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FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 1 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 1 ProteProteçção em ão em Estruturas de AEstruturas de Aççoo Estruturas de AEstruturas de Açço e Madeirao e Madeira -- Incêndio e Corrosão Incêndio e Corrosão -- Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 2 Fonte de informaFonte de informaçções:ões: CBCA: Tratamento de CBCA: Tratamento de SuperfSuperfíície e Pinturacie e Pintura http://www.gerdau.com.br/GerdauAcominas/br/faleconosco/manuais.ahttp://www.gerdau.com.br/GerdauAcominas/br/faleconosco/manuais.aspsp GERDAUGERDAU--GuiaGuia prpráático tico sistemas de pinturasistemas de pintura GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de de proteproteççãoão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 2 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 3 Corrosão:Corrosão: Tendência espontânea do metal produzido reverter ao seu Tendência espontânea do metal produzido reverter ao seu estado original.estado original. En er gi a En er gi a GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 4 Mecanismo Mecanismo da corrosãoda corrosão 4Fe + 3O4Fe + 3O22 + 2H+ 2H22O O ÆÆ 44FeOOHFeOOH ÁÁguaguaOxigênioOxigênio Hematita hidratadaHematita hidratada ““FerrugemFerrugem”” 22FeOOHFeOOH ÆÆ FeFe22OO33 + H+ H22OO Um ponto fundamental que deve ser ressaltado: para que a corrosãUm ponto fundamental que deve ser ressaltado: para que a corrosão atmosfo atmosféérica do arica do açço o carbono acontecarbono aconteçça, a, éé necessnecessáária a ria a presenpresençça simultânea de a simultânea de áágua e oxigêniogua e oxigênio. Na ausência de um. Na ausência de um deles, a corrosão não acontecerdeles, a corrosão não aconteceráá.. GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 3 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 5 a) Não há corrosão quando não existe contato de oxigênio e água com a superfície metálica; b) A taxa real de corrosão depende do grau de poluição atmosférica (SO2)e névoa salina – cloretos (regiões marinhas); c) A taxa real de corrosão depende do tempo de umidificação da superfície metálica; d) A taxa de corrosão localizada é influenciada pelo contato com outros materiais (galvânica). Fatores importantes para corrosãoFatores importantes para corrosão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 6 Fatores importantesFatores importantes para corrosãopara corrosão Umidade relativa GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 4 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 7 Formas de Formas de corrosãocorrosão GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 8 Formas de corrosão: Formas de corrosão: quanto aos danos causados no metalquanto aos danos causados no metal UniformeUniforme: perda de massa de maneira : perda de massa de maneira aproximada em toda sua extensãoaproximada em toda sua extensão PitePite: perfura: perfuraçção em ão em pontos localizadospontos localizados AlvAlvééoloolo: profundidade : profundidade menor que o diâmetro, menor que o diâmetro, fundo arredondadofundo arredondado PlacaPlaca: Fenômeno intermedi: Fenômeno intermediáário entre corrosão rio entre corrosão uniforme e localizadauniforme e localizada FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 5 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 9 Padrões de graus de corrosão (SIS 05 59 00 - 1967) Definidos através de fotografias do estado de intemperismo em que o aço se encontra para pintura: superfsuperfíície com cie com carepacarepa de de laminalaminaçção ainda intactaão ainda intacta superfsuperfíície com cie com carepacarepa de de laminalaminaçção se destacando e ão se destacando e com presencom presençça de ferrugema de ferrugem superfsuperfíície com corrosão cie com corrosão generalizada e com pontos generalizada e com pontos profundos de corrosão (pites)profundos de corrosão (pites) superfsuperfíície com corrosão cie com corrosão generalizada e sem generalizada e sem carepacarepa GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 10 ProteProteçção contra corrosãoão contra corrosão CorrosãoCorrosão: processo natural e e espontâneo.: processo natural e e espontâneo. ProteProteççãoão: não : não éé natural, deve ser aplicada e tem natural, deve ser aplicada e tem impacto econômico.impacto econômico. ProteProteççãoão 1) Projeto: minimiza1) Projeto: minimizaçção da manutenão da manutenççãoão 2) Anticorrosiva (pintura)2) Anticorrosiva (pintura) 3) A3) Açços especiais (processos): os especiais (processos): galvanizagalvanizaçção a quente e aão a quente e açços patinos patinááveisveis FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 6 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 11 1) Projeto1) Projeto Evitar cavidades ou Evitar cavidades ou frestas que possam frestas que possam reter reter áágua ou gua ou acumular pacumular póós.s. Evitar a retenEvitar a retençção de ão de áágua e gua e acacúúmulo de pmulo de póós em frestas.s em frestas. SituaSituaçção inadequadaão inadequada RecomendadoRecomendado Detalhes com fDetalhes com fáácil cil acesso acesso àà pintura e pintura e manutenmanutenççãoão ES D EP ES D EP Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 12 Inversão de membros Inversão de membros estruturais para evitar estruturais para evitar a retena retençção de ão de áágua e o gua e o acacúúmulo de pmulo de póós.s. Permitir a circulaPermitir a circulaçção de ão de ar entre detalhes de ar entre detalhes de membros estruturais, membros estruturais, de forma a evitar de forma a evitar umidificaumidificaççãoão e ace acúúmulo mulo de pde póós.s. ExecuExecuçção de furos de ão de furos de drenagem nos membros drenagem nos membros estruturaisestruturais SituaSituaçção inadequadaão inadequada RecomendadoRecomendado ES D EP ES D EP 1) Projeto1) Projeto FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 7 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 13 Projetar adequadamente as Projetar adequadamente as bases de colunas, de forma a bases de colunas, de forma a evitar a retenevitar a retençção de ão de áágua e o gua e o acacúúmulo de pmulo de póós.s. ““Coletor de pColetor de pó”ó” SituaSituaçção inadequadaão inadequada RecomendadoRecomendado ES D EP ES D EP CB CA CB CA Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 14 SituaSituaçção inadequadaão inadequada RecomendadoRecomendadoCantos arredondados para Cantos arredondados para facilitar pintura.facilitar pintura. PinturaPintura PinturaPintura AAççoo AAççoo Canto Canto ““vivovivo”” Canto Canto arredondadoarredondado Dificuldade de pintura na região Dificuldade de pintura na região de parafusos.de parafusos. AcAcúúmulo de mulo de ppóó.. AcAcúúmulo de pmulo de póó Solda de entalheSolda de entalhe Solda localizada fora da Solda localizada fora da região de acregião de acúúmulo de pmulo de póó CBCA - “tratamento de superfície e pintura” ES D EP ES D EP CB CA CB CA FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre LandesmannProteção estruturas de aço 8 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 15 Fatores importantes para corrosãoFatores importantes para corrosão contato com outros materiais (galvânica). GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão 1) Projeto1) Projeto Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 16 contato com outros materiais (galvânica). Uso de materiais Uso de materiais intermediintermediáários entre os rios entre os elemento para evitar a elemento para evitar a corrosão galvânica.corrosão galvânica. SituaSituaçção inadequadaão inadequada RecomendadoRecomendado AAççoo AAççoo AAççooAAççoo AAççoo AAççoo AAççoo AAççoo AlumAlumíínio nio AlumAlumíínionio AlumAlumíínionio AlumAlumíínionio AlumAlumíínionioAlumAlumíínionio AlumAlumíínionio AlumAlumíínionio IsolamentoIsolamento IsolamentoIsolamento IsolamentoIsolamento IsolamentoIsolamento AceitAceitáávelvelInaceitInaceitáávelvel ES D EP ES D EP 1) Projeto1) Projeto FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 9 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 17 2) Proteção anticorrosiva: Tintas A pintura A pintura éé o principal meio de proteo principal meio de proteçção das estruturas metão das estruturas metáálicas.licas. partículas sólidas pós orgânicos ou inorgânicos (aproximadamente 5 mm de diâmetro) promovem a cor, opacidade, coesão e inibição do processo corrosivo, e também a consistência, a dureza e resistência da película Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: ZarcãoZarcão Zinco metZinco metáálicolico Cromato de zincoCromato de zinco AlumAlumíínio nio SolventesSolventes têm por finalidade têm por finalidade dissolver a resinadissolver a resina e, pela e, pela diminuidiminuiçção da viscosidade, facilitar a aplicaão da viscosidade, facilitar a aplicaçção da tinta. ão da tinta. Os solventes mais comuns utilizados em tintas são os Os solventes mais comuns utilizados em tintas são os llííquidos orgânicos e a quidos orgânicos e a áágua.gua. Tem a funTem a funçção de envolver as partão de envolver as partíículas de culas de pigmento e mantêpigmento e mantê--las unidas entre si e o las unidas entre si e o substratosubstrato. Proporciona impermeabilidade, . Proporciona impermeabilidade, continuidade e flexibilidade continuidade e flexibilidade àà tinta, altinta, aléém de m de aderência entre esta e o substrato.aderência entre esta e o substrato. GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 18 Zarcão. Um dos pigmentos mais antigos utilizados na proteção do aço, tem coloração laranja. Ele possui características alcalinas (neutraliza compostos ácidos) e oxidante (íons solúveis, como o íon ferroso são oxidados a férricos, insolúveis). O zarcão é tóxico, pois o chumbo é um metal pesado. Fosfato de zinco. É um pigmento que, em contato com água, dissolve-se parcialmente, liberando os ânions fosfato que passivam localmente a superfície do aço, formando fosfatos de ferro. Zinco metálico. É utilizado o zinco metálico de alta pureza disperso em resinas epoxídicas ou etil silicato. As tintas ricas em zinco são também chamadas de “galvanização a frio”, e conferem proteção catódica ao substrato de aço (o zinco se corrói, protegendo o aço processo idêntico à proteção auferida pela galvanização tradicional). Um risco na pintura e o zinco começará a se corroer, protegendo o aço. Cromato de zinco. É um pigmento amarelo, parcialmente solúvel em água que, assim como o fosfato de zinco, passiva localmente a superfície do aço pela precipitação de cromatos de ferro. Este pigmento é tóxico, pois o cromo é um metal pesado. Óxido de ferro. É um pigmento vermelho que não tem nenhum mecanismo de proteção anticorrosiva por passivação, alcalinização ou proteção catódica. Entretanto, por ser sólida e maciça, a partícula atua como barreira à difusão de espécies agressivas, como água e oxigênio. Este pigmento é muito utilizado nas tintas de fundo, não é tóxico, tem bom poder de tingimento e apresenta boa cobertura. Alumínio e outros. O alumínio lamelar e outros pigmentos também lamelares tais como a mica, talco, óxido de ferro micáceo e certos caulins atuam pela formação de folhas microscópicas, sobrepostas, constituindo uma barreira que dificulta a difusão de espécies agressivas. Quanto melhor a barreira, mais durável será a tinta. A junção de resinas bastante impermeáveis com pigmentos lamelares oferece uma ótima barreira contra a penetração dos agentes agressivos. Principais pigmentos Principais pigmentos anticorrosivosanticorrosivos: : GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 10 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 19 Camadas de proteção: Tintas de fundo (primer) Aplicadas diretamente sobre a superfície metálica limpa. Função de promover aderência do esquema ao substrato, e contém, costumeiramente, pigmentos inibidores de corrosão. Tintas intermediárias Auxiliam na proteção, fornecendo espessura ao sistema de pintura empregado (proteção por barreira). De modo geral, quanto mais espessa a camada seca, maior a vida útil do revestimento, assim, várias demãos poderão ser aplicadas, até que se atinja a espessura adequada. Tintas de acabamento Têm a função de proteger o sistema do meio ambiente e dar a cor e o brilho adequados. Devem ser resistentes ao intemperismo, a agentes químicos e ter cores estáveis. De modo geral, são tintas brilhantes com boa resistência à perda de cor e brilho. Sistema em duas camadas Æ Devem ser compatíveis entre si. Æ Pertencer ao mesmo fabricante, minimizar a ocorrência de defeitos (delaminação, descolamento). CB CA CB CA Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 20 Alquídicas. Conhecidas como esmaltes sintéticos, são tintas monocomponentes de secagem ao ar. São utilizadas em interiores secos e abrigados, ou em exteriores não poluídos. Não resistem ao molhamento constante ou à imersão em água. Epoxídicas. São tintas bicomponentes de secagem ao ar. A cura se dá pela reação química entre os dois componentes. O componente A é, de modo geral, à base de resina epoxídica, e o B, o agente de cura, pode ser à base de poliamida, poliamina ou isocianato alifático. São mais impermeáveis e mais resistentes aos agentes químicos do que as alquídicas. Resistem à umidade, imersão em água doce ou salgada, lubrificantes, combustíveis e diversos produtos químicos. De modo geral, não são indicadas para a exposição ao intemperismo (ação do sol e da chuva), pois desbotam e perdem o brilho (calcinação). Poliuretânicas. São tintas bicomponentes em que o componente A é baseado em resina de poliéster ou resina acrílica, e o B, o agente de cura, é à base de isocianato alifático. São bastante resistentes ao intemperismo, sendo indicadas para a pintura de acabamento em estruturas expostas ao tempo. São compatíveis com primers epoxídicos e resistem por muitos anos com menor perda da cor e do brilho originais. Acrílicas. São tintas monocomponentes à base de solventes orgânicos ou de água, e, assim como as tintas poliuretânicas, são indicadas para a pintura de acabamento. São tintas bastante resistentes à ação do sol. Tipos de tintas para a proteção do aço carbono (tipo de resina): GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 11 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 21 Quadro 1 Quadro 1 -- ExteriorExterior Co ns ulta r Co ns ul ta r Es pe ci al is ta Es pe ci al is ta Q ua dr o 2 Q ua dr o 2 In te ri or In te ri or Q 3 Q 3 Escolha do sistema de proteção: GERDAUGERDAU-- Guia prGuia prááticotico Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 22 Quadro 1 Quadro 1 -- ExteriorExterior GERDAUGERDAU-- Guia prGuia prááticotico FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 12 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 23 Quadro 2 Quadro 2 -- InteriorInterior Estruturas VisEstruturas Visííveisveis Estruturas EscondidasEstruturas Escondidas GE RD A U GE RD A U - - G ui a pr Gu ia p r áá ti co ti co GE RD A U GE RD A U - - G ui a pr Gu ia p r áá ti co ti co Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 24 Quadro 3 Quadro 3 –– Ambiente industrialAmbiente industrial InteriorInterior GERDAUGERDAU-- Guia prGuia prááticotico FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 13 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 25 Preparo mPreparo míínimo da superfnimo da superfííciecie St 2: Limpeza manual Executada com ferramentas manuais como escovas, raspadores, lixas e palhas de aço. St 3: Limpeza mecânica Executada com ferramentas mecanizadas como escovas rotativas, pneumáticas ou elétricas. Sa 1: Jato ligeiro (brush off) A superfície resultante deverá encontrar-se inteiramente livre de óleos, graxas e materiais como carepa, tinta e ferrugem soltas. A carepa e a ferrugem remanescentes poderão permanecer, desde que firmemente aderidas. O metal deverá ser exposto ao jato abrasivo por tempo suficiente para provocar a exposição do metal base em vários pontos da superfície sob a camada de carepa. Sa 2: Jato comercial A superfície resultante do jateamento poderá apresentar manchas e pequenos resíduos devidos à ferrugem, carepa e tinta. Pelo menos 2/3 da área deverá estar isenta de resíduos visíveis, enquanto o restante será limitado pelas manchas e resíduos. Sa 2 ½: Jato ao metal quase branco É definida como superfície livre de óleo, graxa, carepa, ferrugem, tinta e outros materiais, podendo apresentar pequenas manchas claras devidas a resíduos de ferrugem, carepa e tinta. Pelo menos 95% da área deverá estar isenta de resíduos visíveis, sendo o restante referente aos materiais acima mencionados. Sa 3: Jato ao metal branco Após a limpeza, o aço deverá exibir cor metálica uniforme, branco-acinzentada, sendo removidos 100% de carepas e ferrugens. A superfície resultante estará livre de óleos, graxas, carepa, tinta, ferrugem e de qualquer outro depósito. GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 26 Aços Patináveis (Cor-Tem) O aço Cor-Ten foi desenvolvido originalmente para a indústria ferroviária, e sua grande virtude aparente era permitir a construção de vagões mais leves pela Companhia americana United States Steel Corporation (início da década de 30) Em 1958, o arquiteto norte americano Eero Saarinen utilizou-o na construção de um edifício em Moline, no estado de Illinois. O aço foi deixado aparente nessa obra, tendo o arquiteto considerado que a ferrugem que sobre ele se formava constituía por si mesma um revestimento não só aceitável, como atraente. O pleno esclarecimento do mecanismo responsável pela formação da pátina protetora só veio a ser alcançado já nos anos 70. Sua grande vantagem, além de dispensarem a pintura em certos ambientes, possui resistência mecânica maior que a dos aços comuns. Em ambientes extremamente agressivos, a pintura lhes confere uma proteção superior. No Brasil, aços desse tipo encontram também grande aceitação entre os arquitetos. Além de inúmeras pontes e viadutos espalhados por todo o país, formam a estrutura da catedral de Brasília e do edifício-sede da Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais (ABM), em São Paulo. A propriedade de resistir à corrosão foi alcançada por casualidade GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 14 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 27 Desenvolvimento de uma película de óxidos aderentes e protetores, chamados de pátina, que reduzem a velocidade do ataque dos agentes corrosivos Formação da pátina: cobre e o fósforo (o cromo, o níquel, e o silício também exercem efeitos secundários). Como funciona? GERDAUGERDAU--PrincPrincíípiospios de protede proteççãoão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 28 Estruturas MetEstruturas Metáálicas Frente ao Fogolicas Frente ao Fogo Por que Proteger o APor que Proteger o Açço do Fogo?o do Fogo? Três objetivosTrês objetivos fundamentais, que são, por ordem decrescente de importância:fundamentais, que são, por ordem decrescente de importância: 1) 1) A proteA proteçção das vidasão das vidas dos ocupantes do edifdos ocupantes do edifíício, bem como dos bombeiros quecio, bem como dos bombeiros que nele tenham de atuar em caso de sinistro; nele tenham de atuar em caso de sinistro; 2) 2) A proteA proteçção dos bens existentesão dos bens existentes no edifno edifíício e das atividades que se desenvolvemcio e das atividades que se desenvolvem no mesmo; no mesmo; 3) 3) A proteA proteçção do prão do próóprio edifprio edifííciocio contra danos de incêndios que possam secontra danos de incêndios que possam se deflagrar nele ou em edifdeflagrar nele ou em edifíícios vizinhos. cios vizinhos. Os projetos estruturais que tratam da resistência ao fogo são baOs projetos estruturais que tratam da resistência ao fogo são baseados no fato de que seados no fato de que as altas temperaturas decorrentes de um incêndio reduzem a resisas altas temperaturas decorrentes de um incêndio reduzem a resistência mecânica e a tência mecânica e a rigidez dos elementos estruturais da edificarigidez dos elementos estruturais da edificaçção, e, adicionalmente, promovem expansões ão, e, adicionalmente, promovem expansões ttéérmicas diferenciais, podendo levar a estrutura ao colapso. rmicas diferenciais, podendo levar a estrutura ao colapso. FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 15 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 29 De acordo com estas normas, o dimensionamento em situaDe acordo com estas normas, o dimensionamento em situaçção de incêndio ão de incêndio envolve envolve a verificaa verificaçção dos elementos estruturais e suas ligaão dos elementos estruturais e suas ligaçções no que se refere ões no que se refere àà estabilidade e estabilidade e àà resistência aos esforresistência aos esforçços solicitantes em temperatura elevada, os solicitantes em temperatura elevada, a fim de se evitar o colapso da estrutura durante tempos de resia fim de se evitar o colapso da estrutura durante tempos de resistência ao fogo stência ao fogo que variam de 1/2 a 2 horas, dependendo do tipo da edificaque variam de 1/2 a 2 horas, dependendo do tipo da edificaççãoão.. Normas BrasileirasNormas Brasileiras NBR 14323NBR 14323. . ““Dimensionamento de Estruturas de ADimensionamento de Estruturas de Açço de Edifo de Edifíícios em Situacios em Situaçção ão de Incêndio de Incêndio –– ProcedimentoProcedimento””. Rio de Janeiro, 1999.. Rio de Janeiro, 1999. NBR 14432NBR 14432. . ““Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos de Exigências de Resistência ao Fogo de Elementos Construtivos de EdificaEdificaçções ões –– ProcedimentosProcedimentos””. Rio de Janeiro, 2000.. Rio de Janeiro, 2000. Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 30 Tabela resumida com recomendaTabela resumida com recomendaçções de Tempos Requeridos de ões de Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo(TRRF)Resistência ao Fogo (TRRF) GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 16 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 31 IsenIsençções baseadas na pequena probabilidade da ocorrência de acidentesões baseadas na pequena probabilidade da ocorrência de acidentes em em pequenos edifpequenos edifíícios cuja evacuacios cuja evacuaçção ão éé simplessimples GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 32 Medidas de seguranMedidas de segurançça e protea e proteçção contra incêndio ão contra incêndio AtivasAtivas PassivasPassivas Previsão de meios adequados Previsão de meios adequados àà salvasalvaçção das pessoas, comeão das pessoas, começçando pelo prando pelo próóprio prio projeto arquitetônico (corredores e escadas amplas, zonas limpasprojeto arquitetônico (corredores e escadas amplas, zonas limpas de fumos, de fumos, etc.). etc.). Estas medidas tambEstas medidas tambéém visam reduzir a probabilidade de ocorrência de m visam reduzir a probabilidade de ocorrência de incêndios severos, atravincêndios severos, atravéés da atuas da atuaçção em suas causas acidentais e da detecão em suas causas acidentais e da detecçção ão de focos e limitade focos e limitaçções das possibilidades de propagaões das possibilidades de propagaçção.ão. Redução da probabilidade de colapso das estruturas. Depende da resistência ao fogo: Utilização de películas protetoras nos elementos estruturais, para a melhoria de sua capacidade de isolamento térmico, também constituem medidas de proteção passiva. capacidade resistente da estrutura sua integridade perante ao fogo sua capacidade de isolamento térmico FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 17 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 33 3 Rotas para avalia3 Rotas para avaliaçção de seguranão de segurançça ao Fogoa ao Fogo 1) Cartas de Cobertura1) Cartas de Cobertura A espessura da proteção pode ser determinada a partir de dados fornecidos pelos fabricantes de materiais de proteção. 2) M2) Méétodos simplificados de ctodos simplificados de cáálculo (NBRlculo (NBR´´s)s) 3) M3) Méétodos avantodos avanççados (engenharia de incêndio)ados (engenharia de incêndio) Sem proteção Com proteção GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 34 3) M3) Méétodos avantodos avanççados (engenharia de incêndio)ados (engenharia de incêndio) Compartimento sob Compartimento sob incêndio postuladoincêndio postulado Elementos do pElementos do póórtico rtico principal expostos ao principal expostos ao fogo fogo La nd es m an n La nd es m an n –– CO N ST RU M ET A L 20 06 CO N ST RU M ET A L 20 06 FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 18 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 35 ∆t ~ 17 min 1 1 2 2 CenCenáário 1Ario 1A CenCenáário 1Brio 1B CenCenáário 2Ario 2A CenCenáário 2Brio 2B ∆t ~ 17 min 1 1 2 2 PavPav 1 e 1 e 22 PavPav 6 e 76 e 7 Flashover: simultâneoFlashover: simultâneo Flashover: Flashover: ∆∆tt = 17 min= 17 min 3) M3) Méétodos avantodos avanççados:ados: AplicaAplicaççõesões Landesmann Landesmann –– CONSTRUMETAL 2006CONSTRUMETAL 2006 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 36 400 800 1200 1600 2000 2400 Tempo de incêndio [s]Tempo de incêndio [s] 0 -0.5 0.3 1.0 1.8 2.5 D es lo ca m en to s h or iz on ta is [c m ] D es lo ca m en to s h or iz on ta is [c m ] Cenário: 2A (6/7º Pav) Cenário: 2B (6/7ºPav – 17 min) Cenário: 1A (1/2º Pav – Simultâneo) Cenário: 1B (∆t = 17 min) ~ 12 m in ~ 17 m in ~ 33 m in ~ 36 m in 6 6 -- 7722 1 1 –– 2211 PavimentosPavimentosCenCenááriorio ∆∆t = 17 mint = 17 minBB simultâneosimultâneoAA FlashoverFlashoverCondiCondiççãoão Landesmann Landesmann –– CONSTRUMETAL 2006CONSTRUMETAL 2006 3) M3) Méétodos avantodos avanççados:ados: AplicaAplicaççõesões FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 19 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 37 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 0 segt = 0 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 200 segt = 200 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 300 segt = 300 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 400 segt = 400 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 500 segt = 500 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 600 segt = 600 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 700 segt = 700 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 800 segt = 800 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 900 segt = 900 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 1000 segt = 1000 seg 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0. t = 1100 segt = 1100 seg ηη[%][%] Resultados: CenResultados: Cenáário 1Ario 1A La nd es m an n La nd es m an n –– CO N ST RU M ET A L 20 06 CO N ST RU M ET A L 20 06 3) M3) Méétodos avantodos avanççados:ados: AplicaAplicaççõesões Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 38 SimulaSimulaçção de camada de 8 mm ão de camada de 8 mm vermiculitavermiculita nos perfis metnos perfis metáálicos: licos: AplicaAplicaçção somente nas ão somente nas VigasVigas –– 17 %17 % AplicaAplicaçção somente nas ão somente nas ColunasColunas –– 9 %9 % AplicaAplicaçção em Vigas e Colunas ão em Vigas e Colunas –– TRF > 60 minTRF > 60 min λλpp = 0.12 W/= 0.12 W/mmººCC CCpp = 1200 J/= 1200 J/kgkgººCC ρρpp = 300 kg/m= 300 kg/m³³ ProteProteçção parcialão parcial dos elementosdos elementos Aumento no Tempo de Resistência ao FogoAumento no Tempo de Resistência ao Fogo:: 3) M3) Méétodos avantodos avanççados:ados: AplicaAplicaçções ões -- ResultadosResultados FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 20 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 39 A utilizaA utilizaçção de isolamento tão de isolamento téérmico pode onerar de 10 a 30% o custo total da rmico pode onerar de 10 a 30% o custo total da estrutura metestrutura metáálica utilizada, reduzindo sua competitividade.lica utilizada, reduzindo sua competitividade. Materiais de proteMateriais de proteçção contra fogoão contra fogo Tipos: Materiais ProjetadosMateriais Projetados Gesso e lã de rochaGesso e lã de rocha Mantas Cerâmicas Mantas Cerâmicas Tintas intumescentesTintas intumescentes GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 40 Materiais Projetados São produtos econômicos que apresentam bom isolamento tSão produtos econômicos que apresentam bom isolamento téérmico rmico ààs altas temperaturas, s altas temperaturas, mantendo a integridade da estrutura durante a evolumantendo a integridade da estruturadurante a evoluçção do incêndio.ão do incêndio. São aplicados por São aplicados por jateamentojateamento e, ape, apóós sua secagem, trabalham monoliticamente com a s sua secagem, trabalham monoliticamente com a estrutura, acompanhando seus movimentos, sem a ocorrência de fisestrutura, acompanhando seus movimentos, sem a ocorrência de fissuras ou desprendimento.suras ou desprendimento. Sua durabilidade deverSua durabilidade deveráá ser a mesma da estrutura, dispensando manutenser a mesma da estrutura, dispensando manutençção, e não ão, e não promovendo qualquer tipo de ataque corrosivo ao apromovendo qualquer tipo de ataque corrosivo ao açço. o. Não são higroscNão são higroscóópicos, picos, tornando desnecesstornando desnecessáário o uso de tintas de fundo ou outros sistemas rio o uso de tintas de fundo ou outros sistemas de protede proteçção contra a corrosão em estruturas internasão contra a corrosão em estruturas internas. . Estruturas externas costumam receber proteEstruturas externas costumam receber proteçção de um ão de um primerprimer anticorrosivoanticorrosivo e uma ponte de e uma ponte de aderência (resina aderência (resina acrilicaacrilica de base de base áágua) com a argamassa, para que não haja o gua) com a argamassa, para que não haja o desenvolvimento da corrosão sob a camada passiva.desenvolvimento da corrosão sob a camada passiva. FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 21 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 41 Materiais Projetados: tiposMateriais Projetados: tipos Argamassa Projetada Fibra Projetada GE RD A U GE RD A U - - P ri nc Pr in c íí pi os pi os de p ro te de p ro te çç ã oão Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 42 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 têm, 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. Placas (Gesso e lã de rocha) FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 22 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 43 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. Placas (Gesso e lã de rocha) Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 44 Produtos formados a partir de fibras silico-aluminosas, presas à estrutura através da utilização de pinos de aço soldados na estrutura. Mantas Cerâmicas FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 23 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 45 São tintas especiais que expandem a partir de 200São tintas especiais que expandem a partir de 200ooC, formando uma espuma rC, formando uma espuma ríígida que gida que isolam eficientemente os gases quentes gerados no incêndio do aisolam eficientemente os gases quentes gerados no incêndio do açço. o. Como esta tinta não apresenta grande resistência quComo esta tinta não apresenta grande resistência quíímica e fmica e fíísica, ela deve ser recoberta sica, ela deve ser recoberta por uma pelpor uma pelíícula acrcula acríílica ou lica ou poliuretânicapoliuretânica, a crit, a critéério do usurio do usuáário.rio. Esta tinta pode ser aplicada a pincel, rolo ou spray (Esta tinta pode ser aplicada a pincel, rolo ou spray (airlessairless), e a aparência final do sistema ), e a aparência final do sistema ((primerprimer epoxepoxíídicodico, acr, acríílico ou lico ou alqualquíídicodico, tinta intumescente e tinta de acabamento acr, tinta intumescente e tinta de acabamento acríílica ou lica ou poliuretânicapoliuretânica) ) éé sempre muito boa.sempre muito boa. As tintas intumescentes são compostas, de modo geral, de sais deAs tintas intumescentes são compostas, de modo geral, de sais de ffóósforo, de amidos, de sforo, de amidos, de melaminamelamina e resinas orgânicas.e resinas orgânicas. Tintas intumescentes Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 46 Tintas intumescentes SeqSeqüüência do sistema intumescenteência do sistema intumescente: : (1) limpeza superficial padrão SA 2(1) limpeza superficial padrão SA 2½½ e protee proteçção da estrutura ão da estrutura com com primerprimer epoxepoxíídicodico;; (2) aplica(2) aplicaçção da tinta intumescente entre 200 e 6.000 ão da tinta intumescente entre 200 e 6.000 micrometros, de acordo com o nmicrometros, de acordo com o níível de exigência da protevel de exigência da proteçção;ão; (3) pintura de acabamento em qualquer cor da tabela RAL.(3) pintura de acabamento em qualquer cor da tabela RAL. expansão durante um incêndioexpansão durante um incêndio (1) (2) (3)(1) (2) (3) FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 24 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 47 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. Enclausuramento em Concreto A principal vantagem na utilização do concreto como material de proteção passiva diz respeito à durabilidade. O enclausuramento tende a ser utilizado quando o componente em aço está sujeito ao risco por impacto, abrasão ou exposição ao intemperismo (p. ex.: estacionamentos subterrâneos). As desvantagens da proteção com concreto são o custo (é uma das mais caras formas de proteção), a velocidade (consome tempo na obra), o peso (a edificação ficará muito mais pesada) e a redução de espaço ao redor das colunas. Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 48 AplicaAplicaçções: Materiais de proteões: Materiais de proteçção passivaão passiva Edifício Casa de Davi, no Complexo Canção Nova, Cachoeira Paulista - SP tinta intumescente nos pilares sujeitos a abusos mecânicos Argamassa projetada no vigamento ww w. re fr as ol .c om .b r ww w. re fr as ol .c om .b r FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 25 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 49 AplicaAplicaçções: Materiais de proteões: Materiais de proteçção passiva (continuaão passiva (continuaçção)ão) Central dos Correios Santo Amaro-São Paulo Argamassa projetadaArgamassa projetada ww w. re fr as ol .c om .b r ww w. re fr as ol .c om .b r Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 50 AplicaAplicaçções: Materiais de proteões: Materiais de proteçção passiva (continuaão passiva (continuaçção)ão) Processo de alisamento com material Processo de alisamento com material ainda ainda úúmido mido ((ShopShop. Frei Caneca . Frei Caneca –– SP)SP) ArgamassaArgamassa ProjetadaProjetada, , alisadaalisada e e pintadapintada ((ItambItambéé Adm. Adm. CondomCondomííniosnios –– SP)SP) Processo de acabamento e pintura Processo de acabamento e pintura de Argamassa Projetada de Argamassa Projetada (Itamb(Itambéé AdmAdm. Condom. Condomíínios SP)nios SP) ww w. re fr as ol .c om .b r ww w. re fr as ol .c om .b r FAU/UFRJ - Est. Aço e Madeira - AMA Profº Alexandre Landesmann Proteção estruturas de aço 26 Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 51 PrPréédiode escritdio de escritóórios protegido com tinta rios protegido com tinta intumescente. intumescente. EdifEdifíício Itacio Itaúú Cultural na Av. Paulista, Cultural na Av. Paulista, protegido com tinta intumescenteprotegido com tinta intumescente AplicaAplicaçções: Materiais de proteões: Materiais de proteçção passiva (continuaão passiva (continuaçção)ão) Estruturas protegidas por painEstruturas protegidas por painééis ris ríígidos gidos ww w. re fr as ol .c om .b r ww w. re fr as ol .c om .b r Prof Alexandre Landesmann FAU/UFRJ – AMA 52 Fechamento de caixa de elevadores com placas de gesso acartonado AplicaAplicaçções: Materiais de proteões: Materiais de proteçção passiva (continuaão passiva (continuaçção)ão) ww w. re fr as ol .c om .b r ww w. re fr as ol .c om .b r
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