Existem pelo menos cinco importantes originalidades nesta pesquisa referentes ao elemento estrutural e ao estudo experimental, propriamente dito.
Pioneirismo e réplica
Inicialmente, cabe registrar que essa pesquisa é pioneira no panorama nacional no que diz respeito a ensaios de elementos armados, no caso específico, envolvendo pilares de concreto armado de alta resistência. Além disso, esses pilares são réplicas em termos de dimensões geométricas e materiais empregados para composição do traço de concreto da obra do edifício e-Tower, localizado em São Paulo, no Brasil.
Idade e Envelhecimento natural
Em segundo lugar, ressaltam-se os aspectos referentes à idade e ao envelhecimento natural do elemento ensaiado. Este elemento foi ensaiado com aproximadamente oito anos de idade e em todo esse período permaneceu exposto às condições mais adversas de agressividade do ambiente, sem quaisquer cuidados ou proteções superficiais, sujeito às intempéries da atmosfera urbana e industrial de São Paulo. No levantamento bibliográfico realizado (mundial), não foi encontrado nenhum elemento ensaiado com idade tão avançada e submetido a esse tipo de exposição natural. No exterior é comum utilizar a escala de idade em dias, ao invés de anos, dos elementos ensaiados. Em geral, os experimentos são realizados em amostras prematuras, com somente 28 dias de idade ou no máximo com 100 dias.
Observa-se, também, que o concreto é um material mutável do ponto de vista químico e, consequentemente, mecânico. O tempo está associado ao crescimento progressivo da resistência mecânica, que é proveniente da reação química prolongada da hidratação do cimento (grau de hidratação) (ABRAMS, 1924; POWERS, 1966).
No entanto, conforme supramencionado, é comum em pesquisas internacionais que os elementos sejam ensaiados com idades entre 28 e 100 dias, o que caracteriza uma incoerência que, infelizmente, não é levada em conta por muitos pesquisadores, pois há uma influência significativa nos resultados devido ao teor de umidade do concreto e ao grau de hidratação do cimento (podendo ser prematuros em baixas idades para o ensaio de simulação de incêndio).
Outro fator natural interessante é que dificilmente se tem registro de sinistro de incêndio em edificações com idades tão baixas (nos primeiros 100 dias), pois nesse período, geralmente a estrutura de concreto de um edifício ainda está em fase de execução. Portanto, seria oportuno, sempre que possível, que os ensaios de simulação de incêndio ou de resistência ao fogo em elementos estruturais fossem realizados em idades mais avançadas para simular as circunstâncias mais próximas da realidade da edificação, no que diz respeito principalmente às condições físico- químicas do material concreto.
Tipo de agregado graúdo
Em terceiro lugar, destacam-se os aspectos litológicos do agregado graúdo das amostras ensaiadas. Independentemente do pioneirismo da pesquisa, da condição de réplica, da idade avançada e do envelhecimento natural dos elementos estruturais, o fato da presença de agregados graúdos basálticos, procedente de rochas ígneas, é de suma importância, pois é escasso o registro mundial de experimentos de simulação de incêndio em amostras envolvendo este tipo de agregado.
Esse fato já havia sido bem destacado por Souza; Moreno Jr e Bizzo (2005), além disso, tanto o ACI 216R (1989), quanto o Eurocode 2 (EN 1992-1-2:2004), sempre referenciam concretos em geral (normais e/ou de alta resistência) em dois grupos bem definidos: dosados com agregados calcários e/ou silicosos8, ou seja, agregado basáltico9 não é citado explicitamente nos principais códigos internacionais.
Ensaio das propriedades térmicas do concreto
Em quarto lugar, destaca-se o ensaio empregado para a caracterização das propriedades térmicas exclusivas do elemento de concreto objeto do estudo experimental. Foi utilizado um método, inédito no Brasil, adaptado da ASTM E1461- 07 “Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method”, o qual envolve, principalmente, pastilhas padronizadas de materiais sólidos homogêneos e isotrópicos (ASTM E1461-07).
8
Contendo grande quantidade de quartzo (SiO2), como granito, arenito e alguns xistos, por exemplo. 9
O ensaio foi realizado no Laboratório de Conforto Ambiental e Sustentabilidade do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) com auxílio de um equipamento Thermal
Diffusivity System modelo FlashLineTM 3000 fabricado pela Anter Corporation USA.
Para tal, foram produzidas pastilhas de concreto dos próprios testemunhos extraídos da região da amostra remanescente do pilar protótipo.
Observa-se que o conhecimento das propriedades térmicas é fundamental para a compreensão do desempenho do material concreto em situação de incêndio e imprescindível para subsidiar modelagens matemáticas e análises térmicas, através de simulações em programas computacionais. O comportamento do material concreto quando exposto ao fogo também é em parte dependente dessas propriedades.
Os detalhes da metodologia utilizada podem ser observados no Capítulo 6 deste texto. Nota-se que o procedimento inédito para caracterização das propriedades térmicas, empregado nesta tese, abre um precedente para realização desse tipo de ensaio em diversas áreas da tecnologia do concreto, como por exemplo, na área de concreto-massa, onde é muito importante o conhecimento desse tipo de propriedade (FURNAS, 1997).
Concreto colorido (pigmentado)
Não foi encontrada na literatura internacional nenhuma referência sobre experimentos de simulação de incêndio envolvendo elementos de concreto colorido (pigmentado). Conforme será discutido no Capítulo 6, a pigmentação foi uma ferramenta importante de indicação colorimétrica que serviu para avaliar qualitativamente os danos causados nas amostras, tendo em vista uma reação química ocorrida com o óxido de ferro (pigmento utilizado na amostra experimentada) em altas temperaturas.
No entanto, há de se destacar que o pigmento foi utilizado no concreto com outra finalidade – a de identificar o concreto de alta resistência na obra, conforme também será explicado adiante. Portanto, a mudança de cor do concreto pigmentado foi um
benefício indireto, o qual contribuiu para avaliar qualitativamente a integridade e a degradação das amostras experimentadas em elevadas temperaturas.