Curso sobre projetos de segurança contra incêndios

Mod.DFRH.110/04
Curso de Técnicos Autores de
Projetos e Planos de Segurança
Contra Incêndios em edifícios de
2ª, 3ª e 4ª categorias de risco
Fevereiro 2022

Mod.DFRH.110/04
MÓDULO 3
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DO DESENVOLVIMENTO
DE INCÊNDIO E CURVAS DE INCÊNDIO NOMINAIS
Vítor Primo

Mod.DFRH.110/04 3
Programa previsto no Protocolo ANEPC/Ordens Profissionais

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1. Resistência ao fogo
2. Representação gráfica do desenvolvimento do incêndio
• Curva de incêndio natural
• Curvas nominais
• Curvas paramétricas
3. Comportamento ao fogo das estruturas
Síntese

Mod.DFRH.110/04 5
Objetivos pedagógicos
No final desta sessão, os formandos/as serão capazes de:
▪ Conhecer a noção de resistência ao fogo
▪ Conhecer a representação gráfica de um incêndio real
▪ Conhecer a representação gráfica dos incêndios nominais
▪ Conhecer a representação gráfica das curvas paramétricas e os fatores de
que depende essa representação
▪ Conhecer o desempenho ao fogo dos diferentes tipos de estruturas

Mod.DFRH.110/04 6
RESISTÊNCIA AO FOGO
Propriedade de um elemento de construção, ou de outros componentes de um
edifício, de conservar durante um período de tempo determinado a estabilidade
e ou a estanquidade, isolamento térmico, resistência mecânica, ou qualquer
outra função específica, quando sujeito ao processo de aquecimento resultante
de um incêndio.
RESISTÊNCIA AO FOGO PADRÃO
Resistência ao fogo avaliada num ensaio com um programa térmico de fogo
normalizado.
(Art.º 3º do Anexo I ao RT-SCIE)
1 – Resistência ao fogo

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ESTABILIDADE AO FOGO
Propriedade de um elemento de construção, com funções de suporte de
cargas, capaz de resistir ao colapso durante um período de tempo
determinado, quando sujeito à acção de incêndio.
ESTANQUIDADE AO FOGO
Propriedade de um elemento de construção, com função de
compartimentação, de não deixar passar, durante um período de tempo
determinado, qualquer chama ou gases quentes.

Mod.DFRH.110/04 8
ISOLAMENTO TÉRMICO
Propriedade de um elemento de construção com função de
compartimentação, de garantir que a temperatura na face não
exposta ao fogo, desde o seu início e durante um período de tempo
determinado, não se eleva acima de dado valor.
FECHO AUTOMÁTICO
Propriedade de um elemento de construção que guarnece um vão de,
em situação de incêndio, tomar ou retomar a posição que garante o
fecho do vão sem intervenção humana.

Mod.DFRH.110/04 9
Conceito
Indicador do comportamento face ao fogo dos elementos de
construção, em termos da manutenção das funções que devem
desempenhar em caso de incêndio.
Avalia-se pelo tempo que decorre desde o início de um processo
térmico normalizado a que o elemento é submetido, até ao
momento em que ele deixa de satisfazer determinadas exigências
relacionadas com as referidas funções.

Mod.DFRH.110/04 10
Curva de incêndio padrão ISO 834

Mod.DFRH.110/04 11
Forno vertical do LERF – Univ. Aveiro

Mod.DFRH.110/04
✓ Exigências da regulamentação anterior:
EF – estável ao fogo
PC – pára-chamas
CF – corta-fogo
✓ Definidas em especificações do LNEC
✓ A partir do RJ-SCIE a qualificação de resistência ao fogo passou a ser
indicada de acordo com as normas europeias.

Mod.DFRH.110/04 14
Resistência ao fogo dos elementos de construção
A classificação de desempenho de resistência ao fogo padrão consta do
Anexo II ao RJ-SCIE e atende aos parâmetros :
R - Capacidade de suporte de carga
E - Estanquidade às chamas e gases quentes
I - Isolamento térmico
W - Radiação
M – Acção mecânica
C – Fecho automático
S – Passagem de fumo
P ou PH – Continuidade no fornecimento de energia ou sinal
K – Capacidade de protecção contra o fogo
…

Mod.DFRH.110/04 15
Resistência ao fogo – funções principais:
Suporte (R) - pilar, pavimento resistente, viga, etc.;
Estanquidade (E) - parede, porta, conduta, etc.;
Isolamento térmico (I) - parede, porta, etc.;

Mod.DFRH.110/04 16
Função Classif
LNEC
Classif
europeia
Suporte de cargas EF R
Suporte de cargas, estanquidade a
chamas e gases quentes PC RE
Suporte de cargas, estanquidade e
isolamento térmico CF REI
Estanquidade a chamas e gases
quentes PC E
Estanquidade a chamas e gases
quentes e isolamento térmico CF EI
Qualificação de resistência ao fogo - equivalências

Mod.DFRH.110/04 17
Elementos com funções de compartimentação
Portas

Mod.DFRH.110/04 18
2 - Representação gráfica do desenvolvimento do incêndio
• Curva de incêndio
natural
• Curvas de incêndio
nominais
• Curvas de incêndio
paramétricas

Mod.DFRH.110/04 19
Inflamação generalizada
Propagação
Ignição
Combustão contínua Declínio
Curva de incêndio natural (ou real)

Mod.DFRH.110/04 20
4 fases principais:
• Inicial ou de ignição;
• De propagação
• De desenvolvimento pleno ou
combustão contínua
• De extinção ou de
arrefecimento
Incêndio natural (ou real)
Imagem de https://www.researchgate.net

Mod.DFRH.110/04 21
Curvas nominais
Imagem André da Silva Reis (UAv)

Mod.DFRH.110/04 22
Métodos de cálculo estrutural ao fogo:
De acordo com os Eurocódigos estruturais, o cálculo estrutural pode ser
feito segundo 3 níveis de análise:
Valores tabelados – tabelas obtidas da investigação e de ensaios
experimentais;
Métodos simplificados de cálculo – utilização de fórmulas analíticas
aplicáveis a elementos estruturais isolados;
Métodos avançados de cálculo – estudo da estrutura global ou de partes
da estrutura recorrendo a modelos de elementos finitos.

Mod.DFRH.110/04 23
Eurocódigos Estruturais

Mod.DFRH.110/04 24
Eurocódigo 1 – Parte 1-2

Mod.DFRH.110/04 25
Curvas nominais referidas no EC1

Mod.DFRH.110/04 27
Curva nominal ISO 834

Mod.DFRH.110/04 28
Curva nominal incêndio exterior

Mod.DFRH.110/04 29
Curva nominal incêndio em hidrocarbonetos

Mod.DFRH.110/04 30
Curvas paramétricas

Mod.DFRH.110/04 31
Curvas de incêndio paramétricas
Anexo A da parte 1.2 do EC1

Mod.DFRH.110/04 32
Definidas no anexo A da parte 1.2 do EC 1, dependem de:
• Tempo;
• Densidade de carga de incêndio;
• Condições de arejamento - Fator de abertura (dimensão,
geometria e distribuição das aberturas);
• Propriedades das paredes envolventes do compartimento de
incêndio.

Mod.DFRH.110/04 33

Mod.DFRH.110/04 34
Propriedades das paredes envolventes do compartimento de incêndio:
• Massa específica (kg/m3);
• Calor específico da envolvente (J/kgK);
• Condutividade térmica da envolvente (W/mK);
Definição das curvas paramétricas

Mod.DFRH.110/04 35
Definição do factor de abertura
• Factor de abertura, definido por:
• Área total das aberturas,
• Altura das aberturas,
• Área da superfície envolvente.

Mod.DFRH.110/04 36
Imagem de: André da Silva Reis (UA)

Mod.DFRH.110/04 37
Densidade de carga de incêndio:
Valor caraterístico da tabela seguinte, ajustado pelos seguintes
coeficientes de correção:
• Fator de combustão;
• Fator de ativação em função da área;
• Fator de ativação em função da utilização;
• Fator das medidas de segurança:
• Deteção,
• Extinção manual,
• Extinção automática.

Mod.DFRH.110/04 38
Densidade de carga de incêndio – tipo de ocupação
Ocupação Densidade de carga de
incêndio (MJ/m2)
Habitação 780
Hospitais 230
Hotéis 310
Livrarias 1500
Escritórios 420
Salas de aulas 285
Centros comerciais 600
Teatros, cinemas 300
Transportes (espaços públicos) 100

Mod.DFRH.110/04 40
Factor de ativação em função da dimensão

Mod.DFRH.110/04 41
Factor de ativação em função da ocupação

Mod.DFRH.110/04 42
Factor de ativação em função das medidas ativas

Mod.DFRH.110/04 43
Imagem de: André da Silva Reis (UA)
Influência das medidas ativas num caso prático
(escritórios – valor base de 511 MJ/m2)

Mod.DFRH.110/04 44
Modelos simplificados - Incêndios localizados
Exemplo de aplicação: estacionamento de automóveis
• Definição de cenários;
• Avaliação da resistência de elementos estruturais.

Mod.DFRH.110/04 45
Modelos avançados de
incêndio
• Modelos computacionais de
elementos finitos.
• Dinâmica de fluídos computacional
(CFD).

Mod.DFRH.110/04 46
CFAST (Consolidated Model of Fire and Smoke Transport)
• Modelo de duas zonas que permite simular a evolução de um incêndio num
compartimento;
• Permite determinar:
✓ Evolução da temperatura;
✓ Evolução da camada de fumo.
• Tem um interface (Smokview) que permite visualizar a evolução da camada de
fumo.
• Disponível no site do NIST:
http://www.nist.gov/el/fire_research/cfast.cfm
Modelação de incêndios de compartimento

Mod.DFRH.110/04 48
3 – Comportamento de estruturas ao fogo
• Betão armado
• Aço
• Madeira

Mod.DFRH.110/04 49
As estruturas de betão armado apresentam um
razoável comportamento ao fogo:
• Baixa condutibilidade térmica;
• Colapso condicionado pelas armaduras;
• Importância do recobrimento;
• Fendilhação/spalling.
Resistência ao fogo – estruturas de betão armado

Mod.DFRH.110/04 50
Resistência ao fogo – Betão armado – EC2
Níveis de verificação:
1 – Informação tabelada.
2 – Métodos simplificados de cálculo
• Método da isotérmica dos 500 ºC
• Método das faixas
3 – Métodos avançados de cálculo

Mod.DFRH.110/04 51
EC2 – Valores tabelados
• Válidos para incêndio normalizado e betão de
inertes siliciosos
• Dimensões e recobrimento:

Mod.DFRH.110/04 52
EC2
–
Valores
tabelados
–
Pilares
Imagem de: Incêndios em Edifícios, A. Leça Coelho

Mod.DFRH.110/04 53
EC2 – Valores tabelados – Vigas simplesmente
apoiadas
Imagem de: Incêndios em Edifícios, A. Leça Coelho

Mod.DFRH.110/04 55
Resistência ao fogo – estruturas metálicas

Mod.DFRH.110/04 56
As estruturas metálicas apresentam mau
comportamento a elevadas temperaturas:
• Elevada condutibilidade térmica;
• As propriedades de resistência mecânica
degradam-se rapidamente com o aumento da
temperatura;
• Necessidade de proteger os elementos estruturais.
Resistência ao fogo – estruturas metálicas

Mod.DFRH.110/04 57
Temperatura Crítica
Temperatura para a qual a capacidade resistente do elemento
estrutural iguala a solicitação a que está sujeito, considerando-
se que deixa de desempenhar a função para que foi
projectado.
• Depende da carga aplicada;
• Varia entre 400 ºC e 700 ºC;
• Considera-se normalmente o valor de 500 ºC;
• De acordo com o EC3:
482
1
k
9674
,
0
1
ln
19
,
39 833
,
3
,
y
a +








−
=



Mod.DFRH.110/04 58
Factor de Massividade ou de Forma
• Relação entre a área exposta e o volume, ou entre o
perímetro e a área da secção transversal, para peças
prismáticas:
• O aumento da temperatura é proporcional a este factor;
• A definição da espessura do material de proteção depende
também deste factor;
• Valores tabelados para perfis correntes.
A
P
Axl
Pxl
V
Am
=
=

Mod.DFRH.110/04 59
Factor de massividade ou factor de forma
Quanto mais elevado for o factor de forma mais rapidamente
aquece o perfil em questão.
Imagem de: Incêndio em Estruturas Metálicas, P. Vila Real

Mod.DFRH.110/04 60
Tabelas
de
massividade
de
perfis
metálicos

Mod.DFRH.110/04 61
Resistência ao fogo – Estruturas de aço – EC3
Níveis de verificação:
1 – Métodos simplificados de cálculo
• Evolução da temperatura
• Resistência das secções
• Temperatura crítica
2 – Métodos avançados de cálculo
3 – Ensaios experimentais

Mod.DFRH.110/04 62
Métodos de determinação das
espessuras dos materiais de proteção
✓ Método expedito – valores tabelados
✓ Método simplificado de cálculo do
Eurocódigo 3

Mod.DFRH.110/04
Método expedito - tabelas
✓ Grau de resistência ao fogo a atingir
✓ Função estrutural do elemento
✓ Temperatura crítica
✓ Factor de massividade

Mod.DFRH.110/04 64
Temperatura crítica – 470 ºC
Exemplo de tabela de argamassa projetada

Mod.DFRH.110/04 66
Método simplificado de cálculo do EC 3
Aumento de temperatura nos perfis protegidos:
Livro ”Incêndio em estruturas metálicas – Cálculo
estrutural”; Prof. Paulo Vila Real – tabela – material leve
Programa Elefir-ENv.1 – Univ Aveiro
( )
( )
( ) t
,
g
10
/
a
a
p
t
,
a
t
,
g
p
p
t
, 1
e
t
3
/
1
c
d
V
/
A


−
−


+


−


=

 
a

Mod.DFRH.110/04 67
Materiais de proteção
✓ Tintas intumescentes
✓ Betão ou alvenaria
✓ Gesso
✓ Argamassas de vermiculite e perlite
✓ Fibras minerais
✓ Argila expandida
✓ Madeira
✓ …

Mod.DFRH.110/04 68
Sistemas de proteção
✓ Envolvimento total
✓ Protecção no contorno
✓ Protecção em caixão
✓ Material projectado
✓ Estruturas irrigadas

Mod.DFRH.110/04 70
Madeira:
• Combustível;
• Temperatura de ignição: 300 a 400 ºC (pode descer a 150 ºC se for pré-
aquecida)
• Arde a uma taxa relativamente reduzida (0,5 a 1 mm/min);
• Baixa condutibilidade térmica;
• Camadas:
✓ Queimada
✓ De pirólise
✓ Inalterada.
Resistência ao fogo – estruturas de madeira

Mod.DFRH.110/04 71

Mod.DFRH.110/04 72
➢ Fatores condicionantes:
• Forma e tamanho da peça estrutural;
• Densidade;
• Teor em água;
• Nível de carregamento
• Ligações.

Mod.DFRH.110/04 73
➢ Métodos de cálculo – EC 5:
• Método da secção transversal reduzida
Secção efetiva e propriedades mecânicas normais

Mod.DFRH.110/04 74
➢ Métodos de cálculo – EC 5:
• Método das propriedades reduzidas
Secção residual (secção original – zona consumida pelo fogo) e
valores reduzidos das propriedades mecânicas

Mod.DFRH.110/04 75
RT-SCIE - Resistência ao fogo de elementos estruturais
✓ Elementos estruturais de edifícios devem possuir:
• Resistência ao fogo adequada durante todas as fases de
combate ao incêndio, incluindo o rescaldo;
• A resistência ao fogo padrão mínima referida no quadro
seguinte.
(Art.º 15º)

Mod.DFRH.110/04 76
Resistência ao fogo de elementos estruturais
Utilizações
-tipo
Categorias de risco Função do
elemento
estrutural
1ª 2ª 3ª 4ª
I, III, IV, V,
VI, VII, VIII,
IX e X
R 30 R 60 R 90 R 120 Apenas suporte
REI 30 REI 60 REI 90 REI 120
Suporte e
compartimentação
II, XI e XII
R 60 R 90 R 120 R 180 Apenas suporte
REI 60 REI 90 REI 120 REI 180
Suporte e
compartimentação
(Art.º 15º)

Mod.DFRH.110/04 77
Resistência ao fogo padrão mínima de elementos estruturais
✓ Elementos estruturais de edifícios com um só piso no plano
de referência das UT II a XII da 2ª à 4ª CR: R60/REI60
✓ Galerias sobrelevadas com A<20% da área do piso
✓ Não são feitas exigências:
• UT I da 1ª CR para habitação unifamiliar;
• UT II a XII da 1ª CR apenas com um piso no plano de
referência.

Mod.DFRH.110/04 78
➢ Vila Real, Paulo: Incêndio em estruturas metálicas, Edições Orion,
2003.
➢ Leça Coelho, António: Incêndios em edifícios, Edições Orion, 2010,
Capítulo 5.
➢ Eurocódigos Estruturais
Bibliografia

Mod.DFRH.110/04
Comunilog Consulting Lda
NIPC: 507 424 395
Tlf: 271 100 017 | Fax: 271 100 001
Tlm: 961 926 240
consultores@comunilog.com
www.comunilog.com

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