sexta-feira, 23 de fevereiro de 2007

A Madeira: um Material Construtivo Resistente ao Fogo

O fogo é um dos grandes inimigos dos materiais de construção, os quais apresentam reações diferentes a sua ação. Alguns reduzem a seção gradualmente (madeira), perdem a rigidez e a resistência (aço), outros se despedaçam quando expostos a elevadas temperaturas (concreto). Portanto, a combustibilidade, relacionada a madeira, não é o principal critério pelo qual o desempenho ao fogo de uma construção pode ser julgado, afinal, todos os materiais são prejudicados pela exposição ao fogo.
O fogo é uma forma de combustão que ocorre de forma violenta e auto-sustentada. Para que ocorra é necessária a presença simultânea dos seguintes elementos: o calor (faísca, chama, radiação térmica), o combustível (como exemplo, a madeira) e o comburente (oxigênio). Quando estes três elementos se apresentam em um determinado ambiente, sob condições propícias (isto é, reação), surge o fogo.
O conhecimento de que a madeira apresenta boa resistência quando submetida a condições de incêndio é antigo. Mas, apesar de ser um conhecimento comum a todos, não havia provas científicas que atentassem a isto. Por volta do século XX, mais precisamente a partir da década de 1950, os diferentes materiais (tais como o aço, concreto, madeira, entre outros) passaram a ser alvo de investigação na busca do melhor desempenho quando em exposição ao fogo, com base em princípios científicos. Isto resultou em vantagens à madeira, pois assim pôde se comprovar, graças as suas propriedades físicas e mecânicas, que ela apresenta um comportamento diferente dos demais materiais utilizados em construção, comportamento este que lhe é favorável.Como sabemos, a madeira é um material combustível, diferente do aço e do concreto. Tal como os demais combustíveis sólidos, a madeira, em condições normais, não se queima diretamente: ela primeiro se decompõe em gases que, expostos ao calor, se convertem em chamas (figura 1) que, por sua vez, aquecem a madeira ainda não atingida e promovem a liberação de mais gases inflamáveis, alimentando a combustão tal qual um círculo vicioso.

Se observarmos bem, podemos perceber que as chamas ou labaredas de fogo queimam a uma certa distancia da superfície da madeira.

No entanto, peças robustas de madeira, quando expostas ao fogo, formam uma camada superficial de carvão, que age como uma espécie de isolante, impedindo a rápida saída de gases inflamáveis e a propagação de calor para o interior da seção, resultando tanto em um aquecimento quanto uma degradação do material a uma velocidade menor e, assim, colaborando favoravelmente para melhorar a capacidade de sustentação das cargas da edificação (figura 2), devido, em grande parte, a conservação das propriedades físicas da madeira mesmo após ter sido exposta a elevadas temperaturas, pois a alma da seção (ou seja, o que sustenta o elemento estrutural) se mantém fria a apenas uma pequena distância da zona queimada (figura 3).

Vigas de madeira e aço após um incêndio: note que a estrutura em aço se deformou completamente, enquanto que a viga de madeira ainda sustenta sua carga mesmo após o contato com o fogo em altas temperaturas.

Na figura 2 é possível constatar que a madeira submetida a um severo incêndio teve sua seção reduzida, mas não a ponto de eliminar sua capacidade de suportar seu próprio peso e o peso extra das barras de aço, que entraram em colapso devido a temperatura a que foram expostas. Para se ter uma idéia, durante um incêndio, as temperaturas atingem mais do que 1000oC. No entanto, o aço, a 500oC, já perdeu 80% de sua resistência, enquanto que o concreto começa a perder resistência a partir dos 80oC.

Seção de uma viga de madeira laminada colada, exposta ao fogo durante 30 minutos.

Por meio da figura 3, vemos as diferentes partes de uma viga de madeira, classificação importante para o estudo da resistência das estruturas de madeira. A temperatura entre a camada de madeira carbonizada e a madeira aquecida está em torno dos 280oC. Também é importantenotar que esta viga, mesmo após meia hora de exposição, ainda se mantém em bom estado de utilização, podendo ser reaproveitada após a verificação de sua capacidade de carregamento remanescente, bastando remover a superfície de carvão (por motivos estéticos).
Para o estudo da madeira exposta ao fogo, as propriedades térmicas e as propriedades relacionadas a resistência e rigidez são as que mais influenciam seu desempenho. A maioria destas propriedades está relacionada a fatores próprios à madeira, como a densidade, o teor de umidade, a orientação da grã (isto é, a disposição geral das células da madeira em relação ao eixo da peça estrutural), a composição química, a permeabilidade, a condutividade térmica e fatores externos (como as temperaturas de exposição ao fogo, duração da exposição e a ventilação no ambiente).
Fazendo uso destes conhecimentos, podemos avaliar a segurança das estruturas afetadas por um incêndio e prever, com boa precisão em um projeto, o tempo de resistência dos elementos estruturais de uma edificação, possibilitando, por exemplo, que as vítimas de um incêndio sejam retiradas em segurança e que o fogo seja combatido sem que a estrutura desabe e comprometa a segurança de vida da brigada de incêndio ou danifique as edificações vizinhas.

Autora do texto, Bibliografia & Fontes de Pesquisa :
Edna Moura Pinto
- Arquiteta e Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais - e-mail: emoura@sc.usp.br
PIGNATTA, V. S.. Estruturas de Aço em situação de Incêndio. São Paulo: Ed. Zigurate. 2001.
PINTO, Edna Moura, CALIL, C.. Estudo da Taxa de Carbonização da Madeira e sua Relação com a Resistência de Peças Estruturais (CD ROM). In: ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRAS E EM ESTRUTURAS DE MADEIRA (9, 26 a 29 de Julho de 2004). Anais. Cuiabá, Universidade Federal de Mato Grosso. 2004.
PINTO, Edna Moura, CALIL, C.. A taxa de carbonização e a resistência mecânica da madeira exposta ao fogo. In: Revista TechBahia, Salvador. 2004.
PINTO, Edna Moura, INO, A., DIAS, A. A.. Considerations about Fire Protection for Wood Houses: Codes, Brazilians Panorama. In: IX Reunión y Primer Congreso Iberoamericano de Investigacion y Desarrollo en Productos Forestales, Anais. Concepción: Universidade de Bio-Bio. 2000.
PINTO, Edna Moura. Proteção contra incêndio para habitações em madeira. Dissertação de Mestrado: Escola de Engenharias de São Carlos, Departamento de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, São Carlos. Página 143. 2001.
SCHAFFER, E. L.. Charring rate of selected woods-transverse to grain. Madison, WI: US Department of agriculture, Forest Products Laboratory. 1967.
WHITE, R. H., DIETENBERG, M. A.. Fire safety, In: FOREST PRODUCTS LABORATORY. Wood handbook - wood as an engineering material. Madison, USDA. Capítulo17, página17. 1999.

5 comentários:

Anônimo disse...

caro sr. Sou eng. civil em portugal e trabalho no sector das estruturas de madeira...acho uma excelente iniciativa a criação de um blog para debater temas relacionados com este mercado da construção...tão pouco explorado e com tanto potêncial.
Estou a concluir a minha tese de mestrado sobre a resistencia de elementos estruturais de madeira e seu comportamento ao fogo.Agradecia se possivel que me enviasse alguma documentação para completar e melhorar a minha tese..
os meus melhores cumprimentos
Gomes

ps: e-mail: gomes.rf@gmail.com

Sanches disse...

Caro Sr.
Sou estudante de Engenharia Civil em Portugal e estou a realizar um trabalho sobre este tema, o qual me despertou bastante interesse!
Adorei o seu post!
Agradecia, se possível, me enviasse alguma documentação para completar e melhorar o meu trabalho.

Agradeço a atenção dispensada.

Os melhores cumprimentos,

Ana Sanches

P.S.: e-mail: a.sanches101@gmail.com

Nuria disse...

Quais os materiais para fazer uma maquete e queroi uma resposta tua...



beijinhos.....

Cissa disse...

Muito interessante o post. Trabalho com Desenho Industrial (projeto de produto) e precisava obter informações sobre as vantagens da madeira de uma forma menos técnica e mais esclarecedora... exatamente como você o fez! Parabéns.

Anônimo disse...

Ola!
Gostava de saber qual o material ideal para ser base de uma maquete. Este deveria ser leve e resistente para sustentar varios tipos de materiais....
Será que me pode ajudar?
Obigada
O meu e.mail e kelinhajevas@hotmail.com