrial e certificação de conformidade às normas.

Com a criação do SINMETRO, a ABNT foi incorporado ao sistema, que por meio de seu Conselho Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (CONMETRO) reconheceu a ABNT como o Fórum Nacional de Normalização de acordo com a Resolução n0 14/83 de 30 de dezembro de 1983.

O Fórum Nacional de Normalização é o local de compatibilização da tecnologia, dos interesses públicos, das empresas industriais e dos consumidores.

A ABNT é, também, o representante do Brasil junto aos órgãos internacionais de normalização ISO, IEC e COPANT. A ABNT esteve presente na reunião que debateu a criação da ISO em 24 de outubro de 1946 e confirmada em 23 de fevereiro de 1947.

Figura 5 - Forno para ensaios de pilares do Building Research Institute do Japão

Figura 6 - Forno para ensaio de vedação horizontal do Building Research Institute do Japão

Figura 4 – Curvas-padrão temperatura-tempo de vários países

Atualmente, a ABNT tem 57 Comitês Brasileiras que são responsáveis pela elaboração de normas técnicas de suas áreas específicas.

As normas de segurança contra incêndio são feitas pelo CB 24 – Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio.

A Comissão de Estudos de Resistência ao Fogo de Estruturas foi instalada em 1994 no CB-24 Comitê Brasileiro de Segurança contra Incêndio da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas.

A elaboração das normas NBR 14323:1999 - Dimensionamento de estrutura de aço de edifícios em situação de incêndio - Procedimentos e NBR 14432:2000 - Exigência de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – Procedimentos teve a participação dos melhores engenheiros estruturais do país, podendo-se citar os professores: Dr. Valdir Pignatta e Silva da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (coordenador), Dr. Ricardo Hallal Fakuri (secretário), Dr. Francisco Carlos Rodrigues Domingos ambos da Universidade Federal de Minas Gerais e Dr. Antonio Maria Claret da Universidade Federal de Ouro Preto, o engenheiro Antonio Fernando Berto do Laboratório de Ensaios de Fogo do IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo e, ainda, o oficial bombeiros Adilson A. Silva, além de vários representantes de associações de classe e projetistas de empresas de engenharia.

Outras normas brasileiras que tratam do assunto são:

NBR 15200:2004 – Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio. Procedimento.

NBR 6479 – Portas e vedadores – Determinação da resistência ao fogo – Método de ensaio.

NBR 10636 - Paredes divisórias sem função estrutural - Determinação da resistência ao fogo – Método de ensaio.

NBR 5268 - Componentes construtivos estruturais – Determinação da resistência ao fogo – Método de ensaio

PESQUISAS NAS UNIVERSIDADES

Vários professores doutores das universidades de São Paulo, Minas Gerais, Pernambuco, Goiás e Santa Catarina estão orientando sobre segurança contra incêndio nos cursos de pós-graduação.

A pesquisa dos pós-graduandos pode ser melhorada tendo-se a infra-estrutura laboratorial de ensaios de resistência ao fogo, para a avaliação e desenvolvimento de sistemas construtivos e cujos resultados embasariam a dissertação ou a tese.

O dimensionamento da resistência ao fogo de elementos construtivos demanda desenvolvimento da engenharia e análise experimental.

CONCLUSÃO

A segurança contra incêndio em edificações, prevista pelo regulamento compulsório ou por desempenho, passa necessariamente pela verificação laboratorial da resistência ao fogo dos componentes e sistemas construtivos utilizados nas estruturas ou na compartimentação das áreas de risco de incêndio.

Para o avanço dessa área do conhecimento é fundamental a complementação da infra-estrutura laboratorial de ensaios de resistência ao fogo para o apoio a pesquisa e para a aplicação plena do regulamento de segurança contra incêndio em edificações.

BIBLIOGRAFIA PARA CONSULTAR

1. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 5268 – Componentes construtivos estruturais – Determinação da resistência ao fogo – Método de ensaio, Rio de Janeiro, 1980

2. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6479 – Portas e vedadores – Determinação da resistência ao fogo – Método de ensaio, Rio de Janeiro, 1992

3. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 10636 – Paredes divisórias sem função estrutural - Determinação da resistência ao fogo – Método de ensaio, Rio de Janeiro, 1989

4. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR11711 – Portas e vedadores corta-fogo com núcleo de

madeira para isolamento de riscos em ambientes comerciais e industriais – Especificação, Rio de Janeiro, 1992

5. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR11742 – Porta corta-fogo para saídas de emergência – Especificação, Rio de Janeiro, 1992

6. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 14 323 – Dimensionamento de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – Procedimento, Rio de Janeiro, 2000

7. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 14 432 – Exigência de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificação – Procedimentos, Rio de Janeiro, 1999

8. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR15200 – Projeto de estruturas de concreto em situação de incêndio – Procedimento, Rio de Janeiro,2004

9. ASTM E 119 Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials, Washington, DC USA, 2000

10. International Organization for Standardization – ISO 834 Fire resistence tests – Elements of building construction, Genève, Suiça, 1994

11. Barreto F.S. Objetivos e princípios da normalização“, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Rio de Janeiro, 1984”.

12. Corpo de Bombeiros da Polícia Militar do Estado de São Paulo – Decreto 46 076/01, de 31 de agosto de 2001 – Regulamento de Segurança contra Incêndio das Edificações e Áreas de Risco do Estado de São Paulo, São Paulo, 2001

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16. SILVA, V. P. "Ação térmica nas estruturas - Determinação da temperatura nos elementos estruturais de aço com proteção térmica, em situação de incêndio". Boletim Técnico BT/PEF/EPUSP/9915. p. 01-14. Escola Politécnica. São Paulo. 1999.

17. SILVA, V. P. "Ação térmica nas estruturas - Determinação da temperatura nos elementos estruturais de aço sem proteção térmica, em situação de incêndio". Boletim Técnico BT/PEF/EPUSP/9913. p. 01-15. Escola Politécnica. São Paulo. 1999.

18. SILVA, V. P. "Ação térmica nas estruturas - O modelo do incêndio natural compartimentado”. Boletim Técnico BT/PEF/EPUSP/9911, p. 01-20. Escola Politécnica. São Paulo. 1999.

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25. SILVA,V.P.; PIMENTA,P.M. “Diagrama Tensão-Deformação dos Aços Estruturais Submetidos a Altas Temperaturas”. Boletim Técnico BT/PEF/9519. Escola Politécnica. São Paulo. 1995.