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Protecao de estruturas metalicas frente ao fogo

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PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS FRENTE AO 
FOGO 
 
Fabio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.1 
 
INTRODUÇÃO2 
Os projetos estruturais que tratam da resistência ao fogo são baseados no fato de que as 
altas temperaturas decorrentes de um incêndio reduzem a resistência mecânica e a rigidez 
dos elementos estruturais da edificação, e, adicionalmente, promovem expansões térmicas 
diferenciais, podendo levar a estrutura ao colapso3. 
Neste sentido, pode-se considerar que as preocupações se segurança contra incêndio em 
uma edificação se referem a três objetivos fundamentais, que são, por ordem decrescente 
de importância4 : 
1. A proteção das vidas dos ocupantes do edifício, bem como dos bombeiros que nele 
tenham de atuar em caso de sinistro; 
2. A proteção dos bens existentes no edifício e das atividades que se desenvolvem no 
mesmo; 
3. A proteção do próprio edifício contra danos de incêndios que possam se deflagrar 
nele ou em edifícios vizinhos. 
A segurança em caso de incêndio depende, principalmente, das condições de evacuação 
das pessoas e das condições para se evitar a propagação de fumos e gases, que são as 
causas principais das perdas de vidas humanas. As falhas estruturais têm importância muito 
menor neste aspecto, e somente tem caráter relevante quando podem ocasionar problemas 
para a evacuação das pessoas5. 
Quando um incêndio é deflagrado num edifício4, a sua ação se faz sentir diretamente nos 
elementos estruturais que constituem o compartimento de incêndio e, indiretamente, em 
zonas mais ou menos afastadas deste. Toda a estrutura do edifício encontra-se sob a ação 
 
1 Especialista em Engenharia de Proteção Estrutural da Gerdau Açominas S.A. 
2
 F.C.Rodrigues, C.M.D.Starling, G.F.Bernardes, I Congresso Internacional da Construção Metálica (CICOM), 
São Paulo, SP, 2001. Contido nos Anais eletrônicos do evento. 
3
 Steel Times, September 1993, p. 383. 
4
 I.C.Neves. “Segurança contra incêndio em edifícios – Fundamentos”. Instituto Superior Técnico, Depto. de 
Engenharia Civil (Lisboa), 1994, p. 557. 
5
 J.M. Lleonart. Resistencia al Fuego de las Estructuras Metalicas y Caldereria, vol. 2, no. 819, p.13. 
do peso próprio e sobrecargas de forma que, no início do incêndio, a mesma está submetida 
a um certo estado inicial de tensão e, portanto, a um determinado estado de deformação. A 
este estado inicial de tensão vem sobrepor-se um novo estado de tensão, resultante do 
aquecimento diferencial a que os elementos estruturais ficam submetidos. De fato, os vários 
elementos constituintes da estrutura de um edifício encontram-se mais ou menos 
rigidamente interligados e, quando alguns deles são mais aquecidos do que outros, as 
respectivas dilatações térmicas são restringidas, dando origem a um novo estado de tensão, 
variável no tempo, à medida que o incêndio se desenvolve. A sobreposição, deste estado de 
tensão com o estado de tensão inicial, dá origem a um estado de deformação, que é 
também variável no tempo. 
Por outro lado, as propriedades mecânicas dos materiais que constituem os elementos 
estruturais, degradam-se com o aumento da temperatura. Isto significa, por exemplo, que 
um elemento sujeito a um estado de tensão que permaneça constante, poderá ter sua 
capacidade resistente esgotada ao fim de um certo período de tempo. A ação do incêndio 
não se faz sentir unicamente nos elementos diretamente sob a ação do fogo. Em certas 
situações, elementos relativamente afastados do compartimento de incêndio poderão ser os 
primeiros a entrar em colapso, em virtude do estado de tensão que as deformações de 
origem térmica da zona diretamente aquecida impõe ao resto da estrutura. 
As medidas de segurança e proteção contra incêndio podem se classificar em ativas e 
passivas. As medidas ativas prevêem a existência de meios adequados à salvação das 
pessoas, começando pelo próprio projeto arquitetônico (corredores e escadas amplas, 
zonas limpas de fumos, etc.). Estas medidas também visam reduzir a probabilidade de 
ocorrência de incêndios severos, através da atuação em suas causas acidentais e da 
detecção de focos e limitações das possibilidades de propagação. 
As medidas de proteção passivas visam reduzir a probabilidade de colapso estruturas 
sempre que ocorra um incêndio severo. Esta probabilidade depende da resistência ao fogo, 
a qual compreende três aspectos, ou seja, a capacidade resistente da estrutura, a sua 
integridade perante ao fogo e a sua capacidade de isolamento térmico e que devem ser 
observados para os vários elementos da construção. A capacidade resistente da estrututura 
vai depender fortemente do comportamento do material estrutural utilizado, ou seja, do grau 
de variação de suas propriedades físicas e mecânicas com a temperatura. É fato bem 
conhecido que os aços estruturais (assim como outros materiais) sofrem reduções 
progressivas em sua resistência mecânica quando submetidos a condições de trabalho em 
temperaturas superiores à ambiente. Neste sentido, a utilização na construção metálica, de 
aços menos sensíveis às altas temperaturas ou de mecanismos adequados, por exemplo, 
utilização de películas protetoras nos elementos estruturais, para a melhoria de sua 
capacidade de isolamento térmico, também constituem medidas de proteção passiva. 
Quando os elementos estruturais principais de uma construção em aço são expostos a altas 
temperaturas, durante condições típicas de um incêndio, os mesmos podem ter a sua 
resistência mecânica reduzida a ponto de levar toda ou parte da construção a um colapso6. 
Estudos relativos à resistência ao fogo de construções metálicas iniciaram-se devido ao 
colapso de muitas edificações feitas com ferro fundido, durante o famoso incêndio em 
Chicago em 1871, no qual cerca de 17.000 prédios foram destruídos total ou parcialmente7. 
Uma das grandes razões para a facilidade com que os prédios foram destruídos pelo 
incêndio foi que o ferro fundido, ao contrário do aço, contém maiores teores de carbono e, 
uma vez aquecido à temperaturas altas o suficiente e resfriado por água durante operações 
de combate ao fogo, exibe, com freqüência, trincas e fissuras. 
As construções metálicas atuais em aço não são tão facilmente destruídas pelo fogo, 
entretanto, um dos pontos mais importantes nos projetos de construção civil é reduzir o risco 
de incêndio e, caso estes ocorram, aumentar o tempo de início de deformação da estrutura, 
conferindo, assim, maior segurança a estas construções8. Por isso, a legislação para 
construção civil de vários países estabelece exigências mínimas de resistência ao fogo para 
os componentes estruturais. Estas normas de segurança contra incêndios, em geral, levam 
em consideração uma temperatura crítica na qual o aço perde uma proporção significativa 
de sua resistência mecânica ou atinge um estado limite de deformações ou de tensões, ou 
seja, uma temperatura que represente uma condição de falha, que pode representar o 
colapso da estrutura. Usualmente, refere-se também a um tempo de resistência ao fogo, ou 
seja, ao tempo para que a temperatura crítica ou condição de falha seja alcançada. 
Recentemente, foram implementadas normas Brasileira NBR 143239 e NBR 1443210 
relativas ao dimensionamento de estruturas de aço em incêndios e às exigências de 
resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações. De acordo com estas normas, 
o dimensionamento em situação de incêndio envolve a verificação dos elementos estruturais 
e suas ligações no que se refere à estabilidade e à resistência aos esforços solicitantes em 
temperatura elevada, a fim de se evitar o colapso da estrutura durante tempos de resistência 
ao fogo que variam de 1/2 a 2 horas, dependendo do tipo da edificação. A Figura 1 mostra 
os fatores de redução em temperatura elevada (relativos aos valores a 200C) previstos pela6
 R. Chijiiwa et al.. Nippon Steel Tech. Rep., no. 58, p.47 (1993). 
7
 Steel Today & Tomorrow, no. 120, Oct-Dec 1992, p. 5. 
8
 A.V.Faria et al. Metalurgia e Materiais (ABM), p.196 (1996). 
9
 NBR 14323. “Dimensionamento de Estruturas de Aço de Edifícios em Situação de Incêndio – Procedimento”. 
Rio de Janeiro, 1999. 
10
 NBR 14432. “Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos de Edificações – Procedimentos”. 
Rio de Janeiro, 2000. 
NBR 14323 (NBR, 1999) para o limite de escoamento dos aços laminados a quente (ky,θ), o 
limite de escoamento dos aços trefilados (kyo,θ), e o módulo de elasticidade de todos os tipos 
de aço (kE, θ). 
 
 
Figura 1: Valores dos fatores de redução para o limite de escoamento e o módulo de 
elasticidade do aço com a temperatura, como previstos pela NBR 14323 (NBR, 1999). 
 
A NBR 14323 ainda prevê que caso algum aço estrutural possua variação do limite de 
escoamento ou do módulo de elasticidade com a temperatura diferente da apresentada na 
figura 1, os valores próprios deste aço poderão ser utilizados. 
Para se aumentar o tempo necessário para que a temperatura crítica seja alcançada, ou 
seja, para se aumentar o tempo de resistência ao fogo recorre-se, muitas vezes, à aplicação 
de materiais isolantes térmicos por sobre a superfície dos componentes estruturais. Alguns 
materiais utilizados como isolantes térmicos são, por exemplo, lã de rocha, revestimentos 
intumescentes, argamassas, placas, fibras minerais, etc.. A título de exemplo, assumindo 
um tempo de resistência ao fogo de 3 horas para um edifício de grande porte em aço 
estrutural comum, seria necessária uma camada de cerca de 50 mm de isolamento térmico 
na superfície dos elementos estruturais para que a temperatura nos mesmos não supere os 
550oC naquele tempo7. Por outro lado, a utilização de materiais isolantes implica em alguns 
efeitos indesejáveis. A utilização da camada de isolamento térmico pode onerar em cerca de 
10 a 30% o custo total da estrutura metálica utilizada, reduzindo a competitividade da 
construção metálica. 
 
 
AS NORMAS BRASILEIRAS 
Para que se possa verificar a segurança estrutural em situação de incêndio dos elementos 
estruturais de aço de uma edificação, é necessário conhecer a exigência de resistência ao 
fogo para cada tipo de elemento (viga, pilar, laje) conforme as normas vigentes no país. As 
Normas Brasileiras que tratam da segurança estrutural frente ao fogo foram aprovadas em 
1999: NBR 14432 “Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos de 
Edificações – Procedimento” e NBR 14323 “Dimensionamento de Estruturas de Aço de 
Edifícios em Situação de Incêndio – Procedimento”. O desempenho requerido para os 
elementos de construção estrutural (concreto, madeira ou aço) ou de compartimentação 
prescritos na NBR 14432 trata de prevenir o colapso estrutural, tornando possível a retirada 
dos ocupantes, de reduzir os danos às propriedades vizinhas e permitir o rápido acesso do 
Corpo de Bombeiros. 
A Norma fornece uma Tabela, resumida ao lado, com recomendações consagradas, fruto do 
consenso da sociedade, de 
tempos requeridos de 
resistência ao fogo (TRRF) 
sob o conceito de fogo 
padrão descrito na Norma 
ISO 83411. De acordo com a 
elevação de temperatura dos 
gases do forno como 
descritos na ISO 834, BS476 
e LPS1107, quando a Tabela 
propõe uma resistência ao 
fogo de 30 minutos, significa que a estrutura deve permanecer estável quando a atmosfera 
ao seu redor estiver a aproximadamente 820oC, 1 hora significa 930oC e 2 horas 1030oC. 
Quanto maior a resistência requerida, maior a temperatura que a estrutura deve resistir. 
A Norma aceita, como alternativa, o uso de qualquer método cientificamente confirmado ou 
normatizado, como o Método do Tempo Equivalente, a Análise de Risco como a proposta 
por Gretener12 ou métodos mais avançados de engenharia de incêndio. 
 
11
 International Standardization for Organization. “Fire-resistance tests – Elements of Building Construction”. 
ISO 834, Genève, 1994. 
12
 Societé Suisse des Ingénieurs et dês Architectes (SAI). “Evaluation du Risque d’Incendie. Méthode de 
Calcul”. Documentation No. 81, Zurich, 1999. 
Ocupação
h ≤ 6m 6m < h ≤ 12m 12m < h ≤ 23m 23m < h ≤ 30m h > 30m
Residência 30 30 60 90 120
Hotel 30 60 (30) 60 90 120
Comercial 60 (30) 60 (30) 60 90 120
Escritório 30 60 (30) 60 90 120
Escola 30 30 60 90 120
Locais Públicos 60 (30) 60 60 90 120
Estacionamento Fechado 30 60 (30) 60 90 120
Estacionamento Aberto 30 30 30 30 60
Hospital 30 60 60 90 120
Indústria com Baixa Carga de Incêndio 30 30 60 90 120
Indústria com Alta Densidade de Carga de Incêndio 60 (30) 60 (30) 90 (60) 120 (90) 120
Loja com Baixa Densidade de Carga de Incêndio 30 30 30 30 60
Loja com Alta Densidade de Carga de Incêndio 60 60 90 (60) 120 (90) 120
Altura da Edificação
(*) Tempo requerido de resistência ao fogo (TRRF) é definido como sendo o tempo mínimo de resistência de um elemento construtivo
submetido ao incêndio-padrão.
(a) Valores entre parenteses são válidos para edificações com área ≤ 750m2.
(b) A altura da edificação (h) é a distância compreendida entre o ponto que caracteriza a saída situada no nível de descarga do prédio e o
piso do último pavimento, excetuando-se zeladorias, barrilete, casa de máquinas, piso técnico e piso sem a permanência humana.
TEMPO REQUERIDO DE RESISTÊNCIA AO FOGO (TRRF*), EM MINUTOS, SEGUNDO NBR 14432:2000
À medida que o risco à vida humana é considerado maior, devido à ocupação, altura do 
edifício, etc., a exigência torna-se mais rigorosa e maior será o tempo requerido de 
resistência. 
A Norma prevê ainda isenções, baseadas na pequena probabilidade da ocorrência de 
acidentes em pequenos edifícios cuja evacuação é simples, tais como estruturas de 
pequena área ou de um andar. A Tabela localizada na próxima página resume estas 
isenções prescritas na NBR 14432. 
Apesar de a NBR 14432 ser válida para todo o Brasil, é importante verificar a existência de 
algum regulamento local específico. 
MATERIAIS UTILIZADOS NA PROTEÇÃO TÉRMICA DAS ESTRUTURAS DE AÇO 
A proteção térmica dos elementos estruturais de aço (proteção passiva) é o meio mais 
comum de se proteger o aço contra o incêndio. Vários são os materiais utilizados com esta 
finalidade, tais como as argamassas projetadas, tintas intumescentes, mantas cerâmicas ou 
de lã de rocha basáltica, gesso 
acartonado e outros. 
Materiais Projetados 
São produtos econômicos que 
apresentam bom isolamento 
térmico às altas temperaturas, 
mantendo a integridade da estrutura durante a evolução do incêndio. 
Estes materiais são aplicados por jateamento e, após sua secagem, trabalham 
monoliticamente com a estrutura, acompanhando seus movimentos, sem a ocorrência de 
fissuras ou desprendimento. 
Sua durabilidade deverá ser a mesma da estrutura, dispensando manutenção, e não 
promovendo qualquer tipo de ataque corrosivo ao aço. Não são higroscópicos, tornando 
desnecessário o uso de tintas de fundo ou outros sistemas de proteção contra a corrosão 
em estruturas internas. Estruturas externas costumam receber proteção de um primer 
anticorrosivo e uma ponte de aderência (resina acrilica de base água) com a argamassa, 
para que não haja o desenvolvimento da corrosão sob a camada passiva. 
 
Ocupação Área, m2
Densidade de Carga de Incêndio
(MJ/m2) Altura
Equipamentos de Proteção
de Incêndioaa
Qualquer ≤ 750 Qualquer Qualquer Mínimo
Qualquer ≤ 1500 ≤ 1000 ≤ 2pavimentos Mínimo
Estádios, aeroportos, estações ferroviárias Qualquer Qualquer ≤ 23 m Mínimo
Estacionamento abertob Qualquer Qualquer ≤ 30 m Mínimo
Lojasd Qualquer Incombustível ≤ 30 m Mínimo
Qualquer Qualquer ≤ 500 Térrea Mínimo
Industriald Qualquer ≤ 1200 Térrea Mínimo
Lojasd Qualquer ≤ 2000 Térrea Mínimo
QualquerQualquer Qualquer Térrea Chuveirose
Qualquer ≤ 5000 Qualquer Térrea Duas fachadas para
acesso dos bombeirosf
ISENÇÕES SEGUNDO ANBR 14432
aMínimo por lei.
b Estruturas de concreto ou aço mas com vigas compostas e fatores de forma mínimos de 250m-1 para colunas e 350m-1 para vigas.
c Estruturas de concreto ou aço.
d Compartimentação em conformidade com outras Normas Brasileiras.
e Em conformidade com outras Normas Brasileiras.
f Perímetro das fachadas ≥ 50% do perímetro da edificação.
Argamassa Projetada 
São produtos com alto conteúdo 
de aglomerantes que, quando 
misturados com água, geram 
uma massa fluida que pode ser 
bombeada. São apresentados 
como produtos de baixa, média 
ou alta densidade, e são 
constituídos basicamente de 
gesso (aproximadamente 80% 
do peso seco), cimento Portland 
(em materiais de média e alta 
densidade), resinas acrílicas e cargas inertes, tais como poliestireno expandido, celulose e 
preservantes. 
Materiais de baixa densidade são aplicados, de modo geral, em obras internas. Materiais de 
média densidade são utilizados em obras internas com requisitos de certa resistência ao 
impacto e à umidade. Materiais de alta densidade são utilizados em obras externas onde o 
risco de impacto é alto, assim como a umidade. 
Estes produtos, de modo geral, não necessitam, para sua aplicação, da retirada da carepa 
de laminação e de alguma ferrugem formada. Antes da projeção, faz-se uma limpeza 
manual, retirando-se o material solto sobre a superfície. 
Para aplicações típicas em interiores, onde o aço será enclausurado em um ambiente 
controlado, a utilização de um primer é, de modo geral, desnecessária. Exceções são as 
áreas de alta umidade, como piscinas, lavanderias, cozinhas, etc.. Nestas, é recomendado o 
uso de primers para a proteção contra a corrosão e, eventualmente, pode ser necessária a 
adoção de uma ponte de aderência, que consiste de uma base acrílica solúvel em água. 
Aços não pintados apresentam a melhor condição de aderência dos materiais, dispensando 
a utilização de elementos de ancoragem, salvo peças de excessiva altura. Nestas, a 
utilização de algum tipo de ancoragem mecânica pode ser necessária, como por exemplo, a 
utilização de telas de fixação. As instruções contidas no UL Fire Resistance Directory13 são 
apropriadas à escolha do sistema de fixação, quando necessário. 
Quando a temperatura ambiente atinge 90oC – 150oC, as ligações químicas existentes no 
gesso hidratado começam a se romper, liberando água de hidratação. A proteção se dá 
devido a fatores também relacionados com a massa do produto e seu índice de vazios. 
 
13
 UL Fire Resistance Directory, vol.1, p.2. Underwriters Laboratory Inc.(2001). 
Esta reação absorve a energia do fogo, que seria conduzida ao aço. Este processo permite 
ao aço manter uma temperatura relativamente baixa por 20 a 30 minutos durante a 
primeira hora crítica do incêndio. A mesma consideração é aplicada para placas de gesso 
acartonado. 
Fibra Projetada 
São produtos de baixa e média 
densidades, contendo basicamente fibras 
obtidas a partir de rocha basáltica (ou 
escória de alto-forno) como principal 
ingrediente. Estas fibras são misturadas 
com escória de alto-forno (20 a 30% do 
peso seco total) para criar uma mistura de 
baixa densidade. 
A proteção à base de fibras utiliza as 
propriedades isolantes da fibra para 
proteger o aço. Esta mistura é projetada 
sobre a estrutura. 
Argamassa Projetada à Base de Vermiculita 
É produto de baixa densidade, composto basicamente de vermiculita expandida, cimento 
Portland e aglomerados minerais. Este material deve ser completamente isento de amianto, 
e, para melhorar sua aderência ao aço, costuma ser necessária a utilização de telas. 
Placas de Gesso Acartonado 
Placas de gesso contendo fibra de vidro, e, em alguns casos, vermiculita incorporada. Assim 
como a argamassa “cimenticious”, o 
gesso da placa perde moléculas de 
água de hidratação durante o 
aquecimento, mantendo baixa a 
temperatura do aço. Estes materiais 
tem, internamente, uma malha de 
fibra de vidro, que mantém o 
conjunto esruturado quando exposto 
às elevadas temperaturas do 
incêndio. A placa é mantida, de modo geral, visível em estruturas, por motivos estéticos. 
 
Placa de gesso
acartonado
Montante
Perfil Metálico
Placas de Lã de Rocha 
São painéis de baixa densidade, rígidos 
ou flexíveis, feitos de materiais fibrosos, 
aglomerados pela adição de resinas 
termo-endurecíveis. 
A matéria-prima básica utilizada na 
confecção das placas é o basalto. São 
fixadas com pinos de aço soldados à 
estrutura metálica. 
Mantas Cerâmicas 
Produtos formados a partir de fibras silico-aluminosas, presas à estrutura através da 
utilização de pinos de aço soldados na estrutura. 
Enclausuramento em Concreto 
Um outro método empregado na proteção do aço é o do enclausuramento do elemento 
metálico em concreto. Este solução proporciona proteção ao aço frente à corrosão e 
incêndio ao mesmo tempo. Algum reforço é adicionado ao sistema, na forma de vergalhões, 
para manter o concreto no local durante o evento do incêndio. Esta solução tem sido 
empregada no Japão, mas, devido ao custo mais elevado do que outras formas de proteção, 
não é muito difundida. 
 
 
 
 
Revestimento em
concreto
Perfil Metálico
Tintas Intumescentes 
São tintas especiais que expandem a partir de 200oC, 
formando uma espuma rígida que isolam 
eficientemente os gases quentes gerados no incêndio 
do aço. Antes da aplicação desta tinta especial, a 
superfície deverá ser preparada conforme 
recomendações do fabricante, e um primer compatível 
deverá ser aplicado. Como esta tinta não apresenta 
grande resistência química e física, ela deve ser 
recoberta por uma película acrílica ou poliuretânica, a 
critério do usuário. 
Esta tinta pode ser aplicada a pincel, rolo ou spray (airless), e a aparência final do sistema 
(primer epoxídico, acrílico ou alquídico, tinta intumescente e tinta de acabamento acrílica ou 
poliuretânica) é sempre muito boa. 
As tintas intumescentes são compostas, de modo geral, de sais de fósforo, de amidos, de 
melamina e resinas orgânicas. 
 
 
 
Compostos que começam
a reação, sob o efeito do
calor. De modo geral, contém
alta percentagem de fósforo,
e são decompostos, sob o
calor, gerando ácido fosfórico.
Exemplos:
-Polifostato de amônio,
-Fosfato de diamônio,
-Fosfato de uréia,
-Fosfato de melamina.
Corresponde a 45% - 55% dos
ingredientes intumescentes.
Compostos que se decompõem,
gerando gases incombustíveis.
Estes compostos, chamados
de espumíficos, sob decomposição,
liberam gases que não são imflamáveis.
Exemplos:
-Parafinas cloradas,
Melamina cristalina.
Corresponde a 20% - 25% dos
ingredientes intumescentes.
Compostos que são atacados
pelo ácido fosfórico, formando
um grande volume de material
carbonáceo. Esta "espuma"
carbonácea forma uma barreira
incombustível.
Exemplos:
-Amido,
-Açucar.
Corresponde a 25% - 30% dos
ingredientes intumescentes.
Resinas que se fundem, formando
uma pele expansível, que resiste ao
escape dos gases. Várias resinas
podem ser utilizadas.
Exemplos:
-Alquídicas,
-Epoxídicas,
-Acrílicas,
-Poliuretânicas.

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