UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
ALYSON GUSTAVO DOS REIS GARCIA
ANÁLISE DA PROPAGAÇÃO DE INCÊNDIO ENTRE FACHADAS DE
EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS NA CIDADE DE SINOP/MT
EMPREGANDO A FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL
Sinop
2018/2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
ALYSON GUSTAVO DOS REIS GARCIA
ANÁLISE DA PROPAGAÇÃO DE INCÊNDIO ENTRE FACHADAS DE
EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS PAVIMENTOS NA CIDADE DE SINOP/MT
EMPREGANDO A FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientadora: Ma. Roberta Tabaczenski de sá.
Sinop
2018/2
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Medidas de Proteção ativas e Passivas ... 28
Tabela 2: Determinação da fachada para o dimensionaento ... 31
Tabela 3: Severidade da carga de incêndio para o isolamento de risco ... 32
Tabela 4: Índice das Distâncias de Segurança ... 50
LISTA DE EQUAÇÕES
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Incêndio no Edifício Andraus 1972 ... 18
Figura 2: Pessoas aguardando resgate de helicópteros no topo do edifício Andraus 1972 ... 18
Figura 3: Incêndio Edifício Joelma 1974 ... 19
Figura 4: Pessoas em um ato de desespero se jogando da fachada ... 19
Figura 5: Interior da Boate Kiss ... 20
Figura 6: Porta entrada e saída Boate Kiss ... 20
Figura 7: Incêndio Edifício Wilton Paes de Almeida ... 20
Figura 8: Destroços do Sinistro ... 20
Figura 9: Infográfico Mostra Detalhes Do Edifício Que Desabou Após Pegar Fogo No Centro De SP ... 21
Figura 10: Triângulo do Fogo ... 22
Figura 11: Tetraedro do Fogo ... 22
Figura 12: Transferência de calor por condução através da parede ... 23
Figura 13: Transferência de calor por convecção em um edifício ... 24
Figura 14:Transferência de calor por irradiaçao na propagação de incêndio entre as edificações ... 25
Figura 15: Curva real de incêndio ... 26
Figura 16: Curva Incêndio-padrão ... 27
Figura 17: Tipos de arranjos Físicos segundo a CBMSP IT n° 07 (2011): a) Entre fachadas das edificações adjacentes, por radiação térmica; b) Entre a cobertura de uma edificação de menor altura e a fachada de outra edificação, por radiação térmica; c) Entre duas edificações germinadas, pelas aberturas localizadas em suas fachadas e/ou pelas coberturas das mesmas, pelas três formas de transferência de energia; d) Entre edificações germinadas, por meio da cobertura de uma edificação de menor altura e a fachada de outra edificação, pelas três formas de transferência de energia ... 30
Figura 18: Exposição entre edificações adjacentes ... 31
Figura 19: Porcentagem de abertura na fachada ... 33
Figura 20: Distâncias de recuo para a edificação ... 34
Figura 21: Domínio de um modelo CFD ... 35
Figura 22: Disposiçao do experimentos (a) e diferentes tipos de fachadas (b), (c), (d) ... 38
Figura 23: Modelo computacional desenvolvido por Sá (2018) no software FDS ... 39
Figura 24: Resultados de temperaturas desenvolvidas ao longo do tempo nas simulações realizadas por Sá (2018) nos softwares FDS e OZone, comparados com resultados de um ensaio real ... 39
Figura 25: Estudo desenvolvido por Sá (2018): (a) ensaio experimental analisado; (b) situação realizada no FDS ... 40
Figura 26: Escola de Engenharia Nova da UFRGS modelada no Revit ... 40 Figura 27: Escola de Engenharia Nova da UFRGS após importação para o Pyrosim ... 40
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ALCONPAT Associação Latino-americana de Patologias das Construções
CBMMT Corpo de Bombeiros Militar do Estado do Mato Grosso
CBMSP Corpo de Bombeiros Militar do Estado de São Paulo
CFAST Consolidated Fire and Smoke Transport
CFD Computational Fluid Dynamics
EUA Estados Unidos da América
FDS Fire Dynamics Simulator
IBRACON Instituto Brasileiro do Concreto
IT Instrução Técnica
NTCB Normas Técnicas do Corpo de Bombeiros
PDDMS Plano Diretos de desenvolvimento do Município de Sinop
SCI Segurança Contra Incêndio
SCIP Segurança Contra Incêndio e Pânico
SMV Smokeview
SUINFRA Superintendência de Infraestrutura da Universidade Federal do Rio
Grande do Sul
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Análise da propagação de incêndio entre fachadas de edifícios de múltiplos pavimentos na cidade de Sinop/MT empregando a fluidodinâmica computacional
2. Tema: Segurança Contra Incêndio (SCI) 3. Delimitação do Tema: Isolamento de Risco 4. Proponente(s): Alyson Gustavo dos Reis Garcia 5. Orientador(a): Ma. Roberta Tabaczenski de Sá
6. Estabelecimento de Ensino: UNEMAT – Universidade do Estado do Mato Grosso
7. Público Alvo: Estudantes, Pesquisadores e Profissionais da área de Engenharia e Arquitetura
8. Localização: Avenida Francisco de Aquino Correa; s/n; Aquarela das Artes; Sinop-MT;
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 9 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 11 3 JUSTIFICATIVA ... 12 4 OBJETIVOS ... 13 4.1 OBJETIVO GERAL ... 13 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 13 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 14 5.1 NORMATIZAÇÃO ... 145.2 SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO E PÂNICO (SCIP) ... 16
5.2.1 No Mundo ... 16
5.2.1.1 Teatro Iroquois, em Chicago ... 16
5.2.1.2 Escola Elementar Collinwood, em Lake View ... 16
5.2.1.3 Triangle Shirtwaist Factory ... 17
5.2.2 No Brasil ... 17
5.2.2.1 Edifício Andraus... 17
5.2.2.2 Edifício Joelma ... 18
5.2.2.3 Boate Kiss ... 19
5.2.2.4 Edifício Wilton Paes Almeida ... 20
5.3 FUNDAMENTOS DO FOGO ... 21 5.3.1 Teoria do Fogo ... 21 5.3.1.1 Combustível ... 22 5.3.1.2 Comburente ... 22 5.3.1.3 Calor ... 22 5.3.2 Propagação de Calor ... 23 5.3.2.1 Condução ... 23 5.3.2.2 Convecção ... 23 5.3.2.3 Irradiação ... 24 5.4 O DESENVOLVIMENTO DO INCÊNDIO ... 25
5.4.1 Curva de incêndio real ... 26
5.4.2 Incêndio-padrão ... 27
5.5 MEDIDAS DE PROTEÇÃO ... 27
5.6 SEPARAÇÃO ENTRE EDIFICAÇÕES (ISOLAMENTO DE RISCO) ... 29
5.6.1 Arranjos físicos das edificações ... 29
5.6.2 Procedimentos – Isolamento de risco por distância separação entre fachadas ... 30
5.6.2.2 Procedimento para o dimensionamento da distância de separação ... 32
5.6.2.3 Fatores redutores de distância de separação ... 33
5.7 PLANO DIRETOR DE SINOP/MT ... 33
5.8 SOFTWARES PARA SIMULAÇÕES DE INCÊNDIO ... 34
5.8.1 Computational Fluid Dynamics (CFD) ... 35
5.8.1.1 Fire Dynamic Simulator (FDS) ... 35
5.9 ESTADO DA ARTE ... 36
6 METODOLOGIA... 42
6.1 MATERIAIS ... 42
6.2 MÉTODO ... 42
6.2.1 1ª Etapa – Revisão bibliográfica complementar ... 42
6.2.2 2ª Etapa – Elaborar o layout ... 43
6.2.3 3ª Etapa – Desenvolvimento do modelo Computacional ... 43
6.2.4 4ª Etapa – Análise e discussão de resultados ... 45
6.2.5 5ª Etapa – Fatores de Redução de Distância ... 45
7 CRONOGRAMA ... 46
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 47
1 INTRODUÇÃO
As experiencias vividas pela humanidade nos mostra que o fogo possui um alto poder de destruição. Acarretando em grandes consequências, desde perda de vidas, como danos materiais.
Em consequência das grandes tragédias ocorridas ao logo de toda a história, iniciou-se estudos sobre a Segurança Contra Incêndio (SCI), surgindo as medidas de prevenção para amenizar as consequências dos incêndios, bem como evitar a propagação do mesmo para pavimentos superiores ou até mesmo para edificações adjacentes.
Diversas são as tragédias que se tornaram marcos para a SCI no mundo. No dia 25 de março de 1911, o sinistro no Triangle Shirtwaist Factory, situado em Nova York nos Estados Unidos da América (EUA), deu início ao processo de mudança no mundo quando se trata de medidas de prevenção e proteção em casos de incêndio em edificações. Posteriormente em 14 de julho de 2017, segundo El País (2017)o incêndio na Grenfell Tower, situado em Londres, ocasionou 79 vítimas fatais e reacendeu os estudos em torno da prevenção e propagação de incêndio em edificações.
No Brasil, a exemplo do restante do mundo, a mobilização para estudos voltados para a SCI veio somete depois de grandes incêndios ocorridos nas décadas de 70, como em 1974, o Edifício Joelma, com 25 pavimentos, e o Edifício Andraus, em 1972, com 31 pavimentos, marcando e chocando o Brasil, mesmo que de maneira não tão satisfatória, em mudanças quando se fala no SCI.
Em consequência dessas tragédias o estado de São Paulo, foi o primeiro a realizar estudos para elaboração de normativas para estabelecer critérios de segurança e edificações. Entretanto essas normativas, segundo Ono (2007), são relativamente brandas em relação as exigências para edificações existentes que por sua vez, estão propensos a ocorrência de incêndios.
Grandes incêndios continuam ocorrendo no Brasil e no mundo, e são esses sinistros que mostram o quanto a humanidade tem ainda que aprender, para melhorar a SCI nas edificações.
Estes fatos mostram a importância do desenvolvimento de pesquisas voltadas para a SCI. Estudos voltados para o comportamento do incêndio em edificações se
tornam indispensáveis para a sociedade, pois, ocasiona entendimento para elaborar estratégias eficientes para sistemas de proteção e prevenção.
Um dos sistemas de prevenção é o isolamento de risco, que, em suma, consiste em determinar a distância mínima entre duas edificações adjacentes para que se estabeleça a segurança necessária para impedir a propagação de incêndio. Segundo Mariani (2015), a finalidade da medida de proteção por isolamento de risco, é retardar o máximo possível a propagação do incêndio entre edificações adjacentes para que ocorra a evacuação do público.
Neste contexto, entendendo que o isolamento de risco contribui para impedir a propagação de incêndio possibilitando assim a evacuação das pessoas e por consequência a redução dos danos de vidas e patrimoniais, e, ciente de que ensaios experimentais em escala real deste sistema são praticamente inexequíveis, esta pesquisa tem por objetivo estudar, por meio da fluidodinâmica computacional, a propagação de incêndio entre fachadas de edifícios de múltiplos pavimentos na cidade de Sinop/MT.
2 PROBLEMATIZAÇÃO
Primeiramente, os Incêndios em edificações são frequentes, tanto no Brasil como em outros países. Entretanto o que difere o Brasil dos demais países, é a preocupação com as normas e legislações de SCI, pois no exterior elas são mais claras e abrangentes e no Brasil elas são muito confusas. Há também a questão de que alguns estados, como é o caso do Mato Grosso, não existe uma legislação especifica sobre o isolamento de risco entre edificações, logo adota-se as legislações do estado de São Paulo.
Segundo, o fogo se propaga muito facilmente, por meio da condução, convecção e da irradiação. No caso do isolamento de risco entre edificações, a irradiação é o fator primordial para a propagação entre fachadas das edificações.
Neste contexto pergunta-se: Qual a importância de considerar as normativas de SCI ao se tratar do isolamento de risco entre edificações? Qual o risco ao se construir uma edificação sem as especificações do Corpo de Bombeiros Militar do Estado de São Paulo / Instrução Técnica - CBMSP/IT Nº 07/11? Como garantir a segurança dos edifícios adjacentes a uma situação de incêndio? A fluidodinâmica computacional, utilizada em softwares de simulação de incêndio, pode ser uma ferramenta útil para estudos relacionados a este tema?
3 JUSTIFICATIVA
Quando se trata de SCI, deve-se sempre ter em mente que, o primeiro objetivo é minimizar o risco à vida das pessoas expostas ao sinistro. Segundo Silva (2010, p 72), “Uma vida humana é perdida a cada dez minutos devido a incêndios [...]”. Posteriormente a SCI tem a finalidade de reduzir as perdas patrimoniais (SILVA, 2010, p 72).
A SCI é considerada uma ciência e vem tomando proporções consideráveis no mundo, sendo assim, existe uma preocupação internacional em relação a cada etapa da construção de uma edificação, desde os tipos de materiais como utensílios utilizados analisando no ponto de vista da SCI, e também com as legislações contra incêndio.
No Brasil, a consciência da importância da SCI só veio à tona após a grandes desastres ocorridos, pois até então não existia uma legislação específica que vigorasse no país. Atualmente alguns estados brasileiros também possuem legislações específicas, como é o caso de São Paulo.
Quanto à legislação da SCI no estado do Mato Grosso, verifica-se que no Corpo de Bombeiros Militar do Estado do Mato Grosso – CBMMT não possui nenhuma legislação própria em relação ao isolamento de risco entre edificações e alguns outros sistemas de proteção, sendo necessário adotar de outros estados.
Analisando o município de Sinop/MT, as legislações que norteiam as construções, são todas baseadas nas Normas Técnicas do Corpo de Bombeiros (NTCB) do estado de Mato Grosso, ou seja, a grande maioria das legislações são norteadas pelas vigentes em outros estados.
Portanto, é necessário a devida atenção quando se trata de incêndio, pois são eventos trágicos que acontecem com frequências e tem grande potencial destrutivo de vidas e patrimônios, então a propagação de incêndio se torna ainda mais prejudicial tomando proporções ainda maiores.
O estudo da propagação de incêndio é uma das vertentes da SCI, para tal, seria necessário fazer estudos experimentais. Entretanto esses estudos são muito caros, ainda mais, quando se trata de edificações completas. Em contrapartida a evolução da tecnologia proporcionou a utilização de simulações computacionais para realizar estudos sobre o comportamento do fogo na propagação de incêndio entre edificações.
4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
O objetivo geral deste projeto é analisar a propagação de incêndio entre fachadas de edifícios de múltiplos pavimentos na cidade de Sinop/MT empregando a fluidodinâmica computacional.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Os objetivos específicos desta pesquisa abrangem, entre outros, os seguintes itens:
• Expor os pontos mais relevantes a serem analisados para realização de projetos de isolamento de riscos entre edificações segundo as legislações brasileiras;
• Analisar as medidas sugerida pela CBMSP/IT Nº 07/11, em se tratando de isolamento de risco em edificações de múltiplos pavimentos;
• Analisar as distancias mínimas recomendadas pelo Plano Diretor de Sinop/MT;
• Analisar a propagação de incêndio entre fachadas de edificações de múltiplos pavimentos por meio da simulação computacional utilizando o
software Fire Dynamics Simulator (FDS);
• Estudar medidas alternativas para garantir o isolamento de risco de edificações de múltiplos pavimentos
5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Esta pesquisa visa o estudo da importância do isolamento de risco de edificações em situação de incêndio, uma vez que, além de danos ao patrimônio da própria edificação há também a possibilidade de tal evento provocar danos à edifícios vizinhos, podendo ainda causar danos a vida de pessoas que utilizam essas edificações.
Para a elaboração desta pesquisa se faz importante o conhecimento de algumas normas, legislações e conceitos conforme disposto a seguir.
5.1 NORMATIZAÇÃO
As análises realizadas nessa pesquisa serão elaboradas segundo as indicações propostas nas seguintes normativas:
• ABNT NBR 14432:2001 - Exigências de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações – Procedimento: que tem por objetivo estabelecer as condições mínimas que devem ser atendidas pelos elementos estruturais e de compartimentação constituintes de edifícios em situação de incêndio, de forma a evitar seu colapso estrutural;
• ABNT NBR 15220:2003 – Desempenho térmico de edificações Parte 1: Definições, símbolos e unidades: esta parte da NBT apresenta recomendações quanto ao desempenho térmico de habitações unifamiliares de interesse social aplicáveis na fase de projeto;
• ABNT NBR 15575-1:2013 – Edificações Habitacionais Desempenho Parte 1: Requisitos gerais: o foco desta norma está, mas exigências dos usuários para o edifício habitacional e seus sistemas, quanto ao seu comportamento em uso e não na prescrição de como os sistemas são construídos;
• CBMSC IN 003:2014 – Carga de Incêndio: estabelece e padroniza os critérios de concepção, dimensionamento e padrão mínimo de apresentação dos cálculos de carga de incêndio;
• CBMMT IT 007:2009 – Carga de Incêndio: estabelece valores característicos de carga de incêndio nas edificações, instalações e locais de risco, conforme a ocupação e uso especifico;
• CBMSP IT 007:2011 – Separação entre edificações (Isolamento de risco): estabelece critérios para o isolamento de risco de propagação de incêndio por radiação de calor, convecção de gases quentes e a transmissão de chama;
• CBMSP IT 014:2010 – Carga de incêndio nas Edificações e Áreas de Risco: estabelece valores característicos de carga de incêndio nas edificações, instalações e locais de risco, conforme a ocupação e uso especifico;
• CBMSP IT 008:2011 – Resistência ao fogo dos elementos de construção: estabelece as condições a serem atendidas pelos elementos estruturais e de compartimentação que integram as edificações, quanto aos Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo; • CBMSP IT 002:2011 – Conceitos básicos de segurança contra incêndio:
orienta e familiariza os profissionais da área, permitindo um entendimento amplo sobre a proteção contra incêndio;
• PDDMS 029:2006 – Plano Diretor de desenvolvimento do Município de Sinop: proporciona melhores condições para o desenvolvimento integrado e harmônico e o bem-estar social da comunidade de Sinop, sendo aplicável a todo o território municipal e referência obrigatória para os agentes públicos e privados que atuam no Município;
• LEI Nº 10.402, DE 25 DE MAIO DE 2016 - Lei de Segurança Contra Incêndio e Pânico de Mato Grosso: fixa critérios necessários à segurança contra incêndio e pânico nas edificações, instalações e locais de risco;
• LEI COMPLEMENTAR 066:2011 – Promove alterações no Anexo VIII da Lei Complementar 029:2006 DE 18 de dezembro de 2006;
• LEI COMPLEMENTAR 085:2013 - Promove alterações no Plano Diretor de desenvolvimento do Município de Sinop e dá outras providências; • LEI 22:1983 – Código de Obras do Município de Sinop – MT: conjunto
de leis que permite a administração municipal, controlar e fiscalizar o espaço construído e seu entorno;
5.2 SEGURANÇA CONTRA INCÊNDIO E PÂNICO (SCIP)
5.2.1 No Mundo
Internacionalmente existe uma educação bem desenvolvida ao se tratar da Segurança Contra Incêndio e Pânico (SCIP), os países promovem a conscientização dessa área por meio de cursos de treinamentos especializados na SCIP.
Existem também inúmeras associações na área de SCIP como por exemplo: • THE INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR FIRE SAFETY SCIENCE –
IAFSS;
• NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION – NFPA; • SOCIETY OF FIRE PROTECTION ENGINEERS – SFPE; • FIRE PROTECTION ASSOCIATION – FPA;
Portanto é notório a preocupação dos países do exterior com a SCIP pois existe uma necessidade em zelar pela vida de cada ocupante nas edificações e também nas áreas de risco em caso de incêndio.
Segundo Del Carlo (2008, p. 496):
Internacionalmente, a SCI é encarada como uma ciência, portanto uma área de pesquisa, desenvolvimento e ensino. Vemos uma enorme atividade nessa área na Europa, nos EUA, no Japão e, em menor intensidade, mas em franca evolução, em outros países (DEL CARLO, 2008)
Também segundo Del Carlo. (2008, p. 496) existe uma tendência internacional para que tudo que esteja envolvido na construção de uma edificação, sejam analisados e testados do ponto de vista da SCI. Esta evolução se dá principalmente pelo aprendizado de grandes incêndios ocorridos em edificações que causaram danos ao patrimônio e a vida de seus ocupantes. Alguns desses desastres são descritos a seguir.
5.2.1.1 Teatro Iroquois, em Chicago
O Teatro Iroquois era considerado como um edifício seguro contra incêndios, entretanto vitimou de 600 pessoas. O incêndio o correu em 30 de dezembro de 1903, o Teatro constava com a existência de cortina de asbestos que isolasse o palco da plateia e suas saídas de emergências estavam devidamente desobstruídas (GILL et
al., 2008).
Essa foi a maior tragédia que atingiu um edifício escolar nos EUA, ocorreu em 4 de março de 1908 deixando de 175 pessoas feridas. Foi esse incêndio que estimulou a consciência americana sobre a necessidade de melhorias da SCIP (GILL et al., 2008).
5.2.1.3 Triangle Shirtwaist Factory
Ocorrido em 25 de março de 1911, acarretou na morte de 146 pessoas, um incidente muito impactante pois muitas dessas pessoas se projetaram pelas janelas, e outras pereceram nas escadas e corredores do edifício. Com 35 minutos após o incêndio ele atingia toda a edificação (GILL et al., 2008).
5.2.2 No Brasil
No Brasil, a discussão da SCIP ganhou grande destaque na década de 70, devido aos incêndios trágicos dos edifícios Andraus e Joelma. Antes desse período a SCIP não tinha uma devida importância, ela estava contida rudimentarmente em alguns planos diretores e códigos de obras dos municípios e vale ressaltar também que não tinha quais quer vestígio das normas internacionais da SCIP (DEL CARLO et
al., 2008).
Algumas das tragédias que contribuíram para a evolução da SCI no país são descritas a seguir.
5.2.2.1 Edifício Andraus
O primeiro grande incêndio ocorrido no Brasil aconteceu em 24 de fevereiro de 1972, no edifício Andraus (Figura 1), na cidade de São Paulo. Andraus era um edifício comercial e de serviços, com 31 andares, estrutura em concreto armado e acabamento em pele de vidro. Do incêndio resultou 352 vítimas sendo 16 mortos e 336 feridos (DEL CARLO et al., 2008).
Segundo Gill et al. (2008), o edifício não possuía escada de segurança e também a fachada de pele de vidro contribuíram para a propagação do incêndio, entretanto mais pessoas não pereceram graças a um heliponto na cobertura (Figura 2) que permitiu a proteção das pessoas por meio da laje e beirais desse equipamento.
Figura 1: Incêndio no Edifício Andraus 1972 Fonte: Folhapress (1972)
Figura 2: Pessoas aguardando resgate de helicópteros no topo do edifício Andraus 1972
Fonte: Folhapress (1972)
Após o incêndio a prefeitura de São Paulo procurou aperfeiçoar o seu Código de Obras, também se estudou a reestruturação do corpo de bombeiros. Entretanto não houve quais quer efeito e consequentemente ocorreu o segundo grande incêndio, o Edifício Joelma.
5.2.2.2 Edifício Joelma
O incêndio no edifício Joelma (Figura 3) ocorreu, dois anos após o incêndio do edifício Andraus, em 1974 gerando 179 mortos e 320 feridos. O edifício Joelma situa-se em São Paulo, possuindo 23 andares de estacionamentos e escritórios. Construído em concreto armado e fachada tradicional (GILL et al., 2008).
Segundo Gill et al. (2008, p. 496), o edifício não possuía, assim como o edifício Andraus, escada de segurança e para o agravamento da situação o edifício não possuía um heliponto, acarretando assim em muitas mortes na cobertura. Nesse incêndio, pessoas se projetaram pela fachada do prédio buscando uma forma de escape de fugir das chamas como mostrado na Figura 4.
Figura 3: Incêndio Edifício Joelma 1974 Fonte: AGÊNCIO O GLOBO (1974)
Figura 4: Pessoas em um ato de desespero se jogando da fachada Fonte: AGÊNCIA O GLOBO (1974)
5.2.2.3 Boate Kiss
O incêndio da boate Kiss ocorreu na madrugada de 27 de janeiro de 2013, em Santa Maria, gerando 636 feridos e 242 mortes a maioria por asfixia. A causa provável foi a utilização de um sinalizador, dentro da casa noturna fechada, gerando faísca que atingiu o teto do imóvel e se propagou rapidamente com a queima da espuma de isolamento acústico (ACERVO O GLOBO, 2013)
Seu interior ficou completamente destruído conforme observado na Figura 5 e na Figura 6.
Segundo o parecer técnico do Conselho Regional de Engenharia e Agronomia do Estado do Rio Grande do Sul – CREA-RS:
Nas matérias veiculadas, ficou tácita a falta de preparo dos funcionários para alertar e orientar os usuários para a saída segura. Essa falta de preparo foi um componente importante que agravou as deficiências do sistema de evacuação. Ao contrário, ao demorar para liberar as portas de saída, buscando verificar se pagamentos de despesas haviam sido efetuados, a equipe de segurança acabou contribuindo para o aumento de vítimas.
Também segundo CREA-RS (2013):
[...] a propagação do incêndio, por sua vez, foi fundamentalmente influenciada pela falha de funcionamento dos extintores localizados próximos ao palco, que poderiam ter extinguido o foco inicial de incêndio.
Figura 5: Interior da Boate Kiss Fonte: Folhapress (2013)
Figura 6: Porta entrada e saída Boate Kiss Fonte: Folhapress (2013)
5.2.2.4 Edifício Wilton Paes Almeida
Esse trágico sinistro ocorrido em 1 de maio de 2018, situado em São Paulo, possuía 24 pavimentos e ficou exposto a chamas por 1 hora e 20 minutos, até desabar verticalmente.
Segundo o professor da USP, diretor-técnico do Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON e membro da Associação Latino-americana de Patologias das Construções – ALCONPAT, Paulo Helene, atribuiu como causa do desabamento a combinação da falta de manutenção no edifício visto que estava abandonado por 17 anos, e a fatídica coincidência de existir um fosso do elevador, que acabou servindo como chaminé para a propagação do incêndio nos outros pavimentos (CIMENTO ITAMBÉ, 2018).
Outro fato relevante é que esse incêndio atingiu proporções ainda maiores, quando se propagou para 3 edifícios vizinhos como observado na Figura 9.
Figura 7: Incêndio Edifício Wilton Paes de Almeida Fonte: Corpo de Bombeiros de São Paulo (2018)
Figura 8: Destroços do Sinistro Fonte: Rafael Barifouse / BBC (2018)
Figura 9: Infográfico Mostra Detalhes Do Edifício Que Desabou Após Pegar Fogo No Centro De SP Fonte: Adaptado de Corpo de Bombeiro de São Paulo / Prefeitura de São Paulo (2018, Apud G1,
2018)
5.3 FUNDAMENTOS DO FOGO
5.3.1 Teoria do Fogo
Para entendimento da dinâmica de incêndios, inicialmente foi criada uma teoria chamada de Triângulo do Fogo que englobava o combustível, comburente e o calor (Figura 10), entretanto com a descoberta do agente extintor “halon”, foi necessário uma adaptação na Teoria, então passou a se chamar Tetraedro do Fogo (Figura 11), o fogo para ser iniciado sofre influência de alguns fatores como o estado da matéria, massa específica, umidade, oxigênio disponível, etc. (SEITO et al., 2008).
Começa Incêndio no 5° andar do edifício.
Horário aproximado em que o prédio desabou Área construída: 11.083m² Dono: Governo federal Pessoas que viviam no local: 248*
Figura 10: Triângulo do Fogo Fonte: Adaptado deTuiuti (2017)
Figura 11: Tetraedro do Fogo Fonte: Tuiuti (2017)
5.3.1.1 Combustível
Segundo o Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás (CBMGO, 2016), “Entende-se como combustível toda substância capaz de queimar e propiciar a propagação do fogo.” Portanto pode ser apresentado tanto no estado sólido, líquido e gasoso.
5.3.1.2 Comburente
Conforme a Comissão Tripartite Permanente de Negociação do Setor Elétrico no Estado de São Paulo (CPNSP,2016), “Comburente é o elemento ativador do fogo, que se combina com os vapores inflamáveis dos combustíveis, dando vida às chamas e possibilitando a expansão do fogo.”
Um dos comburentes mais comum é o oxigênio, sendo assim um incêndio tomas proporções elevadas devido sua constante presença na atmosfera (21% no ar). Portanto se em um ambiente a oferta de oxigênio for reduzida, consequentemente o incêndio começará a se dissipar (CBMGO, 2016).
5.3.1.3 Calor
Segundo o Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Goiás (CBMGO, 2016):
Calor, no estudo da teoria do fogo, é a energia capaz de iniciar, manter e propagar a reação entre o comburente e o combustível. Especificamente, trata-se da energia transferida de um ambiente para o outro em virtude da diferença de temperaturas entre eles.
Portanto calor pode ser uma faísca, uma chama ou até um superaquecimento em máquinas e aparelhos energizados.
5.3.2 Propagação de Calor
Como o calor é a energia capaz de iniciar, propagar e intensificar incêndio, então estudar como é a transmissão de calor de um corpo ou ambiente é fundamenta para se ter o controle do um incêndio, lembrando que o controle é a primeira medida para dissipa-lo (CBMDF, 2016).
Portanto a transmissão de calor pode ocorrer por condução, convecção e irradiação. Vale ressaltar que na propagação do incêndio entre edifícios vizinhos a transmissão de calor predominante é a irradiação.
5.3.2.1 Condução
Segundo o Corpo de bombeiros Militar do Distrito Federal (CBMDF, 2006), “Condução é a transferência de calor por meio do contato direto entre as moléculas do material, em corpos sólidos. Nesse processo, o calor passa de molécula a molécula [...]”. Como mostrado na Figura 12.
Figura 12: Transferência de calor por condução através da parede Fonte: CMGDF (2006)
5.3.2.2 Convecção
Quando a transmissão de calor ocorre através de um fluido aquecido, que se desloca do local do incêndio, levando assim para outras locais quantidades de calor suficiente para originar outro foco de incêndio é chamado de convecção (CPNSP, 2016).
A transferência de calor se dá pelo contato direto entre as moléculas do fluido, envolvendo assim três processos: a condução do calor, a diferença de densidade e a mudança de fase (estado físico) (CBMDF, 2006).
Figura 13: Transferência de calor por convecção em um edifício Fonte: CPNSP (2016)
5.3.2.3 Irradiação
A irradiação basicamente é a transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas, ou seja, se desloca em todas as direções, em linha reta e á velocidade da luz. A irradiação transmite ondas calorificas através do espaço, sem utilizar qualquer tipo de meio material (CBMDF, 2006).
Segundo o Corpo de bombeiros Militar do Distrito Federal (CBMDF, 2006):
Em um incêndio, o calor será irradiado em todas as direções. O material que estiver em seu caminho irá absorver o calor fornecido pelas ondas e terá sua temperatura elevada. [...]
[...] Para que se manifestem os efeitos da irradiação, é necessário que: • A fonte de calor esteja com temperatura elevada o suficiente para produzir um fluxo de calor significativo;
• Os materiais ainda não atingidos sejam capazes de absolver calor;
• Os materiais retenham o calor, sem dissipá-lo para o ambiente;
Conforme a Figura 14, é notório a influência da irradiação na propagação de incêndio entre edificações.
Elevador
Incêndio Secundário Janela aberta
Figura 14:Transferência de calor por irradiaçao na propagação de incêndio entre as edificações Fonte: CPNSP (2016)
5.4 O DESENVOLVIMENTO DO INCÊNDIO
Sabe-se que se o incêndio ocorrer em um período do dia, em que tenha pessoas no interior da edificação, possivelmente será descoberto logo no início e seus danos serão atenuados. Entretanto se ocorrer quando o edifício estiver desocupado, provavelmente tomara proporções maiores.
Segundo Oliveira (2005), “deve-se considerar que quando os quatros componentes do tetraedro do fogo estão presentes, produz-se a ignição do fogo e nesta fase inicial do incêndio, o calor gerado acaba formando uma coluna de gás.”
A dinâmica do incêndio é o comportamento em relação a sua propagação no ambiente, sendo ele confinado ou não. Existem também diversos fatores que influenciam a dinâmica do incêndio tais como: a temperatura, projeto arquitetônico, e um dos mais importantes a carga de incêndio (CBMDF, 2016).
Segundo Costa e Silva (2006), o comportamento do incêndio é modelado por curvas temperaturas-tempo, que correlacionam temperaturas em função do tempo de duração do incêndio, para assim conseguir estimar auge das temperaturas dos gases no ambiente.
Portanto, podemos destacar duas curvas de incêndio, a curva de incêndio real e a curva de incêndio-padrão, cujas características são descritas a seguir.
Incêndio
5.4.1 Curva de incêndio real
A curva de incêndio real é a representação gráfica da correlação entre a temperatura e do tempo dentro de um ambiente incendiado. Segundo o CBMDF (2006), existem três fases de um incêndio claramente definidos: ignição (inicial), aquecimento ou pré- flashouver, pós-flashover e resfriamento, como mostra na Figura 15.
Figura 15: Curva real de incêndio Fonte: Costa e Silva (2006)
(I) Ignição
Segundo Oliveira (2005), “A ignição do fogo descreve o período em que os quatro elementos do tetraedro do fogo de juntam e se inicia a combustão. Portanto, o incêndio é pequeno e geralmente se restringe ao material que se incendiou primeiro.” Esta fase apresenta um baixo risco à vida humana e ao patrimônio, pois é o início da inflamação, ou seja, possui temperaturas muito baixa que permite a extinção das chamas rapidamente (COSTA & SILVA, 2004).
(II) Aquecimento ou pré-flashover
Inicialmente ocorre a incubação do incêndio, posteriormente a parte mais alta do ambiente é preenchida com fumaça e gases gerados pela combustão. O volume das chamas por sua vez aumenta, em contrapartida, o volume de oxigênio diminui para 20% (CBMDF, 2006).
Nessa fase, todo o material combustível entra em combustão, fazendo a temperatura dos gases ultrapassar 300°C e consequentemente atingir o pico da curva. Sendo que, em ambientes compartimentados a temperatura máxima podem ser superiores a 1000°C (COSTA & SILVA, 2006).
É primordial levar em consideração a geometria da edificação, pois está diretamente relacionado com o comportamento do fogo. Quanto menor o ambiente mais fácil será o desenvolvimento do incêndio, como também, quanto mais
hermeticamente fechado a edificação for, mais calor será irradiado para o material combustível (CBMDF, 2006).
(III) Pós-flashover
A fase do pós-flashover se inicia quando todos os materiais combustíveis são envolvidos pelo fogo, liberando a máxima quantidade de calor possível, os quais produzem grande volume de gases e fumaça. Ainda durante essa fase, poderá surgir um fenômeno chamado de rollover ou flameover, que acarreta na queima dos gases aquecidos do incêndio (OLIVEIRA, 2005).
(IV) Resfriamento
À medida que o incêndio consome os materiais combustíveis disponíveis no ambiente, ocorre a diminuição da taxa de liberação de calor, ou seja, o incêndio se converte em um incêndio controlado pela falta do material combustível. É nessa fase que ocorre a redução progressiva das chamas até seu completo desaparecimento (OLIVEIRA, 2005)
5.4.2 Incêndio-padrão
Incêndio-padrão, basicamente é um modelo de incêndio idealizado para analises experimentais, é utilizado na ausência de dados realísticos. As curvas-padrão possuem somente o ramo ascendente (Figura 16), onde a temperatura cresce em função do tempo independentemente da carga de incêndio e do grau de ventilação (COSTA & SILVA, 2006).
Figura 16: Curva Incêndio-padrão Fonte: Costa e Silva (2006)
5.5 MEDIDAS DE PROTEÇÃO
Segundo Ono (2007), existe uma diferença entre medidas de prevenção e de proteção, sendo que, medidas de prevenção são aquelas que propõem prevenir a
ocorrência do início do incêndio. Já as medidas de proteção são aquelas destinadas a proteger a vida humana juntamente com os bens materiais, dos efeitos do incêndio. As medidas de proteção contra incêndio podem ser classificadas em duas categorias: as medidas de proteção passiva e as medidas de proteção ativas como observado na Tabela 1.
Tabela 1: Medidas de Proteção ativas e Passivas
Elemento Medidas de Proteção passiva Medidas de proteção ativa
Limitação do crescimento do
incêndio
Controle da quantidade de materiais combustíveis incorporados aos elementos
contrutivos
Provisão de sistema de alarme manual
Controle das características de reação ao fogo dos materiais e
produtos incorporados aos elementos construtivos
Provisão de sistema de detecção e alarme automáticos
Extinção inicial do
incêndio ---
Provisão de equipamentos portáteis (extintores de incêndio) Limitação da
propagação do incêndio
Compartimentação vertical Provisão de sistema de extinção manual (hidrantes e mangotinhos) Compartimentação horizontal Provisão de sistema de extinção
manual (hidrantes e mangotinhos)
Evacuação segura do edifício
Provisão de rotas de fuga seguras e
sinalização adequada
Provisão de sinalização de emergência
Provisão do sistema de iluminação de
emergência
Provisão do sistema do controle do movimento da fumaça Provisão de sistema de comunicação
de emergência
propagação do incêndio entre
edifícios
Resistência ao fogo da envoltória do edifício, bem como de seus
elementos estruturais Distanciamento seguro entre edifícios (Isolamento de risco)
---
Precaução contra o
colapso estrutural
Resistência ao fogo da envoltória do edifício,
bem como de seus elementos estruturais --- Rapidez, eficiência e segurança das operações de combate e resgate
Provisão de meios de acesso dos equipamentos de combate a
incêndio e sinalização adequada
Provisão de meios de acesso dos equipamentos de combate a
incêndio e sinalização adequada Fonte: ONO (2007)
Para Freire (2009), proteção passiva é toda forma de proteção prevista, desde a idealização do projeto arquitetônico, como sua localização adequada ou se possui compartimentações horizontais ou verticais, para que não haja o surgimento de casos de incêndio, ou a propagação do mesmo. Já a proteção ativa envolve todas as formas de detecção, de alarmes de combate ao fogo, ou por exemplo, para controle do incêndio até a chegada do corpo de bombeiros.
O Isolamento de risco se adequa dentro da proteção passiva, pois é idealizado desde os primeiros layouts de uma edificação para assim evitar um sinistro com grandes proporções.
5.6 SEPARAÇÃO ENTRE EDIFICAÇÕES (ISOLAMENTO DE RISCO)
Atualmente no estado do Mato Grosso existes normas e legislações em vigor que delimitam o tema que norteia essa pesquisa, entretanto nenhuma dessas legislações são próprias do estado do Mato Grosso, elas são adotadas do Corpo de Bombeiros Militar de São Paulo (CBMSP).Inicialmente isolamento de risco pode der definida como a distância entre duas fachadas ou coberturas, de tal forma que, para fins de proteção evitem a propagação de incêndio para edifícios vizinhos.
A Instrução técnica n° 07/2011 aborda os aspectos da separação entre as edificações, cuja as características são descritas a seguir.
5.6.1 Arranjos físicos das edificações
Primeiramente o tipo de proteção e posteriormente o tipo de isolamento estão diretamente relacionados com o arranjo físico das edificações. Segundo a CBMSP IT n° 07 (2011) existem diversos arranjos físicos (Figura 17) que devem ser levados em consideração para se evitar o aumento do sinistro por meio da propagação do incêndio para edificações adjacentes.
(a) (b)
(c) (d)
Figura 17: Tipos de arranjos Físicos segundo a CBMSP IT n° 07 (2011): a) Entre fachadas das edificações adjacentes, por radiação térmica; b) Entre a cobertura de uma edificação de menor altura e a fachada de outra edificação, por radiação térmica; c) Entre duas edificações germinadas, pelas aberturas localizadas em suas fachadas e/ou pelas coberturas das mesmas, pelas três formas de transferência de energia; d) Entre edificações germinadas, por meio da cobertura de uma edificação de menor altura e a fachada de outra edificação, pelas três formas de transferência de energia
Fonte: CBMSP IT n° 07 (2011)
5.6.2 Procedimentos – Isolamento de risco por distância separação entre
fachadas
Antes de tudo, é necessário salientar alguns conceitos básicos na hora de dimensionar o isolamento de risco (Figura 18), sendo que o edifício em que ocorreu o sinistro inicial é chamado de Edifício Expositor, já o edifício que recebe a radiação e por consequente se transformando em um incêndio secundário é chamado de Edifício em Exposição.
Figura 18: Exposição entre edificações adjacentes Fonte: CBMSP IT n° 07 (2011)
5.6.2.1 Parâmetros preliminares
Primeiramente a propagação por radiação térmica é a predominante quando se fala em isolamento de risco, e depende basicamente do nível de radiação proveniente da edificação expositora. Alguns fatores determinam a gravidade de um incêndio, mas dois deles tem um grau de relevância que é a geometria e a carga de incêndio da edificação expositora (CBMSP IT n° 07; 2011).
Portanto para dimensionar a separação entre edificações será necessário, primeiramente, analisar qual fachada vai ser considerada no dimensionamento. E para tal a CBMSP IT n° 07 (2011) possui a tabela a seguir.
Tabela 2: Determinação da fachada para o dimensionaento Medidas de segurança contra incêndio
existentes
Parte da fachada a ser considerada no dimensionamento
Compartimentação
Edificações Térreas Edificações com 2 ou mais pavimentos Horizontal Vertical
Não Não Toda a fachada do edifício Toda a fachada do edifício
Sim Não Toda fachada da área do maior compartimento
Toda fachada da área do maior compartimento
Não Sim Não se aplica Toda a fachada do
pavimento
Sim Sim Não se aplica Toda fachada da área do maior compartimento Fonte: CBMSP IT n° 07 (2011)
Outro fator preponderante para o dimensionamento do isolamento de risco é a carga de incêndio e segundo a CBMSP IT n° 07 (2011), as edificações possuem classificações diferentes de acordo com sua carga de incêndio no qual se observa na tabela 3.
Tabela 3: Severidade da carga de incêndio para o isolamento de risco Classificação da Severidade Carga de Incêndio (MJ/m²)
I 0 - 680
II 681 - 1460
III Acima de 1460
Fonte: CBMSP IT n° 07 (2011)
5.6.2.2 Procedimento para o dimensionamento da distância de separação
Após saber a devida carga de incêndio da edificação e sua devida classificação é possível realizar o cálculo da distância entre as edificações através de uma formula geral (Equação 1).
Equação 1: Fórmula geral para o dimensionamento
𝐷 = 𝛼 ∗ (𝑙𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎 𝑜𝑢 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎) + 𝛽 Sendo:
𝐷 = Distância de separação em metros 𝛼 = Coeficiente obtido da tabela 5 em anexo
(largura ou altura) = utilizar a menor distância em metros
𝛽 = Coeficiente de segurança que assume os valores de 1,5 m ou de 3 m, conforme a existência do Corpo de Bombeiros no munícipio
Segundo a CBMSO IT n°07 (2011), para realizar o dimensionamento de separação segura entre edificações, primeiramente será necessário relacionar as dimensões do setor da fachada analisada, conforme a tabela 2, lembrando de sempre dividir o maior parâmetro (largura e altura). Segundo passo é determinar a porcentagem de abertura na fachada analisada (Figura 20).
Figura 19: Porcentagem de abertura na fachada Fonte: CBMSP IT n° 07 (2011)
Posteriormente, com a classificação, a relação (largura e altura) e com a porcentagem de abertura é possível consultar a Tabela 5 em anexo, para obter assim o índice “α”.
5.6.2.3 Fatores redutores de distância de separação
Após realizar todos os cálculos da distância de separação entre edificações, por algumas vezes é necessário utilizar fatores de redução dessa separação, isso se dá pelo fato de a distância entre as edificações ser muito elevada, para tal a CBMSP IT n° 07 (2011), elaborou a tabela 6 em anexo.
Na tabela 6 são descritos alguns métodos que podem ser utilizados para deduzir a distância entre as edificações sem comprometer sua segurança. Como exemplo a cortina d’água por inundação, instalada em toda a fachada, conciliada com uma estrutura e paredes com o tempo requerido de resistência ao fogo – TRRF de 30 minutos é possível reduzir em 50% a distância de segurança.
5.7 PLANO DIRETOR DE SINOP/MT
Atualmente o plano diretor de Sinop/MT não aborda a questão do SCI, entretanto, existe uma estimação das distancias mínimas entre as edificações, como observado na Figura 20, entretanto essas distancias não leva em consideração ao tipo de edifício, a quantidade de abertura da fachada voltada para o edifício adjacente ou ao menos a carga de incêndio que a edificação irá receber. Portanto o plano diretor
de Sinop, está fora da IT n°7 (2011), o que poderá ocasionar um sinistro com grandes proporções.
Figura 20: Distâncias de recuo para a edificação
Fonte: Sinop (SINOP, 2006)
5.8 SOFTWARES PARA SIMULAÇÕES DE INCÊNDIO
A evolução das tecnologias proporcionou para a humanidade um grande avanço nas pesquisas em gerais. Na área da SCI não foi diferente, principalmente no que se refere a desenvolvimento de softwares de simulação numérica em geral, pois possibilitou fazer análises complexas de estruturas sem a necessidade de realizar estudos experimentais, que são relativamente caros em comparação com a simulação computacional.
Existem diversos modelos computacionais desenvolvidos para analisar a dinâmica de um incêndio, destacando-se os modelos de zonas e o modelo de fluidodinâmica computacional (em inglês Computational Fluid Dynamics, CFD). Dentre os diversos softwares destacam-se o FDS, SMARTFIRE, OZone e o Consolidated
5.8.1 Computational Fluid Dynamics (CFD)
Os modelos CFD, trabalham com análise de sistemas que envolvem fluxo de fluidos, ou seja, trabalham na análise da transferência de calor e fenômenos associados, fazendo divisões do domínio analisado em várias células (Figura 21). O CFD calcula para cada célula resoluções de equações fundamentais do escoamento dos fluidos. Basicamente estas equações definem matematicamente a leis de conservação da física (NP EM 1991-1-2, 2010).
Figura 21: Domínio de um modelo CFD Fonte: Sá (2018)
Existem alguns softwares que utilizam este modelo, dentre eles se destacam: o Fire Dynamic Simulator – FDS, desenvolvido pelo National institute of Standars and
Technology – NIST e o SMARTFIRE, desenvolvido pela University of Greenwich. Por
meio desses programas é possível obter temperaturas dos gases, temperaturas em objetos sólidos, concentração de gases e a altura da camada livre de fumaça além de representar graficamente o comportamento da propagação de incêndio (SÁ, 2018).
5.8.1.1 Fire Dynamic Simulator (FDS)
O FDS é a principal ferramenta utilizada nessa pesquisa, resolve numericamente as equações de Navier-Stokes para fluxo de baixa velocidade movido termicamente, sendo a ênfase no transporte de fumaça e calor provocados por incêndios (McGRATTAN, 2017). Para a representação as animações da propagação do fogo e fumaça será utilizado o Smokeview (SMV) que estão integrando com o FDS junto com sua instalação.
O FDS e o SMV estão respectivamente nas versões 6.7.0 e 6.7.1, para sistemas operacionais Windows, Linux e Mac OS X, ambos disponíveis gratuitamente no site do desenvolvedor (https://pages.nist.gov/fds-smv/downloads.html).
De acordo com McGrattan (2017), apud Sá (2018):
Devido ao software não dispor de interface gráfica, os dados de entrada são inseridos pelo usuário através de linhas de comando em um único arquivo de entrada, através de um editor de texto que deve conter todas as informações do modelo, tais como: título da simulação, dimensões do domínio computacional, divisões da malha, tempo de simulação, condições iniciais do ambiente, propriedades dos materiais combustíveis e incombustíveis, condições de combustão, outputs desejados, dentre outros. O programa entende como comando os caracteres escritos entre os símbolos “&” e “/”, cujos dados necessários para a análise são especificados no arquivo de entrada usando uma lista de comandos com formatos pré-definidos em sua programação [...] (SÁ, 2018).
5.9 ESTADO DA ARTE
Internacionalmente, estudos direcionados para a SCI por meio de ferramentas computacionais, como o FDS, são cada vez mais frequentes. No Brasil, esse tipo de estudos, embora como menor recorrência, tem tomado proporções relevantes nos últimos anos.
Entretanto, para a atual pesquisa isolamento de risco de edificações, ocorreu a dificuldade em encontrar estudos relacionados ao tema, desta forma, toma-se como base estudos realizados com o auxílio do FDS para nortear essa pesquisa, visto que, a grande dificuldade está em modelar adequadamente os layouts propostos e inserir no programa os dados dos materiais que simulam adequadamente uma real situação de incêndio.
A exemplo disso, Alves et al. (2008), demostrou a aplicabilidade da simulação computacional de incêndio na fase de projeto de um prédio comercial típico de cidades brasileiras, que está dentro das prescrições da NBR 9077 (ABNT, 2001). Essa simulação foi realizada no software FDS. Também foram realizadas simulações do
software SIMULEX, para simular a influência da fumaça e da temperatura na fuga das
pessoas.
O modelo de estudo dessa simulação, foi um edifício comercial de escritórios, de estrutura de concreto, com altura de 14 m, área total construída de 2430 m², seis pavimentos, com escada a prova de fumaça.
Com essa simulação pôde se obter um tempo de evacuação do edifício de 7min30s, evidenciando assim que mesmo atendendo a norma NBR 9077 (ABNT, 2001), num eventual incêndio a real situação não atenderá as medidas de segurança adequada para os usuários.
Ainda, o autor reconhece que as simulações computacionais de incêndio e de evacuação, é uma grande ferramenta para elaboração de projetos, pois consegue prever com precisão o comportamento do incêndio, além de permitir uma escolha adequada dos materiais.
A utilização do software como ferramenta de estudo do SCI, também foi estudada por Rodrigues (2009), que analisou a eficiência dos sistemas de compartimentação vertical externa por afastamento entre janelas e por projeções horizontais segundo as exigências normativas brasileiras. O autor realizou ensaios experimentais em uma escala reduzida em conjunto com simulações computacionais utilizando o FDS.
No quartel do comando do corpo de bombeiros do Rio Grande do Sul, foi construído um simulador em que consiste em três compartimentos sobrepostos, separados por lajes, em uma escala reduzida (1/3 das dimensões reais), como mostra a Figura 22. Os ensaios foram realizados com diferentes configurações de fachadas e cargas de incêndios, no qual, posteriormente foram realizadas simulações com auxílio do FDS (Figuras 21b, 21c, 21d).
(c) (d)
Figura 22: Disposiçao do experimentos (a) e diferentes tipos de fachadas (b), (c), (d) Fonte: Adaptado de Rodrigues (2009)
Como resultado, Rodrigues (2009), comprovou que a compartimentação externa autua como um obstáculo para a propagação do incêndio para os demais pavimentos. Ainda o autor admite que o FDS é uma grande ferramenta, pois é capaz de prever com fidelidade o comportamento do incêndio, entretanto, Rodrigues (2009), comenta sobre a necessidade de estudos voltados para a caracterização das propriedades dos materiais, afim de simular adequadamente uma simulação real de incêndio.
Sá (2018), também realizou estudos em torno de softwares. Os estudos realizados pela autora se baseiam em simulações numéricas de incêndio em edificações por meio de dois softwares: o FDS e Ozone. O objetivo principal desse estudo foi analisar a eficiência destas ferramentas para simulação de incêndios.
Podemos observar na Figura 23, um modelo computacional desenvolvido por Sá (2018), no FDS, nele estão presentes os termopares que servem para medir a temperatura, as cargas de incêndio materializadas em caibros com dimensões de 1,0m x 0,1m x 0,1m, distribuídos em três pilhas, que corresponderam a uma densidade de 500 MJ/m².
Figura 23: Modelo computacional desenvolvido por Sá (2018) no software FDS Fonte: Sá (2018)
Segundo Sá (2018), a grande dificuldade encontrada para executar as simulações no FDS é alimentar o programa com parâmetros térmicos e de combustão dos materiais a serem utilizados. No entanto, quando devidamente calibrado, o
software FDS, assim como o OZone, representa adequadamente o comportamento
das temperaturas desenvolvidas no incêndio como mostra a Figura 24.
Figura 24: Resultados de temperaturas desenvolvidas ao longo do tempo nas simulações realizadas por Sá (2018) nos softwares FDS e OZone, comparados com resultados de um ensaio
real Fonte: Sá (2018)
Outro dado interessante coletado pela autora, foi a propagação do fogo e da fumaça na edificação analisada, não só em seu interior, mas também para fora da mesma por meio de suas aberturas, como mostrado na Figura 25. Ressalta-se que este dado pôde ser coletado apenas no FDS, sendo que o OZone não possui o recurso de visualização do comportamento do incêndio com tal realismo.
Figura 25: Estudo desenvolvido por Sá (2018): (a) ensaio experimental analisado; (b) situação realizada no FDS
Fonte: Sá (2018)
Outro autor que analisou o ambiente computacional foi Brunetto (2015), que realizou simulações computacionais de incêndio no prédio da escola de engenharia nova da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
A simulação se baseou em um edifício existente, entretanto como é um edifício antigo e ser uma obra pública, não foi possível a obtenção de seus projetos originais. No entanto, a Superintendência de Infraestrutura da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Suinfra), elaborou o projeto arquitetônico (Figura 26).
O grande diferencial desse estudo, se dá pela evidenciação da compatibilização do software como o Revit com uma interface gráfica do FDS, o
Pyrosim, como pode ser observado na Figura 26.
Figura 26: Escola de Engenharia Nova da UFRGS modelada no Revit
Fonte: Brunetto (2015)
Figura 27: Escola de Engenharia Nova da UFRGS após importação para o Pyrosim
Fonte: Brunetto (2015)
Com este estudo, o autor pôde salientar sobre a movimentação e propagação das chamas e da fumaça em toda a edificação. Consequentemente, foi possível
apresentar algumas soluções que visam à segurança dos ocupantes da edificação em situação de incêndio.
Portanto a utilização de ambientes computacionais é altamente viável ao realizar estudos na área do SCI, pois não são tão onerosos se comparado a estudos experimentais, e por sua vez, é possível obter dados muito semelhantes com os dados de um incêndio real.
6 METODOLOGIA
Segue os Materiais e Métodos empregados no desenvolvimento desta pesquisa.
6.1 MATERIAIS
Para a pesquisa serão utilizadas bibliografias que abordam do tema em questão, bem como o software para simulação de incêndio, FDS, e programa de planilha eletrônica.
Para a obtenção dos resultados será utilizado o software FDS.
Para a organização dos resultados, será utilizado um programa de planilha eletrônica.
6.2 MÉTODO
A pesquisa se desenvolvera em cinco etapas:
• Na primeira etapa será realizado o levantamento bibliográfico complementar;
• Na segunda etapa será definido os layouts das edificações, bem como os casos a serem analisados;
• Na terceira etapa serão desenvolvidos os modelos computacionais no FDS, bem como a realização do processamento das simulações;
• Na quarta etapa será realizada a análise dos resultados obtidos das simulações processadas.
• Na quinta etapa será levantada alguns fatores para reduzir a distância entre as edificações segundo a CBMMT/IT Nº 07/11
A seguir são expostas detalhadamente cada etapa.
6.2.1 1ª Etapa – Revisão bibliográfica complementar
Para a verificação dos procedimentos que englobam o isolamento de risco será realizado o levantamento bibliográfico complementar de normas, legislações e literaturas nacionais e internacionais que abordam o assunto.
Além disso, um estudo minucioso acerca da simulação computacional no FDS será realizado por meio da revisão de manuais e literaturas especializadas.
6.2.2 2ª Etapa – Elaborar o layout
Para a pesquisa serão considerados dois edifícios hipotéticos implantados em lotes vizinhos, ambos na zona comercial II (ZC II) com dimensão mínima dos lotes internos de 12 metros de testada e 30 metros de comprimento, sendo possível uma altura máxima de 8 pavimentos.
Será utilizado três layouts hipotéticos, baseados em um edifício comercial do tipo drogaria (com depósito), construído na cidade de Sinop – MT, com 3 pavimentos (com aproximadamente 13 m de altura) e dimensões em planta de 9,5 metros de largura por 14 m de comprimento.
O arranjo físico desses layouts será a propagação entre as fachadas adjacentes, por radiação térmica.
Ao analisar o plano diretor da cidade de Sinop/MT, é notória a percepção de que existe uma negligencia em relação as separações mínimas entram as fachadas adjacente. Pois não se leva em consideração dois principais fatores: as cargas de incêndio e a abertura da fachada expositora da edificação. Esses dois fatores são preponderantes ao se tratar de distância segura mínima entre as edificações.
Para o primeiro layout será utilizado a separação mínima de 2,5 m para um edifício de 3 pavimentos segundo o plano diretor de desenvolvimento do município de Sinop (SINOP, 2006).
Para o segundo layout será utilizado o CBMSP/IT Nº 07/11, para calcular a distância mínima entre as edificações, que leva em considerações os dois fatores preponderantes para garantir que o incêndio não se propague para os edifícios adjacentes.
Para o terceiro layout, não será utilizado uma separação entre as edificações, para assim simular com mais fidelidade a real situação de Sinop/MT.
6.2.3 3ª Etapa – Desenvolvimento do modelo Computacional
Os edifícios serão modelados no software FDS, e para tal, inicialmente será necessário calibrar a malha, pois o tamanho da mesma está diretamente relacionado com a complexidade e tempo de processamento do modelo computacional.
Malhas menores acarretam em resultados mais precisos, porem precisam de mais tempo para serem resolvidas. Portanto será necessário definir uma malha em que esteja balanceado, a quantidade de informações importantes obtidas, com o
tempo de processamento necessário para chegar ao resultado. Para tal, será necessário realizar testes para calibrar a malha de maneira mais adequada ao projeto. Será prevista a realização de 5 simulações com apenas um edifício e com o primeiro pavimento somente.
• Simulação 1: Malha de 50 centímetros; • Simulação 2: Malha de 40 centímetros; • Simulação 3: Malha de 30 centímetros; • Simulação 4: Malha de 20 centímetros; • Simulação 5: Malha de 10 centímetros;
Posteriormente, com a malha definida será realizado a modelagem dos layouts, com todas as dimensões múltiplas do tamanho da malha. Dado que as dimensões têm que ser múltiplos da malha, para o FDS reconhecer adequadamente as espessuras das paredes e por final se adequar melhor ao layout.
A carga de incêndio será definida conforme a utilização da edificação por meio dos dispostos apresentados na NBR 14432 (ABNT, 2001). Segundo a referida norma a carga de incêndio para edificações comerciais do tipo drogaria (com depósito) é de 1000 MJ/m², essa carga de incêndio será materializada em caibros de madeira conforme o disposto por Sá (2018) e uniformemente distribuída em todos os pavimentos.
Após determinar o ambiente computacional, e definir a malha será adotado um tempo de simulação de incêndio de 2h para cada simulação, sendo:
• 1ª Simulação
o Dois edifícios vizinhos localizados a 2,5 metros de distância da divisa do terreno.
• 2ª Simulação
o Dois edifícios vizinhos localizados a uma distância delimitada pelos cálculos realizados com base na CBMSP/IT Nº 07:2011. • 3ª Simulação
o Dois edifícios vizinhos localizados na divisa do terreno. Ou seja, sem nenhuma separação entre eles.
6.2.4 4ª Etapa – Análise e discussão de resultados
Por meio dos resultados obtidos, serão elaborados gráficos de temperaturas desenvolvidas ao longo do tempo na propagação de incêndio para analisar a eficiência do isolamento de risco calculado pela CBMSP/IT Nº 07:2011.
Outro dado não menos importante é a possível representação gráfica (imagens e vídeos) das simulações por meio do SMV, acarretando assim em uma melhor analise do comportamento da propagação do fogo e fumaça entre as edificações analisadas.
6.2.5 5ª Etapa – Fatores de Redução de Distância
Aplicar fatores de redução de distância de separação é essencial para garantir que as próximas construções estejam dentro da CBMSP IT 007/2011, pois assim é exequível a execução de uma edificação sem que haja perca de espaço útil do terreno e, ao mesmo tempo, contemplar a segurança do usuário e o interesse do proprietário em questão de aproveitar ao máximo o espaço disposto para a execução de sua edificação.
Desta forma, nesta etapa serão avaliadas as possíveis maneiras de reduzir a distância entre edificações conforme os dispostos na própria CBMSP IT 007/2011.
7 CRONOGRAMA
Para execução deste projeto, é pretendido que o seguinte cronograma seja praticado.
ATIVIDADES ANO
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV Levantamento Bibliográfico complementar Elaboração do Layout Desenvolvimento do modelo computacional Análise e Discussão de Resultados
Fatores de Redução de Distância
Redação da monografia
Revisão e entrega oficial do
trabalho
Apresentação do trabalho em
8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT NBR 14432:
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–––––. ABNT NBR 15575-1: Edificações Habitacionais – Desempenho Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro, 2007.
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BRUNETTO, L. O. Simulação computacional de incêndios: uma aplicação no prédio da escola de engenharia nova da UFRGS. Trabalho de Diplomação em Engenharia Civil, Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre/RS (Brasil), 105 p., 2015.
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Eletrônica de Educação da Faculdade Araguaia. Goiânia, 2014.
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CORPO DE BOMBEIROS DA POLÍCIA MILITAR DO ESTADO DE SÃO PAULO – CBMSP IT n° 02: Conceitos básicos de segurança contra incêndio. São Paulo, 2011.
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–––––. CBMSP IT n° 014: Carga de Incêndio nas Edificações e Áreas de Risco. São Paulo, 2010.
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CORPO DE BOMBEIROS MILITAR DO ESTADO DE GOIÁS – CBMGO: Fundamentos de Combate a Incêndio. Goiás, 2016.
