Dimensionamento ao fogo de pavilhões industriais e comerciais em estruturas metálicas com o cenário de incêndio natural

Abstract

Uma das grandes limitações na utilização de estrutura metálica em pavilhões de grandes dimensões é o cumprimento dos tempos de resistência ao fogo regulamentares. O método convencional de proteção ao fogo nestas estruturas metálicas é a aplicação de tintas intumescentes, uma vez que é o mais prático de aplicar e o que oferece uma solução esteticamente agradável. Essa solução implica um investimento avultado, podendo em alguns casos anular a competitividade que as estruturas metálicas oferecem. Para o dimensionamento de uma estrutura em situação de incêndio, os programas de cálculo existentes recorrem essencialmente à curva de incêndio padrão ISO 834, que não é adequada a grandes compartimentos, como espaços comerciais e industriais. Estas simplificações de cálculo conduzem a cenários de incêndio potencialmente irrealistas, não garantindo uma segurança proporcional ao capital investido. O presente trabalho apresenta uma avaliação das metodologias de dimensionamento de estruturas metálicas em situação de incêndio de forma a permitir uma redução de custos. Pretende-se obter através de estudos numéricos, curvas mais próximas do desenvolvimento real da evolução da temperatura ao longo do tempo de incêndio, otimizando-se assim a proteção ao fogo a aplicar na estrutura.Realizaram-se dois tipos de avaliações: numa primeira fase recorreu-se a modelos de duas zonas, simulando vários cenários de densidade de carga de incêndio e condições de ventilação. Numa 2ª fase, os cenários mais gravosos foram igualmente simulados através de modelos de dinâmica de fluidos e foram comparados e discutidos os resultados de ambos.No final do documento, são apresentadas as conclusões mais relevantes, entre elas a não necessidade de proteção adicional contra o fogo dos elementos analisados. São ainda indicadas algumas linhas de desenvolvimento futuro no aprofundamento do tema.

One of the major limitations associated with steel structures in large compartments is compliance with the regulatory time of fire resistance. The conventional method of fire protection is the application of intumescent paint since it is the most practical method and the one that offers an aesthetically pleasing solution. This solution implies a large investment, and in some cases, it can reduce the competitiveness of steel structures.The existing calculation software for the design of a structure in a fire situation essentially uses the standard ISO 834 curve, which is not suitable for large rooms, such as commercial and industrial buildings. These calculation simplifications lead to potentially unrealistic fire scenarios, not guaranteeing safety proportional to the invested capital.The present work focuses on the evaluation of the design methodologies of steel structures in a fire situation, in order to allow a cost reduction. It is intended to obtain, through numerical studies, curves closer to the real development of temperature, thus optimizing the fire protection to be applied to the structure.Two types of evaluations were made in a first phase, two zone models were used, simulating various fire load density scenarios and ventilation conditions. In a second phase, the most serious scenarios were also simulated using fluid dynamics models and the results of both were compared and discussed.Finally, the most relevant conclusions are drawn and some lines of future development are indicated.