Propagação de Incêndios de Compartimento: Ação em um Pilar Externo

Abstract

Fire safety engineering is a segment of Civil Engineering, which may have a significant impact on the building design and costs. The importance of this field lies in the effect that high temperatures have on structural elements. The thermal expansion produced can cause internal forces since different materials have different thermal expansion coefficients. Besides, high temperatures can also affect the mechanical properties of materials, reducing strength.Eurocode 1 – Part 1.2, whose aim is to ensure adequate strength and to limit the fire spread, allows its analysis through prescriptive methods or based on the performance of the structure. Concisely, prescriptive methods are simpler and can be characterized by mathematical relations that describe the evolution of the temperature as a function of time, reproducing different scenarios that may occur inside a compartment. On the other hand, performance-based analysis assumes a more advanced methodology, which allows a more optimized design, since it is equally effective in requiring the safety conditions. In this one, is used the advanced tool of Computational Fluid Dynamic (CFD), an area of knowledge that treats the behavior of gases through computational methods.This research aims at comparing the two methodologies, by analyzing the thermal action on an external structural element when a fire occurs inside a compartment with openings. The study will be focused on an office compartment with windows and the consequences will be analyzed in a column outside the building envelope. Thus, there was evaluated the effect of the opening, the way the flame projects itself out of the opening, the temperature reached in the column and the damaged occurred. For such comparison, Eurocode 1 – Part 1-2 – Appendix B and computational models using Pyro software were used.

A engenharia de segurança contra incêndio é uma subespecialidade da Engenharia Civil que pode ter um grande impacto na concepção de um edifício, no dimensionamento, estética, funcionalidade e no custo. Esse ramo se faz importante uma vez que altas temperaturas num elemento estrutural geram dilatação térmica que podem originar esforços internos, já que diferentes materiais possuem diferentes coeficientes de dilatação. Além disso, as altas temperaturas também podem afetar as propriedades mecânicas dos materiais, reduzindo a capacidade de resistência.Dentre as medidas a considerar para uma segurança apropriada, encontra-se a proteção passiva, associada à estrutura e à capacidade em desempenhar suas funções mesmo em caso de acidente, tratada pelo Eurocódigo 1 – Parte 1-2. Esse regulamento visa assegurar uma adequada capacidade resistente e limitação da propagação do fogo e possibilita análises do incêndio através de métodos prescritivos ou com base no desempenho da estrutura. Em síntese, os métodos prescritivos são mais simples e se caracterizam por relações matemáticas que traduzem a evolução da temperatura em função do tempo, reproduzindo diferentes cenários que podem ocorrer dentro de um compartimento. Já a análise com base no desempenho assume uma metodologia mais avançada, que permite uma concepção mais otimizada, desde que garantindo ser igualmente eficaz no cumprimento das condições de segurança. Nesse último, recorre-se à utilização de ferramentas avançadas de Computational Fluid Dynamics (CFD), área de conhecimento que trata o comportamento dos gases através de métodos computacionais.O presente trabalho tem como objetivo comparar as duas metodologias citadas, analisando a ação térmica num elemento estrutural exterior quando ocorre um incêndio dentro de um compartimento que apresente aberturas. O estudo, no caso, será em um compartimento de escritório com aberturas e as consequências numa coluna fora do envelope do edifício. Avaliando, assim, a influência das aberturas, a forma como a chama se projeta para o exterior e a ação térmica nesses elementos estruturais junto com seus possíveis danos. Para tal comparação, recorreu-se ao Anexo B do Eurocódigo 1 – Parte 1-2 e às modelações computacionais através do software Pyro.