O uso de estruturas metálicas em construções comerciais vem crescendo significativamente no Brasil nos últimos anos. Os benefícios da utilização deste tipo de estrutura são enormes para arquitetos, projetistas e engenheiros envolvidos nestes projetos, mas o maior beneficiário é o cliente final,que pode obter com projetos modernos, maior rapidez na construção e consequentemente a redução de custos totais, quando comparada às construções com estruturas em concreto armado. Estudos demonstram que a construção em aço estrutural pode ser até três vezes mais rápidas e gerar custos totais menores que a construção com estruturas em concreto. A menor necessidade de m-d-o, tempo de locação de maquinários, entre outros fatores justificam este ganho. Ainda é importante considerar os ganhos dos negócios, no caso de obras especiais como shopping centers, universidades, aeroportos e hospitais. A inauguração antecipada de um empreendimento comercial é sinônimo de maior rentabilidade para o cliente final, todas estas contas são consideradas, antes de se iniciarem as obras.
Resistência do Aço ao Fogo
O aço estrutural, apesar de sua robustez e benefícios de suportar elevadas cargas de peso sobre os pilares e as vigas, é uma material que ao ser exposto a elevadas temperaturas, perde a sua resistência a partir dos 500º C. Pela curva do incêndio padrão, as temperaturas podem atingir até 1000º C durante um incêndio, e, portanto, o aço estrutural deve ser protegido adequadamente.
Métodos de Proteção das Estruturas Metálicas
A proteção das estruturas metálicas podem ser realizadas através de 3 métodos que o mercado ao longo do tempo aderiu. Ressalto que cada método pode ser mais ou menos adequado a cada situação, cabendo ao cliente, entendê-las de forma a adequar às suas necessidades.
Revestimento Intumescente
Amplamente utilizado na Europa e EUA, é um material com a mesma aparência e acabamento das pinturas convencionais, no entanto, com propriedades que permite a proteção contra o fogo por até 120 minutos. Ao entrar em contato com temperaturas superiores a 200º C, o revestimento intumescente se expande por múltiplas vezes o seu tamanho, protegendo o aço estrutural das temperaturas críticas de falência.
Argamassa, Placas e Outras Tecnologias
Argamassa Projetada de Baixa e Alta Densidade
Material com aparência rugosa, fabricada a partir de materiais fibrosos e derivados rochosos como a vermiculita. É projetada sobre a estrutura metálica em espessuras que variam entre 1,5 a 2,5 cm. Protegem o substrato do calor por apresentarem baixa condutividade térmica. Não é recomendada para estruturas expostas pela aparência rústica que confere e fragilidade a impactos mecânicos.
Placas de Silicato de Cálcio
Material gessado específico para estruturas metálicas, em formato de placas de 15mm, são cortadas uma a uma nas medidas requeridas e envolvidas nas estruturas metálicas seguindo normas adequadas. Em alguns casos é necessário vedar as juntas entre as placas com materiais de firestop, para que a sua proteção seja efetiva em caso de incêndio. Por ocuparem espaços de áreas úteis e serem mais frágeis, não são recomendadas, por exemplo, em garagens ou áreas expostas a impactos mecânicos. O tempo de instalação também costuma ser maior, devido ao trabalho artesanal e de encaixe das placas.
Outras Tecnologias
Alternativas para a proteção estrutural que surgiram no mercado há algumas décadas é o envelopamento com mantas resistentes ao fogo, além da pesquisa e desenvolvimento de estruturas metálicas produzidas com materiais e aditivos especiais, que permitiam maior resistência ao fogo. Como estas alternativas ficaram muito custosas, os mesmos, raramente são utilizados, alguns países como o Japão utilizam, devido à ocorrência frequente de terremotos e furações, que testam as estruturas ao limite.
TRFF– Tempo Requerido de Resistência ao Fogo
O TRRF é definido de acordo com a legislação vigente de cada estado no Brasil. A classificação considera o tipo de uso/ocupação, altura e total de metros quadrados construídos para especificar 30, 60, 90 ou 120 minutos de resistência das partes estruturais. Abaixo a tabela A da IT 08 do Corpo de Bombeiros de SP, exemplifica de forma prática esta classificação.
Cálculo do HP/A
A fórmula do Heat Perimeter sobre a Área da seção transversal do perfil metálico é um cálculo utilizado para se obter um número, que posteriormente será comparada à uma Carta de Cobertura (fornecida por cada fabricante), e desta forma, encontrar as espessuras requeridas em cada tipo de perfil presente na obra. O fator de forma ou fator de massividade (m-1) obtido pelo cálculo do Hp/A, representa um índice. Quanto maior este índice, menor é a resistência do aço ao fogo. Confira o quadro ilustrativo abaixo, exibe perfis diferentes e seus fatores de massividade.
A ilustração retrata que o perfil da esquerda, possui um fator de massividade maior que o perfil à direita pelas suas dimensões distintas. Esta diferença se reflete na quantidade de material necessária para proteger cada um dos perfis. Por exemplo, se a TRRF requerida for de 60 minutos, o perfil à esquerda necessitaria de 354 microns de revestimento intumescente* (DFT), enquanto o perfil à direita utilizaria somente 277 microns. Esta diferença é essencial para garantir a eficácia em eventual caso de incêndio. O serviço de aplicação também deve ser especializado, para assegurar que estas espessuras serão conferidas de acordo com a norma. * para esta ilustração, foram consideradas as espessuras requeridas do revestimento intumescente Audax-Renitherm® PMA 600.
Legislação Brasileira e Corpo de Bombeiros
A legislação vigente para a proteção de estruturas metálicas está regulada através de leis criadas em cada estado, no estado de São Paulo, por exemplo, o Decreto-Lei Estadual 56.819/2011, no entanto, um detalhamento maior é encontrado nas instruções técnicas do Corpo de Bombeiros de seu estado. Em São Paulo, a IT 08 - Resistência ao fogo dos elementos de construção, detalha estas questões baseadas nas normas criadas pela ABNT, NBR 14.323 – Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios em Situações de Incêndio e NBR 14.432 – Exigências de Resistência ao Fogo dos Elementos Construtivos das Edificações. Normas criadas por instituições internacionais também são de grande aceitação pelas entidades e órgãos fiscalizadores. Alguns exemplos são a Warrington Fire Research, laboratório que certifica produtos, através de normas britânicas como a BS 476 Parte 21, 22 e 23 / 1987.
Perfis Hollow (tubos)
A utilização dos perfis tubulares circulares (redondos) e retangulares está se tornando uma tendência no mundo todo e as construções no Brasil tem recebido bem este tipo de estrutura metálica em construções que demandam estética para pilares expostos. Estes tipos de perfis há alguns anos, ainda não eram testados e certificados. Nos últimos anos, no entanto, já existem alguns produtos adequados e certificados para estes tipos de perfis. Consulte um produto certificado para estruturas tubulares.
Escadas Metálicas
As escadas metálicas de emergência, são peças fundamentais para a segurança das edificações. A utilização destas implica na proteção em áreas externas às edificações. Nestes casos, o revestimento intumescente quando protegido por um top coat, é a alternativa mais recomendada para se proteger a parte estrutural da mesma.
Construções Mistas - 3 e 4 Lados Expostos do Perfil
Os perfis, dependendo da concepção e do projeto, já podem estar protegidas em parte, por lajes de concreto ou até mesmo por paredes de alvenaria que serão construídas. Estas características são importantes de se mencionar, pois pode reduzir a quantidade de áreas a serem protegidas contra o fogo. Perceba nas imagens acima, uma situação onde a mesa superior do perfil está junta à laje de concreto, neste caso, somente se protege os lados não encostados à laje.
Durabilidade
O materiais de proteção passiva contra o fogo são concebidos para uma durabilidade de 5 a mais de 15 anos, antes da chamada 1ª grande manutenção. Usualmente, a durabilidade também depende das condições de manutenção, conservação. No caso da argamassa projetada por exemplo, sua durabilidade pode ser reduzida drasticamente, caso seja aplicada em colunas onde há circulação de pessoas, equipamentos e veículos. No caso dos revestimentos intumescentes, certificar-se da qualidade do primer e do top coat utilizado (quando aplicado em área externas). Outro fator relevante a ser levado em consideração é a corrosividade do ambiente, determinada pela ISO 12.994 e que varia entre ambiente C1 (menos agressivo) a C5 (ambiente de alta agressividade). A decisão pelo sistema mais durável, deve ser alinhada com a empresa aplicadora e o fabricante do material. Existem alguns fabricantes de revestimento intumescente no mercado, que já oferecem até 15 anos de garantia sobre seus produtos, mesmo quando aplicados em ambientes externos.
Meio-Ambiente e Leed
Se o seu projeto pleiteia uma certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), através da Green Building Council do Brasil ou Internacional, é essencial que você verifique as qualificações que o produto escolhido oferece para ser um produto sustentável e que permita a sua obra obter melhores pontuações durante o processo de certificação. Um dos principais fatores considerados nos revestimentos intumescentes é o VOC (Compostos Orgânicos Voláteis) que devem ficar abaixo de 50g/litro para apresentarem uma boa pontuação. Neste caso, é essencial que o material seja à base de água e não à base de solventes. As argamassas projetadas não podem conter amianto em sua composição, pela elevada toxidade e risco de causar cânceres em quem estiver em contato posteriormente.
5 Etapas que Engenheiros, Projetistas e Arquitetos devem se atentar, antes de decidir o material de Proteção Passiva Contra o Fogo para Estruturas Metálicas:
- Certifique-se que o fornecedor do material possui certificação válida, disponível inclusive online através do website oficial do Laboratório que certifica o produto. Atualmente os laboratórios de maior renome mundiais para estes testes são a Warrington Fire Research (Certifire) e a Underwriters Labs (UL).
- Sempre que a obra contemplar mais do que dois tipos de perfis diferentes, atente-se para propostas que não apresentaram os cálculos das espessuras requeridas para cada tipo de perfil. Existem muitas empresas que simplesmente informam um rendimento padrão para variados tipos de perfis. Esta prática é incorreta e pode colocar o estabelecimento em risco.
- Certifique-se que o Engenheiro que emitirá a ART (Anotação de Responsabilidade Técnica), possui familiaridade com o produto, antes de se responsabilizar pela funcionalidade do produto.
- A aplicação dos revestimentos intumescentes exige aplicadores qualificados, treinados e habilitados pelos seus fabricantes. Recomendamos para obras de grande porte, que busque sempre um aplicador especializado em proteção passiva contra o fogo e certificado pela ABNT para este fim.
- Ao dimensionar as estruturas metálicas, é possível obter economias na conta total, por isso, leve em consideração a escolha de perfis metálicos e a quantidade necessária de proteção passiva de cada uma. Um estudo realizado pela CKC, revelou que é possível economizar até 15% do custo total, se você optar por perfis mais densos para a obra e consequentemente, economizar na aplicação da proteção passiva contra o fogo.
