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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto – Escola de MinasDepartamento de Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
CARGA DE INCÊNDIO EM EDIFÍCIOS DEESCRITÓRIOS
ESTUDO DE CASO: BELO HORIZONTE/MG, BRASIL
AUTOR: VALÉRIO TADEU DE ASSIS
ORIENTADOR: Prof. Dr. Antonio Maria Claret de GouvêiaCO-ORIENTADOR: Prof. Dr. Marcílio S. R. Freitas
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação do Departamento de EngenhariaCivil da Escola de Minas da UniversidadeFederal de Ouro Preto, como parte integrantedos requisitos para obtenção do título deMestre em Engenharia Civil, área deconcentração: Estruturas Metálicas.
Ouro Preto - MG, 10 de maio de 2001
614.841.34/.45 A848d Assis, Valério Tadeu de. Carga de incêndio em edifícios de escritórios. – Estudo de caso: Belo Horizonte/MG, Brasil. -- Ouro Preto: UFOP, 2001. xi, 93p. ; il., grafs., tabs.
Orientador: Antonio Maria Claret de Gouveia, Co-orientador: Marcílio S. R. Freitas. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Ouro Preto, Departamento de Engenharia Civil.
1. Incêndios em escritórios. 2. Incêndios em edifícios. 3. Incêndios – causas. 4. Incêndios – prevenção. I. Título.
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CARGA DE INCÊNDIO EM EDIFÍCIOS DE ESCRITÓRIOSESTUDO DE CASO: BELO HORIZONTE/MG, BRASIL
AUTOR: VALÉRIO TADEU DE ASSIS
Esta dissertação foi apresentada em sessão pública e aprovada em 10 de maio de 2001,
pela Banca Examinadora composta pelos seguintes membros:
Prof. Dr. Antonio Maria Claret de Gouvêia (Orientador / UFOP)
Prof. Dr. Marcílio Sousa da Rocha Freitas (Co-orientador / UFOP)
Prof. Dr. Henor Artur de Souza (UFOP)
Prof. Dr. Antônio Cleber Gonçalves Tibiriçá (UFV)
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Àqueles que arriscam suas vidas
no combate ao fogo
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AAggrraaddeecciimmeennttooss
Num momento como este, em que posso descansar e ver como foi difícil alcançar este
sonho, não poderia deixar de agradecer a todas as pessoas que me ajudaram a realizá-lo.
A todos os profissionais do Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Minas Gerais,
especialmente ao Ten. Cel. Sílvio, ao Cap. Rodrigues, e todos do B6 que sempre
dedicaram a maior atenção a este trabalho.
Aos responsáveis pela administração dos edifícios que serviram como base de dados
para este trabalho, Cliomar, Hugo, Roberto, Leandro, José Garcia, Marilene, Cláudio e
Romeu, e demais amigos que me auxiliaram e cederam seus espaços.
À Shênia, que estagiou e auxiliou nos levantamentos de dados.
Às empresas e pessoas que gentilmente responderam todos os e-mails enviados.
Ao professor Tibiriçá que acompanhou e orientou o início do trabalho, e por compor a
banca examinadora.
Àquelas pessoas que, de alguma maneira, fizeram parte desta minha caminhada em
Ouro Preto e souberam como me receber.
À República Serigy e seus moradores, meus amigos.
Aos amigos que conquistei e que me conquistaram.
Aos meus amigos, parentes e especialmente a você Aline: todos vocês souberam como
dividir o tempo comigo.
Aos meus tios Edson e Maria Helena, que mais uma vez, tiveram paciência e me deram
mais do que abrigo, amizade e sabedoria.
À Universidade Federal de Ouro Preto, seus professores, meus mestres e meus amigos.
À Fundação Gorceix, por todo o apoio financeiro.
Ao meu orientador Claret, meus colegas de turma e todo o pessoal do LARIn, meus
novos e eternos amigos.
Às pessoas que não me recordo, mas que sabem que nunca deixaria de agradecer-lhes.
Muito Obrigado,
Valério Tadeu de Assis
v
RReessuummoo
O trabalho descreve a primeira pesquisa científica realizada no Brasil para a
determinação da densidade da carga de incêndio ou, simplesmente, carga de incêndio,
para os edifícios de escritórios. A metodologia empregada constitui-se de levantamento
sistemático levado a efeito sobre 47.382,70 m2 de área de escritórios na cidade de Belo
Horizonte, MG, totalizando oito edifícios, sendo dois de domínio público e os demais
privados. As quantidades dos materiais combustíveis fixos e móveis foram levantadas,
considerando-se sua geometria e distribuição no espaço. Com base no poder calorífico
dos materiais, pesquisados na literatura técnica, foram calculadas as cargas de incêndio
correspondentes. Com o emprego de análise estatística, as densidades médias e aquelas
correspondentes aos percentis de 80, 90 e 95% da carga de incêndio foram determinadas
para grupos de edifícios, em função de seu domínio (público ou privado), e para
distintas ocupações de suas salas (recepção, chefia, almoxarifado e outros), bem como
para os edifícios em seu conjunto.
vi
AAbbssttrraacctt
This work discribes the first scientific survey of fire loads in brazilian office buildings.
The methodology consisted of direct survey of fire loads in 47,382.70 m2 of 8 office
buildings (2 were public and 6 private) in the city of Belo Horizonte, Minas Gerais
State. The quantity of the combustible materiais fixed or not and it’s geommetry and
space distribution were registered. Through the calorific value of the materials given in
the technical literature the fire loads were calculated. Using statistical analysis the
medium fire load densities and those correspondent to 80%, 90% and 95% fractiles
were determined for two categories of buildings (private and public) and for each room
occupancy (reception, chief room, small deposit room and others) as well the
characteristic value for all buildings as a set.
vii
ÍÍnnddiicceeAgradecimentos iv
Resumo v
Abstract vi
Lista de Figuras ix
Lista de Quadros e Tabelas xi
Capítulo 1. Introdução
1.1. Objetivo 4
1.2. Justificativa 5
1.3. Metodologia 5
1.4. Revisão Bibliográfica 5
1.5. Conceitos Básicos 8
1.5.1. Combustão e Triângulo do Fogo 8
1.5.2. Segurança contra Incêndio 10
1.5.3. Causas de Incêndios 14
1.5.4. Classificação dos Incêndios 14
1.5.4.1. Classificação pela Natureza dos Materiais 15
1.5.4.2. Classificação pela Quantidade dos Materiais 15
Capítulo 2. Modelamento do Incêndio
2.1. Introdução 17
2.2. Ação Térmica 17
Capítulo 3. Avaliação Histórica da Arquitetura das Edificações deEscritórios
3.1. Introdução 24
3.2. O Processo de Verticalização 25
3.2.1. O Espaço Territorial 26
viii
3.3. A Evolução dos Projetos 28
3.4. A Evolução do Mobiliário 29
Capítulo 4. Metodologia Adotada
4.1. Introdução 31
4.2. O Método de Investigação 33
4.3. O Método de Cálculo 35
Capítulo 5. Avaliação dos Resultados
5.1. Edifícios Públicos e Privados 50
5.2. Diferenciação das Salas nos Escritórios 55
5.3. Análise Crítica 57
Capítulo 6. Conclusões e Sugestões
6.1. Conclusões 58
6.2. Sugestões 59
Referências Bibliográficas 60
Anexos 67
ix
LLiissttaa ddee FFiigguurraassCapítulo 1. Introdução
Figura 1 – Triângulo do Fogo 9
Figura 2 – Tetraedro ou Quadrilátero do Fogo 9
Figura 3 – Sistema de segurança contra incêndio de edifício 13
Capítulo 2. Modelamento do Incêndio
Figura 4 (a) – Curva de incêndio (temperatura-tempo) 18
Figura 4 (b) – Curva de incêndio: forma simplificada 18
Figura 5 (a) – Obtenção da curva de incêndio padrão 19
Figura 5 (b) – Curva de incêndio padrão: ISO 834 (1985) 20
Figura 6 – Razão de liberação de calor com tempo 23
Capítulo 4. Metodologia Adotada
Figura 7 – Freqüência Acumulada para os valores referentes dodomínio público do grupo escritório 39
Figura 8 – Freqüência Acumulada para os valores referentes dodomínio público do grupo depósito 40
Figura 9 – Freqüência Acumulada para os valores referentes dodomínio privado do grupo escritório 40
Figura 10 – Freqüência Acumulada para os valores referentes dodomínio privado do grupo depósito 41
Figura 11 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E01 41
Figura 12 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E02 42
Figura 13 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E03 42
Figura 14 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E04 43
x
Figura 15 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E05 43
Figura 16 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E06 44
Figura 17 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E07 44
Figura 18 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aoedifício E08 45
Figura 19 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (recepção) 45
Figura 20 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (chefia) 46
Figura 21 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (reuniões) 46
Figura 22 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (geral) 47
Figura 23 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (lógica) 47
Figura 24 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (arquivo) 48
Figura 25 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (depósito) 48
Figura 26 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (circulação) 49
Figura 27 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (copa) 49
Figura 28 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (secretaria) 50
Figura 29 – Freqüência Acumulada para os valores referentes aouso das salas (mista) 50
Figura 30 – Freqüência Acumulada para os valores gerais do grupoescritório 51
Figura 31 – Freqüência Acumulada para os valores gerais do grupodepósito 51
xi
LLiissttaa ddee QQuuaaddrrooss ee TTaabbeellaassCapítulo 1. Introdução
Quadro 1 – Cargas de Incêndio: valores pesquisados e valoresnormatizados 7
Quadro 2 – Grandes incêndios no Brasil na década de setenta 11
Capítulo 5. Avaliação dos Resultados
Tabela 1 – Resultados para a variável densidade da carga deincêndio segundo o domínio (público ou privado) 51
Tabela 2 – Resultados gerais para a variável densidade da carga deincêndio 52
Tabela 3 – Resultados para a variável densidade da carga deincêndio segundo a edificação 53
Quadro 3 – Comparativo entre os vários levantamentos para a cargade incêndio, o valor adotado pela NBR 14432, e oresultado final deste trabalho 54
Tabela 4 – Resultados para a variável densidade da carga deincêndio segundo a ocupação de cada sala 56
CCaappííttuulloo 11
IInnttrroodduuççããoo
A pesquisa da densidade da carga de incêndio, ou simplesmente carga de incêndio, dos
diversos usos e ocupações das edificações é uma atividade importante na Engenharia de
Incêndio, pelo fato de que a duração do incêndio e a sua severidade dependem da carga
de incêndio. Com efeito, todos os modelos relacionados com o desenvolvimento e a
propagação do incêndio dependem fundamentalmente das características e informações
dessas variáveis.
A carga de incêndio está diretamente relacionada ao uso da edificação, podendo ser
imóvel ou fixa ou incorporada à própria edificação, ou ainda, móvel em função direta e
imediata de sua ocupação. Mas tanto a natureza quanto a quantidade de carga de
incêndio dependem de parâmetros culturais que, em última análise, influem também
sobre a arquitetura.
Atualmente a carga de incêndio fixa pode ser significativa em construções do tipo
galpões industriais, nos quais o seu fechamento lateral recebe placas de polietileno e seu
revestimento térmico, grande parte das vezes, é também de material combustível.
Excetuando-se as construções de madeira, espera-se para as edificações residenciais e
comerciais atuais valores baixos para a carga de incêndio fixa. Para ilustrar, a norma
austríaca TRVB A100 (1979) fornece os valores para as cargas de incêndio fixas que
variam entre 1100 MJ/m2 para as construções do tipo residenciais unifamiliares de até
2
dois pavimentos estruturadas em madeira e 180 MJ/m2 às construções do tipo
residenciais unifamiliares estruturadas em alvenaria de tijolos de barro comuns.
Os edifícios de escritórios atuais tendem a ter carga de incêndio fixa baixa. Isto se deve
às suas características de acabamentos incombustíveis. Entre os revestimentos de pisos,
predominam as cerâmicas e as pedras. Já entre divisórias verticais, caminha-se cada vez
mais para a adoção de placas de gesso e seus similares acartonados. Entretanto, quando
observados os edifícios mais antigos (décadas de 60 e 70), ainda é grande o número nos
quais a carga de incêndio fixa se acentua devido ao uso de madeira, tanto em pisos
quanto em divisórias verticais.
Normalmente a carga de incêndio móvel constitui-se na maior parcela da carga de
incêndio total de uma edificação, e depende diretamente de sua ocupação. Tal parcela é
formada pela forração aplicada sobre pisos e divisórias, peças de decoração, mobílias,
utensílios, equipamentos e materiais depositados no ambiente.
A limitação da carga de incêndio, do mesmo modo que a prevenção do início do
incêndio, é conseguida por meio de projetos adequados, seguidos de correta
administração do uso da edificação. Aliás, para a eficiência da prevenção de incêndios,
o projeto e o uso corretos da edificação devem ser considerados inseparáveis.
O projeto de uma edificação é o primeiro passo importante para reduzir o risco de
incêndio pois nele já se pode antecipar e, evidentemente, contribuir para a redução das
cargas de incêndio e de fumaça, tanto considerando sua estrutura, seus elementos de
vedação e materiais de acabamento, quanto considerando seu conteúdo.
A redução do risco de incêndio em uma edificação, pela limitação da carga de incêndio,
ocorre de duas formas: primeiro, pelo controle da quantidade de material disponível
para a combustão – carga de incêndio propriamente dita; segundo, pela redução da
quantidade de fumaça produzida, o que depende das características específicas do
material – carga de fumaça.
3
Dos materiais de construção em geral, exigem-se as seguintes qualidades:
a) baixa ignitabilidade – pede-se que os materiais apresentem certo grau de dificuldade
de iniciar sua ignição, quando em contato com chamas;
b) baixa combustibilidade – pede-se que os materiais apresentem certo grau de
dificuldade de iniciar sua ignição, quando expostos à radiação de um incêndio já
iniciado no ambiente;
c) baixo índice de propagação de chamas – pede-se que os materiais liberem pequena
quantidade de calor na unidade de tempo, não contribuindo assim, para a
propagação do incêndio;
d) dificuldade de propagação superficial de chamas – pede-se que os materiais
ofereçam resistência à propagação de chamas pela sua superfície;
e) baixo potencial de obscurescência – pede-se que os materiais não produzam grande
quantidade de fumaça capaz de reduzir rapidamente a visibilidade do ambiente;
f) alta resistência ao fogo – pede-se que os materiais mantenham sua capacidade
portante, sua integridade e sua capacidade de isolamento até temperaturas
suficientemente altas.
Do ponto de vista de conteúdo, os edifícios apresentam grande variabilidade.
Atualmente, ensaios realizados em mobílias têm auxiliado o projeto das ocupações, pela
disponibilização de curvas da potência do incêndio (ou heat release rate que
corresponde à quantidade de calor liberada na unidade de tempo durante a queima do
material) e de outras características relacionadas à toxicidade e ao potencial de
obscurescência da fumaça gerada.
Uma parte da edificação merecedora de atenção especial é a usada como depósitos
improvisados, uma vez que estes podem acumular cargas de incêndio significativas em
áreas não previstas pelo projeto.
Em relação ao requisito de resistência ao fogo, este é estabelecido em todas as normas
apresentadas por outros países. O tempo de resistência ao fogo especificado em tais
normas depende da severidade esperada para o incêndio que, por sua vez, é função da
carga de incêndio.
4
Em alguns países, como o Brasil, o custo da proteção passiva estrutural, necessária para
o atendimento da resistência ao fogo especificada em regulamentos, pode impor sérias
restrições de mercado a materiais de construção como o aço e o concreto. Por essa
razão, sendo a resistência ao fogo dependente da carga de incêndio, rigoroso
levantamento das cargas de incêndio em edifícios tem reflexos positivos sobre o
mercado desses materiais.
11..11.. OObbjjeettiivvooss
O presente trabalho teve como principal objetivo levantar a carga de incêndio de
edifícios de escritórios, buscando-se caracterizá-las estatisticamente de modo a permitir
o cálculo de seu valor médio e dos percentis de 80, 90 e 95% usados em projetos.
Também como base do estudo proposto, este trabalho visa alertar projetistas,
empreendedores e órgãos fiscalizadores sobre as reais necessidades que as edificações
têm quanto às questões da prevenção contra incêndios, resumidas por questões
projetuais que garantam um mínimo de segurança, tais como, proteção passiva e ativa,
afastamentos mínimos entre edificações, posicionamento de escadas de emergência e
equipamentos de combate direto ao fogo, entre outros aspectos.
É de interesse mostrar aqui as relações de importância existentes entre as diversas áreas
da construção civil (planejamento, projeto e execução), principalmente àquelas que
dizem respeito à preservação da vida humana e também dos bens materiais em situações
de risco em incêndio. Interessa também mostrar que é possível desenvolver estratégias
de prevenção contra incêndio, sem que isto inviabilize os empreendimentos,
principalmente quando do uso de estruturas metálicas.
A adoção de métodos mais avançados e eficazes de projeto pode minimizar custos e
viabilizar obras, além de oferecer igual aceitação da comunidade envolvida, inclusive
com aprovação dos órgãos competentes (responsáveis pela fiscalização).
5
11..22.. JJuussttiiffiiccaattiivvaa
Em ampla pesquisa na literatura técnica nacional sobre incêndios, não foram obtidos
registros de levantamentos de carga de incêndio em edifícios brasileiros. Por ser a carga
de incêndio dependente da arquitetura e da ocupação específica da edificação, a simples
utilização de dados levantados em outros países pode levar a uma aproximação
grosseira do valor a ser considerado.
Do ponto de vista estritamente econômico, o levantamento da carga de incêndio pode
ter um impacto positivo na redução do custo da proteção passiva estrutural, uma vez que
permite o emprego de modelos de incêndio natural (CLARET, 2000).
11..33.. MMeettooddoollooggiiaa
Em toda a literatura técnica, as cargas de incêndio, em função das ocupações genéricas,
são obtidas por meio de levantamentos, seguidos de tratamento estatístico.
Para este estudo, foi feito o levantamento da natureza dos materiais combustíveis
presentes nos diversos compartimentos de oito edifícios de escritórios localizados em
Belo Horizonte/MG, acrescentando-se medições de massa ou volume. As áreas de piso
foram levantadas valendo-se de medições diretas nas edificações e com auxílio da
verificação das plantas baixas (dos projetos arquitetônicos originais) obtidas durante a
pesquisa. Os dados do poder calorífico dos materiais são os disponíveis na literatura
técnica; para o caso de mobílias e equipamentos, foram utilizados os dados publicados
pelo laboratório norte-americano NIST – National Institute of Standards and
Technology (1999) e também relações paramétricas com os valores apresentados pela
norma austríaca TRVB A100 (1979).
11..44.. RReevviissããoo BBiibblliiooggrrááffiiccaa
Os primeiros estudos de que se tem conhecimento para a determinação estatística da
carga de incêndio em edifícios de escritórios foram realizados no Reino Unido, em
1970, e nos Estados Unidos, em 1976, por BALDWIN (1970) e CULVER (1976),
respectivamente. Usando procedimentos de coleta de dados em campo e medições de
6
massa e volume, os trabalhos citados servem de exemplo aos pesquisadores que buscam
averiguar valores da carga de incêndio a serem adotados em projetos, segundo a
ocupação dos edifícios.
Estudos mais recentes, quando comparados aos de BALDWIN (1970) e de CULVER
(1976), demonstram semelhanças e revelam mudanças que se devem aos avanços
tecnológicos e sociais. Até a época dos levantamentos de BALDWIN (1970) e de
CULVER (1976), tanto a forma física das edificações como o modo de ocupá-las eram
bastante localizados, diferentemente do que se observa hoje. Entretanto o Brasil não
acompanhou tal evolução de modo uniforme e, ainda hoje, se encontram exemplos de
ocupação bem próximos àquelas observadas por BALDWIN (1970) e CULVER (1976).
No período de julho de 1992 a julho de 1993, foram realizadas pesquisas similares na
cidade de Kanpur, Índia, pelos pesquisadores Sunil KUMAR e Kameswara RAO
(1997), que levantaram as cargas de incêndio de oito edifícios de escritórios, todos
públicos, de até quatro pavimentos. A análise teve como suporte um levantamento da
massa dos objetos, servindo-se de relações geométricas e de densidades dos materiais.
Dos resultados, conclusões e comparações relatados, pode-se destacar uma significativa
redução dos valores da carga de incêndio obtidos quando comparados aos resultados
obtidos por CULVER (1976) nos Estados Unidos. Pressupõe-se que isso se deveu à
própria evolução das indústrias moveleiras e ao uso da informática na armazenagem de
dados, dentre outros aspectos construtivos e projetuais. Ao mesmo tempo, pode-se
observar uma proximidade dos resultados quando se compara tal estudo com o de
BALDWIN (1970), no Reino Unido, o que denota a influência de fatores culturais.
Outros dois estudos, um realizado na Nova Zelândia por NARAYANAN (1995) e outro
por KORPELA (1999), Finlândia, comprovam a diminuição dos valores atribuídos às
cargas de incêndio se comparados a antigos levantamentos destes países e também aos
valores adotados segundo suas normatizações. Nesses trabalhos são feitas comparações
com valores de carga de incêndio normatizados que, hoje, encontram-se em vigor em
países da Europa e nos Estados Unidos.
7
O Quadro 1 contém os valores da carga de incêndio adotados em normas de diversos
países e os obtidos pelos pesquisadores mencionados. Influências construtivas, culturais
e até mesmo econômicas fazem com que cada país se diferencie de outro quanto à carga
de incêndio.
Quadro 1 – Cargas de incêndio: valores pesquisados e valores normativos
PercentisValores Pesquisados/Valores Normativos
PaísNo.de
salas
Área
(m2)
Média
(MJ/m2)
Desvio-padrão
(MJ/m2)80 90 95
Baldwin (1970) Reino Unido 372 1100
Culver (1976) Estados Unidos 520 960 664
Kumar e Rao (1993) Índia 388 11720 348 262 1030
Narayanan (1995) Nova Zelândia 3999 681 226 872 947
Korpela (1999) Finlândia 1005 391 1300 1550 1780
CIB W14 (1986) Alemanha 410 330
TRVB A100 (1979) Áustria 700
NBR 14432 (2000) Brasil 700
CIB W14 (1986) Estados Unidos 555 625
CIB W14 (1986) França 330 400
CIB W14 (1986) Nova Zelândia 476 233
CIB W14 (1986) Suécia 411 334
CIB W14 (1986) Suíça 750
fonte: elaborado pelo autor
Comparadas as médias fornecidas no Quadro 1, entre as pesquisas realizadas na última
década (1991 a 2000), verificam-se grandes diferenças difíceis de se explicar apenas
pelos aspectos construtivos. As diferenças climáticas entre a Finlândia (KORPELA,
1999), e a Nova Zelândia (NARAYANAN, 1995) justificam, pelo menos em parte, a
diferença da ordem de 30% encontrada na densidade média da carga de incêndio nesses
países. Já a diferença entre o valor médio da carga de incêndio na Índia (KUMAR e
RAO, 1993) e o valor correspondente na Finlândia (KORPELA, 1999), da ordem de
8
65%, dificilmente se explica apenas pelas diferenças climáticas, devendo certamente,
indicar diferenças culturais e até possivelmente influências da própria pesquisa.
A discrepância entre os resultados do Quadro 1 indica a dificuldade em se ter como
referência, para o Brasil, algum dos valores adotados por qualquer país, ou melhor,
aponta e reforça a necessidade de se aprofundar estudos dessa natureza no País, já que a
simples importação de resultados estrangeiros pode levar a erros grosseiros quanto à
carga de incêndio.
11..55.. CCoonncceeiittooss BBáássiiccooss
1.5.1. Combustão e Triângulo do Fogo
A preocupação humana frente aos fenômenos desconhecidos caminhou sempre junto ao
intuito de poder decifrá-los e dominá-los. Mas, ainda hoje, o fogo é um desses
fenômenos que, quando descontrolado (incêndio), causa pânico e assombro a qualquer
pessoa, por mais experiente que esta seja. Tal fato é acentuado por se tratar de um tipo
de fenômeno que, por ser influenciado por um grande número de parâmetros, é
essencialmente aleatório, sendo impossível determinar como, onde e com que
intensidade ele poderá ocorrer. Mesmo que um grande número desses parâmetros se
repita, o incêndio é um fenômeno único toda vez que ocorre (CLARET, 1999).
Do ponto de vista físico-químico, o incêndio é uma reação de combustão que, uma vez
iniciada, ocorre em cadeia, de forma descontrolada, até que pelo menos uma das
condições essenciais para que ele ocorra deixe de existir (CLARET, 1999). Estas
condições são claramente identificadas no triângulo do fogo sugerido por PROUST,
quando citado em GOMES (1998), Figura 1. GOMES (1998) afirma que a combustão,
sendo uma reação química, só ocorre quando presentes um material combustível, uma
fonte de calor e o oxigênio. Esses elementos, por sua vez, devem ser combinados de tal
forma que se torne possível a concretização do triângulo do fogo.
9
fonte: GOMES (1998)
Figura 1 – Triângulo do Fogo
A reação química de combustão poderá não ocorrer em cadeia se as temperaturas
desenvolvidas inicialmente forem inferiores ao ponto de ignição (aquela temperatura
capaz de manter a pirólise) do material combustível. Desse modo, verifica-se que a
existência de um incêndio depende dessas quatro condições que se representam no
quadrilátero do fogo, segundo GOMES (1998), ou, então, no tetraedro do fogo,
segundo SEITO (1987), Figura 2.
fonte: GOMES (1998)
Figura 2 – Tetraedro ou Quadrilátero do Fogo
Material Combustível
Fonte de Calor fonte: SEITO e BERTOxigênio
Material Combustível
OxigênioFonte de Calor
Reação em Cadeia
10
De acordo com o exposto, é possível a extinção de um incêndio, desde que pelo menos
um desses elementos seja excluído do processo. A engenharia de prevenção contra
incêndios atua justamente nesse sentido.
1.5.2. Segurança contra Incêndio
A segurança contra incêndios de uma edificação pode ser implementada, na fase de
projeto, desde que sejam considerados os seguintes parâmetros (SEITO, 1987):
a) localização do edifício em relação aos serviços públicos de combate ao fogo;
b) área ao redor do edifício (locação), para assegurar o acesso às fachadas;
c) altura das torres dos edifícios, relacionada ao alcance dos equipamentos de combate;
d) distância entre edifícios, prevendo a propagação do fogo à vizinhança;
e) controle das quantidades de materiais combustíveis constituintes do edifício e nele
contidos;
f) dimensionamento da compartimentação interna;
g) dimensionamento da proteção e resistência ao fogo da estrutura;
h) proteção das aberturas existentes nos elementos de compartimentação interna;
i) dimensionamento do sistema de detecção e alarme;
j) dimensionamento do sistema de extinção com chuveiros automáticos, extintores
manuais e automáticos;
k) dimensionamento do sistema de hidrantes e mangueiras, além da reserva d’água
para incêndio.
Todos os parâmetros descritos anteriormente atuam diretamente em um dos elementos
do tetraedro do fogo. Caso não seja possível evitar-se o incêndio, medidas de proteção à
fuga dos ocupantes tornam-se a melhor maneira de salvaguardar a vida humana.
Portanto, é essencial que nos projetos, as rotas de fuga, os dispositivos de controle de
fumaça e calor, os sistemas de alarme, além de um constante treinamento dos usuários
da edificação, sejam adotados como medidas de prevenção do incêndio.
Muitas vezes, os bombeiros se vêem em situação de total incapacidade operacional
frente aos problemas construtivos, dificuldades de acessos, falta de equipamentos e, até
11
mesmo, pelas atitudes dos ocupantes das edificações que, despreparados, colocam-se
em lugares de risco.
Até hoje são lembradas as grandes perdas humanas e materiais acarretadas por tragédias
como a dos edifícios Andraus, Caixa Econômica e Joelma que demonstram o
despreparo de projetistas e ocupantes sobre tão importante fenômeno, Quadro 2. Os
números servem de alerta e procuram mostrar que, mesmo sendo fatos passados, ainda
há a possibilidade de algo semelhante acontecer.
Quadro 2 – Grandes incêndios no Brasil na década de setenta.
Incêndio Data Descrição
Edifício Andraus,
São Paulo/SP24.02.72
Edifício de escritórios com 31 andares. Não tinha
chuveiros automáticos, sinalização das saídas de
emergência, iluminação de emergência, alarme
manual, detecção automática. Os forros e
acabamentos eram combustíveis. 16 mortos. 350
pessoas salvas por helicópteros.
Edifício da Caixa
Econômica,
Rio de Janeiro/RJ
15.01.74
Edifício de escritórios com 31 andares. Possuía
chuveiros automáticos apenas em parte dos
andares. Forros e acabamentos eram combustíveis.
Todos os 19 andares ocupados foram queimados.
Não houve mortes.
Edifício Joelma,
São Paulo/SP01.02.74
Edifício de escritórios com 25 andares. Não tinha
saídas de emergência sinalizadas, alarme manual,
sistema de detecção, planos de evacuação. Tinha
uma escada de emergência central. Propagação do
fogo por meio de acabamento combustível. Não
foi possível o salvamento pelo terraço. 179 mortes.
fonte: CLARET (2000)
12
Para os projetistas, o diagrama da Figura 3, proposto por SEITO e BERTO (1986),
mostra como conceber um sistema que garanta um nível adequado de segurança contra
incêndio e como abordar as relações de interferência do incêndio no todo de um projeto.
Matematicamente este sistema de segurança pode ser expresso por:
RT = 1 – [(1 – r1) x (1 – r2) x (1 – r3) x (1 – r4) x (1 – r5)] [1]
onde, RT é a efetividade total do sistema e ri é a efetividade de cada um de seus
elementos constituintes. Se qualquer um dos elementos constituintes do sistema for
perfeito (r1 = 1, por exemplo), o sistema torna-se perfeito, independente da existência ou
efetividade dos outros.
Segundo BERTO (1984), “a segurança ao fogo desempenha, dentro de um conjunto de
exigências humanas, um papel de crescente importância, uma vez que se constitui em
problema que se agrava rapidamente pelas modificações introduzidas pela arquitetura
moderna e pelo uso mais acentuado nas edificações de materiais sintéticos e
equipamentos elétricos”.
13
Figura 3 – Sistema de segurança contra incêndio de edifício
Ele
men
tos
con
stit
uin
tes
do
sist
ema
Med
idas
ad
otad
as p
elo
pro
jeti
sta
Des
envo
lvim
ento
do
incê
nd
io
Segurança da vida humana após a
deflagração do incêndio
Segurança da vida humana conjuntamentecom a segurança da propriedade
Fontes deIgnição
Início de Incêndio Crescimento do Incêndio
Precauções contra oinício doincêndio
r1
Limitação oucontrole docrescimentodo incêndio
r2
Extinçãoinicial doincêndio
r3
Controle dapropagaçãoda fumaça
r4
Evacuaçãosegura doedifício
r5
Dimensio-namentoadequado
dasinstalaçõeselétricas e
outrasfontes deenergia
Distancia-mento
seguro dasfontes de
energia emrelação aosmateriaiscombus-
tíveis
Controle dosmateriais
combustíveisdo edifício
Comparti-mentação
resistente aofogo
Separaçãoespacial dos
edifícios
Resistênciaao fogo da
estrutura doedifício
Dimensiona-mento dosistema dedetecção,alarme e
extinção deincêndio
Comparti-mentação à
prova defumaça
Pressuri-zação total
ou parcial doedifício
Utilização dedispositivos
paracomunicação
deemergência
Dimensiona-mento
adequadodas rotas de
fuga
Efetividade dosistema desegurança
RTfonte: SEITO e BERTO (1986)
14
1.5.3. Causas de Incêndios
Um incêndio tem seu início a partir do instante onde, provocada uma ignição, o
desenvolvimento da reação de combustão se torna auto-sustentável. Para tal, a fonte de
ignição é geralmente pequena e com pouca energia. Porém, se essa é capaz de iniciar
uma pirólise de algum material combustível, será suficiente para iniciar um incêndio na
presença de oxigênio.
Notam-se três formas de início de ignição: as acidentais, as intencionais e as
espontâneas (CLARET, 1999). Portanto, a ignição se dará:
a) com uma chama-piloto de um fósforo ou de uma faísca elétrica;
b) com uma ignição espontânea (auto-ignição), onde as chamas se desenvolvem
espontaneamente em face do aumento de temperatura do ambiente;
c) com uma combustão espontânea de certa massa de um corpo combustível sólido, em
geral decorrente da elevação da temperatura causada por processos químicos e/ou
biológicos, ou ainda da oxidação de óleos internos e próprios da estrutura. Para esse
caso, a combustão é do tipo sem chamas (fogo morto) iniciando-se no interior da
massa.
Logo, para se ter sucesso na detecção e extinção de um incêndio, é necessário que sejam
observados os seguintes aspectos:
a) descobrir o foco de fogo logo que ele surja;
b) dar imediato alarme;
c) iniciar rápida ação de controle de extinção;
d) manter contínua atuação sobre o fogo até sua extinção ou chegada do socorro
eficiente (GOMES, 1998).
Assim, poderá ser alcançado êxito na proteção da vida humana e dos bens materiais
envolvidos diretamente no sinistro.
1.5.4. Classificação dos Incêndios
O incêndio é classificado observando-se o grau de periculosidade apresentado. Para
isso, são observadas principalmente as quantidades de materiais combustíveis envolvida
15
(mobílias, decoração, acabamentos de pisos, paredes, forros, etc.). Há duas formas de
classificação propostas por GOMES (1998): pela natureza e pela quantidade de
materiais.
1.5.4.1. Classificação pela Natureza dos Materiais
GOMES (1998) apresenta a seguinte classificação relativa à natureza dos materiais:
a) incêndios de classe A: fogo em sólidos combustíveis mais comuns e de fácil
combustão, tais como algodão, fibras, madeiras, papel, tecidos e similares;
b) incêndios de classe B: fogo em líquidos inflamáveis e petrolíferos (álcool, gasolina,
graxas, vernizes e similares);
c) incêndios de classe C: fogo em equipamentos elétricos energizados (motores,
circuladores de ar, aparelhos de ar condicionado, televisores, rádios e outros
similares);
d) incêndios de classe D: fogo em materiais pirofóricos e suas ligas assim como o
alumínio em pó, zinco, magnésio, potássio, titânio, sódio e zircônio.
1.5.4.2. Classificação pela Quantidade dos Materiais
Esta classificação está diretamente relacionada à carga que é definida pelo produto entre
a quantidade de material combustível e o seu poder calorífico. Dividindo a carga pela
área de piso do compartimento, obtém-se a carga de incêndio específica ou densidade de
carga de incêndio, utilizada internacionalmente para classificar o incêndio. Logo, a
classificação por intermédio da carga de incêndio (termo simplificado e utilizado para
representar a carga de incêndio específica) será:
a) risco leve ou risco 1 – fogo em pequena carga de incêndio, cujo desenvolvimento se
faz com fraca liberação de calor – Carga de incêndio até 270 MJ/m2;
b) risco médio ou risco 2 – fogo em média carga de incêndio, cujo desenvolvimento se
faz com moderada emissão de calor – Carga de incêndio de 270 a 540 MJ/m2;
c) risco pesado ou risco 3 – fogo em grande carga de incêndio, com elevada liberação
de calor – Carga de incêndio acima de 540 MJ/m2.
16
A primeira classificação tem uma utilidade intrínseca porque a partir dela se pode
concluir, ainda que superficialmente, o tipo mais adequado do material usado em
combate. A segunda classificação, porém, visa dar uma idéia da severidade dos
incêndios em função da densidade da carga de incêndio. Sabe-se que o desenvolvimento
do incêndio depende igualmente da carga de incêndio e da ventilação ambiente. Assim,
esta classificação resulta ser incompleta, a não ser que se admitisse incêndio em
ambiente aberto.
Por outro lado, a segunda classificação de GOMES (1998) apresenta um escalonamento
das densidades da carga de incêndio em uma amplitude tal que situaria a maioria dos
incêndios nas classes de risco 2 ou 3. Com efeito, na maioria das ocupações, densidades
da carga de incêndio superiores a 300 MJ/m2 são comuns. Além disso, esta classificação
não considera a influência das medidas ativas que, ainda que não tenham tido sucesso
na extinção de incêndio, podem contribuir significativamente na redução de sua
severidade.
Uma classificação moderna da severidade dos incêndios deveria considerar
necessariamente os seguintes parâmetros:
a) a densidade da carga de incêndio e a ventilação ambiente, bem como a natureza da
carga de incêndio;
b) a existência de medidas ativas que atuem como atenuantes;
c) a existência de fatores externos e a geometria da edificação ou do compartimento
que atuem como agravantes ou atenuantes dos efeitos do incêndio.
Trata-se, portanto, de uma tarefa complexa, pois a severidade dos incêndios leva em
conta o seu efeito sobre a edificação e os seus ocupantes, o que depende de grande
número de parâmetros. Alguns desses são evidentemente culturais, o que reafirma a
importância de se desenvolver uma engenharia de incêndio genuinamente brasileira.
CCaappííttuulloo 22
MMooddeellaammeennttoo ddoo IInnccêênnddiioo
22..11.. IInnttrroodduuççããoo
O incêndio altera as propriedades mecânicas dos materiais e pode levar a estrutura e os
elementos de compartimentação ao colapso. Para os elementos estruturais, o colapso se
identifica por um critério de deformação máxima, por exemplo, de acordo com a norma
inglesa BS 476 (1987), ou pela condição de que a solicitação de cálculo se iguale à
resistência de cálculo. Para os elementos de compartimentação (lajes e paredes,
principalmente), o colapso se caracteriza pela perda de pelo menos uma das
propriedades de estanqueidade e isolamento.
A resistência ao fogo é medida nos regulamentos e normas pelo tempo necessário para
se atingir o colapso sob a condição de incêndio-padrão.
22..22.. AAççããoo TTéérrmmiiccaa
A ação térmica é o que ocorre a uma estrutura em virtude da diferença de temperatura
entre o ambiente e o elemento estrutural, devido ao aquecimento promovido pelo
incêndio. Para tal, “no estudo das estruturas sujeitas ao fogo, o principal instrumento de
análise é a curva que fornece a temperatura dos gases em relação ao tempo de incêndio,
uma vez que a partir dessa curva é possível calcular-se a máxima temperatura atingida
pelas peças estruturais e a sua correspondente resistência a altas temperaturas” (DIAS,
1997), Figuras 4(a) e 4(b).
18
Temperatura (oC)
1000
20
Tempo
Início deignição
Flashover
Combustãogeneralizada
Auto-extinção
Pré-flashover
fonte: COSTA (2001)
Figura 4 (a) – Curva de incêndio (temperatura–tempo)
Temperatura
Tempo
fonte: DIAS (1997)
Figura 4(b) - Curva de incêndio: forma simplificada
19
A curva temperatura versus tempo apresentada na Figura 4(a) é a representação da
elevação de temperatura em um incêndio real. Na Figura 4(b) a fase inicial de
desenvolvimento do incêndio é desprezada e a fase de resfriamento é aproximada por
uma reta.
Em 4(a), vê-se uma primeira fase – inicial – (pré-flashover) com baixas temperaturas,
onde o incêndio não atingiu grandes proporções, ainda não trazendo risco à estrutura,
mas sim, à vida humana devido à liberação de gases tóxicos e fumaça. Nessa fase, cabe
à proteção ativa, representada pelos chuveiros automáticos, extintores, mangueiras, etc.,
efetuar a extinção do incêndio.
No momento em que se verifica um aumento brusco da inclinação da curva, inicia-se a
generalização do incêndio: o ponto de flashover ou incêndio generalizado. Nesse ponto,
toda a carga combustível se igniza espontaneamente. O incêndio torna-se de grandes
proporções, elevando rapidamente a temperatura dos gases até a extinção de cerca de 60
a 80% de todo o material combustível; a partir daí a temperatura decresce
gradativamente.
Segundo DIAS (1997), “tendo em vista que, para cada situação, a curva temperatura-
tempo (real) do incêndio se altera, convencionou-se adotar uma curva padronizada para
servir de modelo na análise experimental de estruturas ou de materiais isolantes
térmicos em fornos de institutos de pesquisa”, Figuras 5(a) e 5 (b).
incêndio-padrão
incêndio real
Temperatura
Tempo
fonte: DIAS (1997)
Figura 5(a) – Obtenção da curva de incêndio padrão
20
0
200
400
600
800
1000
1200
0 20 40 60 80 100
Tempo (min)
Tem
pera
tura
dos
gas
es (
o C)
fonte: COSTA (2001)
Figura 5(b) – Curva de incêndio padrão: ISO 834 (1985)
A curva apresentada na Figura 5(b) é adotada pelas normas brasileiras de prevenção
contra incêndio e é típica dos fornos de ensaios onde há crescimento contínuo da
temperatura dos gases. Segundo as normas ISO 834 (1985) e a NBR 5628 (1980), a
curva temperatura-tempo correspondente é:
)18log(34520 ++= tθ [2]
onde θ é a temperatura em graus Celsius e t é o tempo de aquecimento em minutos.
Evidentemente o modelamento do incêndio real é praticamente impossível, porque o seu
desenvolvimento depende de um grande número de parâmetros. Entretanto, dois
parâmetros são preponderantes sobre os demais: a densidade da carga de incêndio e o
fator de ventilação. As curvas de desenvolvimento do incêndio em função desses dois
21
parâmetros são denominadas curvas de incêndio natural e têm o aspecto mostrado na
Figura 4(a).
O emprego de curvas de incêndio natural nas análises que visam ao projeto de
segurança contra incêndio é, evidentemente, mais adequado dada a grande diferença
entre o incêndio-padrão e os incêndios reais. Assim é que são pesquisadas curvas
naturais em laboratório, ainda que para volumes de compartimento reduzidos
(SCHERER, 1991). Também as normas do Eurocode 3 e 4 (1992) já permitem o
emprego de curvas de incêndio natural.
Estas curvas podem ser usadas para avaliar com mais realismo os tempos de
acionamento dos detectores de fumaça e calor e para calcular a elevação de temperatura
nos perfis estruturais. Nesse caso, em particular, o uso das curvas de incêndio natural é
econômico no cálculo da proteção passiva, porque se emprega o conceito de tempo
equivalente. Exemplos dados por CLARET (2000) indicam possibilidades de economia
da ordem de 40% do custo da proteção passiva.
Seja para determinação de curvas de incêndio natural, seja para avaliação do risco de
incêndio em uma ocupação, é necessário conhecer a densidade da carga de incêndio e o
fator de ventilação da forma mais realista possível. Daí decorre a importância dos
levantamentos de cargas de incêndio nas diversas classes de ocupações.
Genericamente, a curva de incêndio natural é:
),( vqθθ = [3]
onde q é a densidade da carga de incêndio, dada por
( )
tA
iHimq
∑ ×= , [4]
e v é o fator de ventilação, dado por
22
*tA
hAv
×= [5]
sendo mi (quilograma) a massa de cada componente combustível, cujo material tem
poder calorífico Hi (mega-joule por quilograma), At (metro quadrado) é a área do piso
do compartimento, A (metro quadrado) é a área total das aberturas para o ambiente
externo ao edifício, At* (metro quadrado) é a área total da superfície do compartimento,
incluindo vedações (piso, teto e paredes), e h (metro) é a medida ponderada das alturas
das aberturas existentes no compartimento tendo as áreas de abertura como fatores de
ponderação, isto é:
( )
A
iAihh
∑ ×= [6]
sendo hi a altura da abertura i, para ∑ = AiA
As curvas experimentais de incêndio natural são obtidas em compartimentos de volume
V (metros cúbicos) e fator de ventilação v conhecidos por intermédio de medição direta
da temperatura dos gases em uma ou mais camadas. A extrapolação destas curvas para
compartimentos de volumes maiores em princípio pode ser feita a favor da segurança.
A densidade da carga de incêndio, para uso no projeto, pode ser determinada por três
métodos distintos, a saber:
a) medida ou avaliação direta: quando não houver alterações representativas na vida
útil da edificação, referidas ao mobiliário e materiais de acabamento, não afetando o
seu poder calorífico, poderá ser medida e quantificada ainda em projeto;
b) pesquisa estatística: por edificações semelhantes que não comprometam as
características básicas preliminares;
c) emprego de valores característicos de normas: observadas diretamente e avaliadas
adotando-se um valor percentil de 80%. Caso somente seja conhecido o valor médio
23
para as várias edificações avaliadas, adota-se como tal percentil um valor obtido da
multiplicação da média por 1,5.
Modernamente, os incêndios têm sido estudados valendo-se de curvas da razão de
liberação de calor com tempo, Figura 6. Estas curvas são obtidas em grandes
calorímetros e permitem elaborar formulações sobre o desenvolvimento do incêndio
como a estimativa do tempo para flashover e quantidade de energia irradiada.
fonte: NIST (1999)
Figura 6 – Razão de liberação de calor com tempo
Tempo (s)
Raz
ão d
e lib
eraç
ão d
e ca
lor
(MW
)
CCaappííttuulloo 33
AAvvaalliiaaççããoo HHiissttóórriiccaa ddaa AArrqquuiitteettuurraa
ddaass EEddiiffiiccaaççõõeess ddee EEssccrriittóórriiooss
33..11.. IInnttrroodduuççããoo
O risco de incêndio de uma edificação é dependente, em larga escala, do uso que dela se
faz. O uso de uma edificação distingue-se em dois aspectos objetivos, a natureza da
ocupação e a manutenção, e um aspecto subjetivo, a dependência do meio cultural em
que ela se insere.
A ocupação é o principal elemento objetivo definidor da densidade da carga de incêndio
e, portanto, relaciona-se diretamente à grandeza do risco. A manutenção das condições
de uso da edificação não se resume apenas em preservar a funcionalidade dos meios
ativos e passivos de prevenção, mas também em respeitar as hipóteses de projeto quanto
à forma e destinação dos espaços edificados. A sua influência sobre o risco de incêndio
é notável à medida que uma hipótese sobre o funcionamento da edificação em situação
de incêndio pode não se verificar, porque um elemento que compõe o sistema de
prevenção torna-se ineficiente em face de estar sendo usado fora das condições de
projeto. É comum, por exemplo, que alterações de layout de divisórias afete a
distribuição de chuveiros automáticos para ambientes e setores.
Mas, para a segurança contra incêndio, as influências culturais que se traduzem no
modo de projetar são também importantes. É evidente que há diferenças significativas
25
nos níveis de segurança dos edifícios projetados para “abrigar” escritórios nos anos 70 e
os edifícios que modernamente se projetam para “ser” escritórios.
A caracterização da evolução histórica dos edifícios e do mobiliário de escritórios
merece um estudo profundo com o objetivo de qualificar sua influência sobre a
segurança global das edificações. Aqui se faz um estudo preliminar desse assunto pelo
seu impacto na análise final dos valores das densidades da carga de incêndio.
33..22.. OO PPrroocceessssoo ddee VVeerrttiiccaalliizzaaççããoo
Tomando por base os estudos realizados por SOMEKH (1997) para a cidade de São
Paulo e, ainda, avaliando a história das construções das grandes cidades brasileiras,
pode-se observar o grande salto qualitativo das edificações. A busca pela verticalização
se deu em conjunto com a proposta de progresso e com a possibilidade de valorização
do terreno com maior ganho por metro quadrado de área urbana.
Os edifícios altos promoviam um adensamento populacional nos grandes centros e
deslocavam várias unidades habitacionais para um único lote.
Por sua vez, influenciados por planos de crescimento dos países europeus e até mesmo
dos Estados Unidos, os administradores começaram a traçar, a partir das décadas de 20
e 30, as propostas de verticalização dos centros de suas cidades.
No início, houve repulsas por parte da população, mas os administradores e
empreendedores apoiavam-se no progresso e no positivismo para se justificarem. A
imagem dos arranha-céus era sempre vinculada à indústria e a um futuro promissor.
A ideologia dos governantes brasileiros era a de erguer suas cidades a espelho das mais
avançadas cidades européias. Através da construção de grandes edifícios habitacionais,
conseguiriam transferir boa parte das residências unifamiliares aos centros urbanos,
resolvendo assim o problema da falta de moradia sem a necessidade de grandes
desapropriações e, ainda, concentrando boa parte da mão de obra próxima aos seus
locais de trabalho, reduzindo despesas com o transporte coletivo entre outros aspectos
sócio-políticos. Mas, contrariando as expectativas do Estado e seu total poderio frente a
26
tomada das decisões, os empreendedores, aliados ao receio da população por este novo
tipo de edificação, acabam sendo obrigados a construírem os primeiros edifícios de
vários pavimentos para usos comerciais.
Os sistemas impostos pelos governos eram baseados no zoneamento urbano,
principalmente no zoning americano. Isto fazia com que certas áreas de concentração se
formassem com demasiado valor territorial em detrimento de outras. Tais propostas
fizeram com que os edifícios se lançassem às áreas centrais até que o valor da terra
atingisse um patamar elevado expulsando os investidores para a periferia.
O importante é destacar o quanto foi forte o crescimento das construções de edifícios
altos no Brasil graças ao Estado. Por observação sistemática, nota-se que a grande
maioria dos edifícios brasileiros do início do processo de verticalização, décadas de 20 e
30 até pouco mais da metade do século, eram comerciais, comparando-se às décadas de
70 e 80 onde há um crescimento dos centros urbanizados com edificações em sua
maioria habitacionais. Esse período (décadas de 70 e 80) é marcado pela construção dos
conjuntos habitacionais, que pretendiam adensar a população, oferecendo-lhe qualidade
de vida, e resolver o problema da moradia. Na prática, disso resultaram problemas de
vizinhança e edifícios abandonados, em situações precárias que não venceram o
fantasma da falta de moradia. Atualmente o Brasil convive com um déficit habitacional
da ordem de 4 milhões de moradias segundo dados do IBGE, enquanto os edifícios
comerciais retomam a maior fatia do mercado da construção civil. Mesmo assim, o
espaço urbano continua sendo tratado como um dos meios de maior aplicação
financeira.
3.2.1. O Espaço Territorial
O espaço territorial sempre teve forte impacto na vida do ser humano. Desde o início
dos tempos os homens se viam frente à necessidade de conquistá-lo. A partir do
momento em que um povo se instala definitivamente na terra, várias são as batalhas
travadas com o anseio de mostrar o poderio da nação. A conquista faz parte da natureza
humana, e está presente nas maiores batalhas conhecidas dentro da sociedade moderna,
27
as grandes guerras. Ainda hoje, o espaço territorial é visto como uma das maiores
riquezas de um povo, e este não enxerga barreiras para defendê-lo.
SANTOS, citado por SOMEKH (1997), já descrevia o espaço territorial sendo uma
totalidade cuja essência é social e, também, sendo a instância da sociedade que contém e
é contida pelas demais instâncias: a economia está no espaço assim como o espaço está
na economia. O mesmo acontece com o político-institucional e com o cultural-
ideológico.
O espaço urbano deve ser entendido sob o ângulo de suas várias articulações com
atividades sociais, políticas e econômicas, bem como através de seu relacionamento
com as lutas de classes e as interferências do Estado.
Os economistas neoclássicos se limitaram em sua abordagem e somente os marxistas
indagaram conceitos tradicionais que expunham a fragilidade do espaço. Para os
marxistas, “a cidade é o resultado da concentração da força de trabalho e do capital.
Suas transformações sócio-espaciais são reguladas pela lógica da acumulação do
capital. O resultado desse processo é o desenvolvimento desigual e a disseminação de
injustiças sociais, distribuídas tanto espacialmente quanto demograficamente”
(GOTTDIENER, citado por SOMEKH, 1997).
LEFEBVRE, citado por SOMEKH (1997), ainda acrescenta ser a cidade produto do
Estado e da economia, que manipulam seu crescimento. Logo, o Estado deve sempre
controlar e ditar a forma com que o espaço deve ser aproveitado. No entanto, a
economia mostra-se capaz de direcionar o crescimento de certas áreas em detrimento de
outras. E não é só a localização que determina o espaço, mas sim o processo de
acumulação de riquezas e a forma com que o ambiente construído interage com ela.
O avanço tecnológico-cultural do século XX criou novos modos de se pensar sobre o
tempo e o espaço, e assim vivenciá-los. Isso refletiu sobre o modo de apropriação e
utilização do espaço territorial. Coube então, ao Estado, apoiar os investidores na
manipulação do meio ambiente construído, na extração da renda urbana, no
estabelecimento dos valores da terra e na sua organização espacial para consumo
coletivo (SOMEKH, 1997). Dentro dessa nova possibilidade, os empreendedores
28
partiram para a ocupação definitiva dos centros urbanos, visto que acarretavam ganhos
financeiros ainda inexplorados, justificando assim, o processo de verticalização das
cidades.
O espaço territorial se multiplica, o adensamento traz vantagens ao “modo moderno” de
vida e o Estado, apoiando-se no progresso, lança, por intermédio de seus planejadores,
as novas concepções político-ideológicas, à revelia da população. Esta por sua vez, se
vê acanhada e manipulada, mas a partir do momento que aprende a lidar com esta nova
fatia de mercado que se cria e conhece as vantagens para investimentos neste setor,
passam a considerar a construção civil como um ótimo investimento financeiro.
33..33.. AA EEvvoolluuççããoo ddooss PPrroojjeettooss
A arte de projetar em arquitetura não é mais só uma questão de satisfazer a estética e a
funcionalidade esperada por arquitetos e engenheiros. Agora existem fatores externos
mais agravantes, como a exigência de flexibilidade e tantos outros fatores influentes tais
como o mobiliário, os equipamentos cada vez mais comuns e que sempre se adaptam às
novas tecnologias. A velocidade com que a tecnologia se transforma não aceita mais
projetos fechados (sem flexibilidade), nem mesmo projetos elétricos insuficientemente
dimensionados para novos equipamentos e tantas inovações que surgem todos os dias.
Feiras, estudos e especialistas trazem a cada dia inovações em acabamentos, iluminação,
mobílias, etc., sempre visando uma melhor condição de realização de trabalho, para que,
cada vez mais, seja alcançado conforto e consequentemente maior produtividade. As
empresas apostam nos seus funcionários e no aumento da satisfação pelo trabalho. Com
isso a arquitetura evolui e, hoje, nota-se crescente, nos escritórios de projeto, o número
de especialistas e consultores para todas as diversas áreas da arquitetura.
Em parte, as normas brasileiras são responsáveis pela melhoria da qualidade dos
projetos. Juntamente com os códigos e a fiscalização municipal, elas mudaram a
maneira de se pensar e projetar.
Textos como o polêmico decreto no 38.069/93 do Corpo de Bombeiros Militar do
Estado de São Paulo (1993), com sua determinação do tempo requerido de resistência
29
ao fogo para edificações estruturadas em aço e outras exigências dos clientes levam os
empresários a buscarem alternativas tecnológicas para as edificações. Esses desafios
trazem como consequência estudos que envolvem a comunidade científica e causam
impacto sobre os projetos.
Mas, mesmo diante deste novo panorama caracterizado pela flexibilização de conceitos,
ainda é grande a falta de conhecimento dos profissionais frente aos princípios da
prevenção contra o incêndio. Isto se evidencia quando da avaliação dos edifícios
existentes, mostrando que os projetistas estão despreparados nesse campo de domínio.
Constata-se atualmente que os projetos para a prevenção contra incêndio contemplam
tão somente o dimensionamento de hidrantes, chuveiros automáticos (quando existem) e
saídas de emergência que em geral, resume-se às escadas. Do ponto de vista de projeto,
seria necessário que os projetistas tratassem a segurança contra incêndio com um
enfoque global, que considera a integração dos sistemas e seu desempenho avaliado
segundo modelos determinísticos de base experimental. Desse modo, a segurança contra
incêndio nasce com a edificação e deixa de ser, como tradicionalmente sempre foi, um
apêndice nela acrescentado após a sua conclusão.
33..44.. AA EEvvoolluuççããoo ddoo MMoobbiilliiáárriioo
“O mercado de mobiliários para escritórios deve fechar o ano (1999) com crescimento
de 10 a 12% e passar dos 4 bilhões de faturamento...” (REVISTA AU, 1999).
O moderno projeto de edifícios de escritório se beneficiou em grande extensão da
evolução do mobiliário. Não se trata aqui de identificar o quanto essa evolução foi
causada pela demanda da nova arquitetura dos novos escritórios. Mas é relevante
assinalar que a flexibilidade da produção industrial de móveis levou à quase eliminação
da improvisação característica da ocupação dos edifícios nas décadas de 60 e 70.
Ora, um reflexo imediato dessa evolução é a redução do risco de ignição que a
improvisação causava. Por outro lado, à medida que se firmava a arquitetura de
interiores, novos materiais eram utilizados na fabricação do mobiliário.
30
A redução da densidade da carga de incêndio em massa é de todo esperada quando se
considera a substituição de móveis de madeira maciça pelos aglomerados do mobiliário
moderno. Embora menos populares, os móveis de aço também são usados e se
constituem em alternativa para a redução da carga de incêndio.
Mas, a associação de materiais de acabamentos, como revestimentos plásticos, aos
móveis podem resultar em maior toxicidade da fumaça e maior facilidade de
propagação do fogo.
A padronização do mobiliário moderno trouxe aos edifícios de escritório um elevado
grau de ordenação do uso que, combinado aos meios eletrônicos de armazenagem de
dados, têm impacto positivo, certamente considerável sobre o risco de incêndio nessas
edificações.
CCaappííttuulloo 44
MMeettooddoollooggiiaa AAddoottaaddaa
44..11.. IInnttrroodduuççããoo
Considerando-se os objetivos do trabalho a ser realizado, foi elaborada uma planilha
para obtenção de dados que, além de possibilitar alcançar os resultados esperados para a
avaliação da carga de incêndio, também permita o levantamento de dados que
interferem diretamente em outras questões da engenharia de prevenção. Como já
discutido nos capítulos anteriores, são vários os fatores que determinam a configuração
de um incêndio em parte, revelada por sua curva temperatura-tempo.
A planilha de levantamento é apresentada no Anexo I, e nela estão contidas as variáveis
necessárias à coleta de dados essenciais e complementares deste trabalho. Esta planilha
foi elaborada com base em levantamentos similares, observação e análise de outras
planilhas, como a planilha do Anexo V, e considerando-se os estudos sobre as variáveis
envolvidas no incêndio, na sua prevenção e na sua extinção. De maneira simples, busca
servir de guia aos levantamentos, dando uma visão menos técnica e mais simplificada
para poder ser utilizada com facilidade, mesmo por aqueles que não estão familiarizados
com a engenharia de incêndio.
Portanto, toda a planilha proposta para o levantamento de dados, Anexo I, da pesquisa
está subdividida em:
a) características gerais do edifício: além da localização do edifício, são coletados
dados sobre o domínio (público, privado ou misto), a área total construída e sua
32
altura total, a altura e o afastamento do edifício em relação aos seus vizinhos, a
orientação de suas fachadas, o número de ocupantes e os equipamentos de
prevenção de incêndio existentes; esses dados, apesar de não serem utilizados
diretamente na determinação da carga de incêndio, objetivo desta pesquisa, visam
formar uma base que poderá ser empregada para uma análise global de risco dos
edifícios de escritórios;
b) condições gerais de uso: busca-se verificar as condições físicas das instalações
elétricas e hidráulicas, dos extintores, chuveiros automáticos e detectores de calor e
fumaça; relatam-se os problemas de manutenção dos equipamentos de prevenção e
eventuais deficiências de projeto; os tipos de rotas de fuga existentes e a
periodicidade das vistorias dos bombeiros; registra-se também a existência de plano
e treinamento especial para uma possível evacuação e a existência ou não de brigada
particular contra incêndio;
c) características do uso como escritório: nesta etapa, procura-se levantar as
características particulares do uso da edificação, como escritório, ou seja, dados
relativos a área, horário de funcionamento, domínio público ou privado, porte
pequeno, médio ou grande, altura em relação ao nível de descarga, vizinhança e
compartimentação, e número de ocupantes;
d) características das salas: buscam-se, aqui, detalhar as dimensões da sala, seus
materiais de acabamentos – pisos, divisórias verticais e forros – bem como o tipo, a
dimensão e a quantidade de móveis, utensílios e equipamentos, além de materiais de
decoração.
Estas informações básicas permitem gerar gráficos e tabelas que, tratados
estatisticamente, apresentarão os valores da densidade da carga de incêndio a serem
adotados para cálculos de edifícios de escritórios. As demais informações servirão
posteriormente para estudos mais avançados a serem desenvolvidos pelo Laboratório de
Análise de Risco em Incêndio – LARIn, da Escola de Minas da Universidade Federal de
Ouro Preto MG.
33
44..22.. OO MMééttooddoo ddee IInnvveessttiiggaaççããoo
A partir da estruturação e teste de uma planilha de levantamento, e com o total apoio do
Corpo de Bombeiros Militar do Estado de Minas Gerais, foram coletados os dados de
oito edifícios de escritórios, estruturados tanto em aço quanto em concreto dos quais
dois de domínio público e os demais privados, totalizando uma área de 47.382,70 m2.
Esta área compreende apenas a área dos pavimentos destinados ao uso diretamente
relacionado aos escritórios; não incluem garagens, pilotis, coberturas, auditórios,
bibliotecas, etc. Da área total, 9.113,15 m2 em área de amostragem correspondem às 355
salas levantadas. Esta área corresponde àquela de uso intensivo dos escritórios e é
formada pela recepção, pelas salas de estar, chefia e reuniões e por todas as demais salas
descritas na Tabela 4. Portanto, desconsideram-se também as áreas de garagens, halls e
circulações coletivas, caixas de escadas, elevadores, sanitários e espaços destinados a
equipamentos de ar condicionado que, em sua maioria, possuem baixa ou nenhuma
carga de incêndio.
Os oito edifícios, citados por este estudo e apresentadas suas localizações no mapa do
Anexo IV, são apresentados a seguir:
a) E01: considerado o edifício mais moderno de Belo Horizonte, observadas as
questões de instalações elétricas, telefônicas, lógica, etc., possui um total de treze
pavimentos, onde dez são constituídos por plantas livres destinadas a escritórios
com área de aproximadamente 454,00 m2 por pavimento;
b) E02: edifício moderno situado na área central da capital mineira, a menos de 500
metros de uma das sedes do corpo de bombeiros, possui fachada cortina
envidraçada, forma arrojada e interior dividido em salas com áreas variáveis que
totalizam aproximadamente 521,35 m2 por pavimento tipo, num total de quatorze
pavimentos destinados ao uso de escritórios;
c) E03: famoso edifício projetado pelo arquiteto Éolo Maia, está situado na Av. dos
Andradas, e possui quinze pavimentos destinados ao uso de escritórios; possui
planta circular com vazio central para iluminação e ventilação e seu pavimento tipo
se divide em dez salas de aproximadamente 28,00 m2, cada;
34
d) E04: localizado próximo à área hospitalar é, em sua maioria, ocupado por
consultórios e clínicas médicas; estruturado em aço ganha destaque na paisagem da
cidade exibindo seus quinze pavimentos com área total próxima dos 3.500,00 m2;
e) E05: edifício misto de shopping center e torre de vinte pavimentos destinados a
escritórios, ocupa região central da cidade; com planta baixa tipo em forma de “V”,
pode ser destinado a um grande escritório de 650,00 m2 de área livre, ou subdividido
em até dez salas independentes;
f) E06: construção recente estruturada em aço possui planta livre de 428,55 m2 em
quatro pavimentos destinados a ocupação de um único escritório, e mais um
pavimento para recepção além de um mezanino de atendimento ao público;
g) E07: edifício público em estilo moderno com grandes estruturas em concreto
aparente e planta livre com 796,25 m2 de área em seus dez pavimentos e ainda
recepção com 458,50 m2, mezanino de 406,90 m2 e cobertura onde se encontra um
auditório;
h) E08: outra edificação pública de Belo Horizonte, possui sete pavimentos destinados
a uma Secretaria de Estado totalizando uma área de aproximadamente 5.000,00 m2.
Estes edifícios representam a amostragem escolhida aleatoriamente para servirem de
base ao estudo proposto, lembrando serem de características físico-construtivas, idades,
localizações e alturas variáveis para melhor representar a realidade das edificações
destinadas ao uso dos escritórios.
De posse dos dados, foi definida a separação dos ambientes em dois grupos:
a) grupo dos escritórios: para as salas diretamente relacionadas ao funcionamento e
uso diário dos escritórios, ou seja, as salas de recepção, chefia, reuniões e lógica, as
circulações, copas e secretarias;
b) grupo dos depósitos: formado pelos arquivos, depósitos e almoxarifados.
Isso se deve ao fato de que, nos escritórios brasileiros, é muito comum que se tenham
depósitos e arquivos, os quais acumulam um alto valor da carga de incêndio, juntamente
às outras ocupações. Então, para não elevar artificialmente os valores médios da
densidade da carga de incêndio, esta divisão se torna necessária.
35
No primeiro grupo, as salas têm maior freqüência de uso e maior número de ocupantes,
ocasionando assim maior risco de início de incêndio. Para o segundo, as altas cargas de
incêndio, devidas à concentração de material combustível, levam à expectativa de
incêndios mais severos.
44..33.. OO MMééttooddoo ddee CCáállccuulloo
Do mesmo modo que o levantamento das informações exigiu a elaboração de uma
planilha que facilitasse a coleta de dados de forma clara, rápida e precisa, o cálculo
necessitava de uma estratégia similar. Para tanto, foram definidas duas planilhas,
Anexos II e III, que, individual e coletivamente, transformaram todas as informações
contidas na planilha de levantamento em dados compatíveis com os tratamentos
estatísticos necessários à elaboração e formulação dos resultados apresentados no
próximo capítulo.
A primeira planilha de cálculo desenvolvida no Anexo II visa a calcular os valores da
densidade da carga de incêndio para cada sala levantada. Valores estes subdivididos em
cargas de incêndio fixa e móvel, suas respectivas densidades, e os valores das cargas de
incêndio confinadas, que são aquelas correspondentes aos materiais combustíveis que
de alguma maneira se encontram protegidos do fogo, seja por estarem dentro de um
armário, ou mesmo dentro de gavetas. Esta proteção, já abordada e averiguada por
outros autores, como KORPELA (2000), garante que até 20% de todo o material
combustível que se encontre nesta condição, não venha a se incinerar e, portanto, não
venha a liberar parte de sua carga de incêndio.
O primeiro passo foi criar uma similaridade entre e planilha de cálculo e a de
levantamento, visando manter o padrão e a facilidade de entrada de dados. A
transposição dos valores é, em sua maioria, direta, deixando os cálculos mais complexos
embutidos em expressões matemáticas incorporadas à própria estrutura da planilha.
Estas expressões matemáticas relacionam o volume dos objetos à sua massa e assim,
conhecido o poder calorífico específico de cada material, calcula-se o valor da carga de
incêndio (q*), para:
36
iHimqi ×=* [7]
onde, mi é a massa do objeto (quilogramas) e Hi é o poder calorífico do material
constituinte (megajoule por quilograma);
Para componentes em que a relação volume-massa é mais complexa, adotam-se os
valores de cargas de incêndio individuais obtidas pelos ensaios em calorímetros
especiais realizados pelo laboratório norte-americano NIST (1999). Quando dados
experimentais são inexistentes, são usadas relações matemáticas com os valores
normatizados dados pelas tabelas dos valores médios para as cargas de incêndio da
norma austríaca TRVB A100 (1979).
Portanto, a planilha para cálculo dos valores da densidade da carga de incêndio para
cada sala, descrita no Anexo II, é composta por:
a) informações gerais do edifício, seu domínio, sala correspondente (numerada de
acordo com o levantamento), o uso desta sala e sua área de piso;
b) determinação da carga de incêndio fixa através do volume de certos materiais e sua
disposição no ambiente;
c) determinação da carga de incêndio móvel, em seus vários subníveis que facilitam
sua compreensão, cálculo e análise;
d) descrição resumida dos valores correspondentes às cargas de incêndio fixas, móveis,
total e confinadas, além do valor da densidade da carga de incêndio, considerando
ou não a influência da carga confinada para o valor correspondente à sala descrita.
De maneira elucidativa, algumas das células da planilha apresentada no Anexo II,
representam as variáveis que devem ser preenchidas com os dados levantados em
campo, seguindo modelo da própria planilha de levantamento apresentada no Anexo I;
outras células, onde são apresentados valores ou expressões, representam os valores
conhecidos apriori e a serem calculados pela planilha do próprio Anexo II; existem
células nas quais os valores atribuídos correspondem aos valores deduzidos através da
similaridade aos ensaios do laboratório NIST (1999) e/ou aos valores da norma
austríaca TRVB A100 (1979); há ainda células que não se relacionam aos cálculos
37
diretos da planilha e representam os objetos considerados incombustíveis e/ou com
cargas de incêndio desprezíveis.
De posse dos valores individuais, calculados com base na planilha do Anexo II descrita
anteriormente, surge uma nova planilha (Anexo III) que busca agrupar os valores
individuais conforme as necessidades de se alcançar às respostas exigidas pelo trabalho.
Esta nova planilha agrega e classifica as salas de acordo com o edifício a que
pertencem, a sua ocupação, sua área de piso, e seus valores para as cargas de incêndio
fixa, móvel, confinada e total, e suas respectivas densidades. Assim, ordenados pela
maneira que se deseja, consegue-se chegar aos valores médios, máximos e desvios-
padrões para cada grupo conforme apresentam as Tabelas 1, 2 e 3.
Os dados da densidade da carga de incêndio obedecem a uma distribuição de
probabilidades do tipo lognormal conforme KORPELA (2000). A partir dos valores
dados nas Tabelas 1, 2, 3 e 4 (médias e desvios-padrões), as curvas de freqüência
acumulada em função da densidade da carga de incêndio foram traçadas para as duas
categorias de salas citadas em 4.2., conforme algoritmo apresentado no Anexo VI,
usando o software MAPLE VI, Figuras 7 a 31. Estas curvas permitem a obtenção direta
das densidades da carga de incêndio correspondentes aos percentis 80, 90 e 95%.
Figura 7 – Freqüência Acumulada para os valores referentes do domínio público do grupo
escritório
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
38
Figura 8 – Freqüência Acumulada para os valores referentes do domínio público do grupo
depósito
Figura 9 – Freqüência Acumulada para os valores referentes do domínio privado do grupo
escritório
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
39
Figura 10 – Freqüência Acumulada para os valores referentes do domínio privado do grupo
depósito
Figura 11 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E01
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
40
Figura 12 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E02
Figura 13 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E03
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
41
Figura 14 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E04
Figura 15 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E05
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
42
Figura 16 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E06
Figura 17 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E07
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
43
Figura 18 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao edifício E08
Figura 19 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (recepção)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
44
Figura 20 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (chefia)
Figura 21 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (reuniões)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
45
Figura 22 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (geral)
Figura 23 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (lógica)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
46
Figura 24 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (arquivo)
Figura 25 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (depósito)
Freq
üênc
ia A
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ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
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ia A
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ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
47
Figura 26 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (circulação)
Figura 27 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (copa)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
48
Figura 28 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (secretaria)
Figura 29 – Freqüência Acumulada para os valores referentes ao uso das salas (mista)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
49
Figura 30 – Freqüência Acumulada para os valores gerais do grupo escritório
Figura 31 – Freqüência Acumulada para os valores gerais do grupo depósito
Freq
üênc
ia A
cum
ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
Freq
üênc
ia A
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ulad
a
Densidade da Carga de Incêndio (MJ/m2)
CCaappííttuulloo 55
AAvvaalliiaaççããoo ddooss RReessuullttaaddooss
55..11.. EEddiiffíícciiooss PPúúbblliiccooss ee PPrriivvaaddooss
A Tabela 1 permite analisar comparativamente edifícios públicos e privados quanto à
densidade da carga de incêndio. Observa-se que uma área de 3.190,65 m2 de edifícios
públicos foi pesquisada, enquanto nos edifícios privados a área pesquisada foi de
5.527,40 m2. As densidades médias das cargas de incêndio são 929,43 MJ/m2 e 891,03
MJ/m2, respectivamente. Verifica-se que a diferença prática dessas duas médias é
desprezível.
Nos depósitos de escritórios públicos, a densidade média da carga de incêndio é
6099,17 MJ/m2 e nos depósitos de escritórios privados é 4598,28 MJ/m2.
Portanto, os resultados desta pesquisa indicam que a diferença entre escritórios públicos
e privados ocorre apenas nos depósitos onde a densidade da carga de incêndio é
aproximadamente 32% mais elevada nos edifícios públicos. Isto se explica pelo nível de
informatização dos escritórios públicos menor que o correspondente nos edifícios
privados, levando à existência de depósitos e arquivos mais volumosos. A densidade da
carga de incêndio média para os escritórios, incluindo os públicos e os privados, é de
901,02 MJ/m2 e nos depósitos é de 5098,58 MJ/m2, Tabela 2.
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52
Conclui-se que no nível dos resultados da presente pesquisa não se pode admitir
diferenças entre os edifícios públicos e os privados quanto a densidade da carga de
incêndio.
Tabela 2 – Resultados gerais para a variável densidade da carga de incêndio
Densidade de Carga de Incêndio (MJ/m2)
Percentis****GrupoMáxima* Média**
Desvio-
padrão*** 80 90 95
Escritório 2.232,93 901,02 516,20 1.223,21 1.553,57 1.857,14
Depósito 11.970,40 5.098,58 3.518,37 7.000,00 9.300,00 11.400,00
* Máximo valor da densidade da carga de incêndio encontrado nos levantamentos;** Média dos valores das densidades das cargas de incêndio;*** Desvio-padrão dos valores das densidades das cargas de incêndio;**** Percentis calculados a partir das Figuras 7 a 31.fonte: elaborada pelo autor
A Tabela 3 apresenta os valores para as densidades das cargas de incêndio dos oito
edifícios pesquisados. A variação atinge a ordem de 110% entre o maior e o menor
valores encontrados para a média das densidades das cargas de incêndio. Em parte, essa
diferença exagerada é explicada por características bem incomuns entre os dois modos
de ocupação e uso dos escritórios descritos em E01 e E05. Porém, como em E01 o
edifício não se encontrava plenamente ocupado na época do levantamento, não se pode
afirmar que o valor encontrado representará a realidade de sua futura ocupação.
Para as demais informações da Tabela 3 nota-se que a variação entre os valores médios
para as densidades das cargas de incêndio entre os edifícios, desconsiderando-se E01,
não ultrapassa os 32%, sendo a variação em relação a média geral da ordem de 15%.
O Quadro 3 compara valores das densidades médias da carga de incêndio para
escritórios obtidas em diversos levantamentos a partir da década de 70, incluindo aquele
adotado pela NBR14432 (2000).
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Observa-se uma grande proximidade entre os valores obtidos por KORPELA (1999) e
por esta pesquisa. A diferença encontrada entre o levantamento de KORPELA (1999), e
o desta pesquisa, da ordem de 11%, pode ser explicada quando observadas as diferenças
culturais, econômicas, construtivas, etc. entre os países onde estas foram realizadas.
Com efeito, revestimentos combustíveis nos países de clima sub-tropical são bastante
utilizados, o que pode explicar um acréscimo de densidade da ordem de 100 MJ/m2.
Também chama a atenção o fato de ambos os levantamentos mais recentes apresentarem
considerável diferença para o valor adotado na NBR 14432 (2000) – da ordem de 29%
para este estudo e 43% para o estudo de KORPELA (1999).
A evolução do mobiliário de escritórios, como conseqüência da evolução da arquitetura
de edifícios, levaria a esperar uma redução da carga de incêndio. Observa-se que o valor
obtido por CULVER (1976) situa-se próximo dos valores obtidos por KORPELA
(1999) e pela presente pesquisa, sendo todos superiores ao valor da norma NBR 14432
(2000). Esses resultados parecem indicar que o impacto da evolução arquitetônica dos
edifícios de escritórios não levou a uma redução significativa da densidade da carga de
incêndio.
Quadro 3 – Comparativo entre os vários levantamentos para a densidade da carga de incêndio,
o valor adotado pela NBR 14432 (2000), e o resultado final deste trabalho
BALDWIN
(1970)
CULVER
(1976)
KUMAR
e RAO
(1993)
NARAYANAN
(1995)
KORPELA
(1999)
NBR14432
(2000)
ASSIS e
CLARET
(2001)
Média* 372 960 348 681 1.005 700 901
* valores em MJ/m2
fonte: elaborado pelo autor
O valor da densidade da carga de incêndio adotado pela NBR 14432 (2000) é muito
próximo daquele obtido no levantamento de NARAYANAN (1995). Assim mesmo, o
valor normativo parece ser resultado de uma estimativa que vem sendo adotado em
normas estrangeiras há vários anos.
55
55..22.. DDiiffeerreenncciiaaççããoo ddaass SSaallaass nnooss EEssccrriittóórriiooss
A Tabela 4 apresenta os valores de densidade de carga de incêndio levantados para
diferentes funções das salas que compõem um escritório. Observam-se as menores
médias para as densidades das cargas de incêndio nas salas de recepção e de reuniões,
onde evidentemente a mobília e o depósito de documentos são reduzidos. Destaca-se a
média da densidade da carga de incêndio nas salas de uso geral e atendimento, que é
cerca de 33% superior à densidade média de conjunto de escritórios. Esse valor deveria
ser usado em projeto quando a área de salas de uso geral e atendimento (escritórios
propriamente ditos) prevalecer sobre os demais.
Os valores muitos elevados das densidades das cargas de incêndio nos depósitos (salas
de arquivos, salas de malote, salas de almoxarifados) indicam que devem ser adotadas
providências especiais para prevenção de incêndio sugerindo-se, em especial, a
adequada compartimentação.
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55..33.. AAnnáálliissee CCrrííttiiccaa
A condição de levantamentos de cargas de incêndio em edifícios pode sofrer influência
da metodologia adotada. A estimativa de massas e volumes dos bens móveis que
resultam na carga de incêndio em função do poder calorífico dos materiais é a
metodologia geralmente adotada. Mas, uma grande dificuldade se encontra nos
equipamentos mistos onde seria necessário estabelecer a proporção dos diversos
materiais combustíveis e incombustíveis.
Modernamente, o emprego de grandes calorímetros permite obter experimentalmente a
quantidade de calor liberada por objetos tal como são construídos. Esta pesquisa teve
acesso a um banco de dados do National Institute of Standards and Technology que
descreve ensaios de bens como sofás, microcomputadores e escrivaninhas. Persiste
ainda a dificuldade de encontrar dados experimentais relativos a objetos idênticos aos
usados no Brasil.
É de grande importância também a correta avaliação da carga de incêndio considerando-
se a disposição espacial dos materiais combustíveis e o seu eventual confinamento.
Neste trabalho, pisos e revestimentos de paredes, feitos em madeira, carpete e outros
revestimentos aderidos a uma base incombustível, foram considerados com uma
superfície específica de contato com a chama igual a 1/6, resultando em carga de
incêndio 6 vezes menor. O mesmo não foi obtido para divisórias e forros falsos onde
existe a possibilidade de total envolvimento pelas chamas.
O confinamento da carga de incêndio em armários de aço foi considerado à razão de 0,8
da carga de incêndio bruta, conforme relata o item 4.3.
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66..11.. CCoonncclluussõõeess
Conclui-se da pesquisa realizada que a densidade da carga de incêndio adotada pela
NBR 14432 (2000) para a ocupação de escritórios é cerca de 30% inferior à densidade
média verificada no levantamento de campo, sendo típico o valor de 900 MJ/m2.
Nas situações em que predominam as áreas de uso geral e atendimento, esta pesquisa
indica que uma densidade da carga de incêndio de 1200 MJ/m2 deveria ser usada.
Os conjuntos de escritórios que possuem salas para almoxarifado e malote devem, a
princípio, adotar medidas especiais de prevenção de incêndios já que a densidade média
da carga de incêndio nessas ocupações é muito elevada em relação à densidade média
do conjunto. A compartimentação é uma dessas medidas necessárias.
A evolução da arquitetura dos edifícios de escritório e do seu mobiliário parece não ter
tido influência positiva na redução da carga de incêndio, quando se considera o valor
encontrado por CULVER (1976) nos Estados Unidos. Mas, esse efeito benéfico não
pôde ser avaliado no Brasil pela ausência de pesquisas anteriores.
59
66..22.. SSuuggeessttõõeess
Seria de grande importância o aparelhamento de laboratórios no país para a realização
de ensaios com grandes calorímetros, gerando dados para o levantamento periódico de
cargas de incêndio nas diversas ocupações.
Uma ampliação desta pesquisa no sentido de incluir edificações das principais cidades
brasileiras seria uma evolução natural. Em todos os casos, a participação das
corporações de bombeiros é fundamental.
Futuras pesquisas devem considerar os seguintes temas:
a) levantamento de cargas de incêndio em edificação com outras ocupações entre
as quais as industriais e as residências;
b) determinação do poder calorífico e do valor individual da carga de incêndio de
mobiliários, equipamentos e eletrodomésticos, através de ensaios em
calorímetros especiais;
c) modelamento do incêndio natural nas ocupações pesquisadas e avaliação do seu
impacto no custo das proteções ativa e passiva;
d) modelos avançados de análise de risco em incêndios típicos para edifícios de
escritórios brasileiros, que tornem os cálculos de proteção mais precisos e
econômicos.
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66
SOMEKH, Nadia (1997). A cidade Vertical e o Urbanismo Modernizador. Studio
Nobel, Editora da Universidade de São Paulo e FAPESP, São Paulo, SP.
AAnneexxoossAnexo I – Planilha de Levantamento de Campo 68
Anexo II – Planilha de Cálculo Individual para a Densidade da Carga deIncêndio 75
Anexo III – Planilha de Cálculo Geral para a Densidade da Carga deIncêndio 84
Anexo IV – Mapa com a Localização dos Edifícios na Cidade de BeloHorizonte 91
Anexo V – Planilha de Levantamento do Corpo de Bombeiros de MinasGerais 92
Anexo VI – Algoritmo Computacional 93
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
68
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETOESCOLA DE MINAS – DECIVMESTRADO EM CONSTRUÇÕES METÁLICASDISSERTAÇÃO DE MESTRADO: CARGA DE INCÊNDIO EM EDIFÍCIOS DEESCRITÓRIOSMESTRANDO: V ALÉRIO TADEU DE ASSIS, ARQUITETO E URBANISTAORIENTADOR: PROF. ANTÔNIO MARIA CLARET, ENGENHEIRO CIVIL, DScCO-ORIENTADOR: PROF. MARCÍLIO FREITAS, ENGENHEIRO CIVIL, DSc
LEVANTAMENTO DE CAMPO:RESPONSÁVEL:DATA: HORA:
1 . CARACTERÍSTICAS GERAIS DO EDIFÍCIOENDEREÇO: Rua/Av. no .
Bai r ro Cidade UFUso: Públ ico
Pr ivadoMisto
DATA DA CONSTRUÇÃO:
ÁREA CONSTRUÍDA: m 2 ÁREA DO LOTE: m2
NÚMERO DE PAVIMENTOS: subso los?
ALTURA TOTAL: ( a par t i r do n ível da rua)
VIZINHANÇA: caract er í s t i cas do ed i fí c io e su a v iz inh ança
a l tu ra do ed i f í c io e d a vi z inhan ça
Tipo 03
Tipo 04
Tipo 01 Tipo 02
Tipo 01 – mesma alturados vizinhos
Tipo 02 – mais baixoque os vizinhos
Tipo 03 – mais altoque os vizinhos
Tipo 04 - miscelânea
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
69
ORIENTAÇÃO: d i r eções ca r t es ian as segundo a fach ada pr incip al
VENTILAÇÃO: d i r eção predo min ante do ven to segundo a fach ada pr incip al
AFASTAMENTOS: em re l ação ao t er r eno
A – Fronta l :B – Latera l Dire i t a :C – Lat era l Esquerd a:D – Fundos:(medidas em metros )
em rel ação à vi z inhan ça (d is t ânc ia en t r e p réd ios)
A – Fronta l :B – Latera l Dire i t a :C – Lat era l Esquerd a:D – Fundos:(medidas em metros )
PROJETO DE PREVENÇÃO CONTRA INCÊNDIO: SIMNÃOADAP TAÇÃO POSTERIOR
DETECTORES DE FUMAÇAROTAS DE FUGAPROTEÇÃO PASSIV ACHUVEIROS AUTOMÁTICOSBRIGADAS DE INCÊNDIOOUTRO(S)
NÚMERO DE OCUP ANTES: (s imul tan eamente)
OBS: Ver i f i ca r a po ss ib i l idad e de adqui r i r cóp ia do pro je to arqu i t e tôn ico e se po ss ívelLay-out e p ro je to de preven ção cont r a incêndio .
Rua / Av. PrincipalMarcar a direçãodo NorteMagnéticoconforme leituraem bússola
Marcar adireçãopredominantedo vento
Rua / Av. Principal
DC B
A
DC B
A
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
70
2 . CONDIÇÕES DE USO GERAL
INSTALAÇÕES:Elét r icas Boa Regular RuimHidráu l icas ( incêndio) Boa Regula r RuimExt in tores Boa Regula r RuimChuvei ros au to mát ico s Boa Regula r RuimDetectores d e fu maça Boa Regula r Ruim
MANUTENÇÕES E INSPEÇÕES: Até 6 mesesDe 6 meses a 1 anoAcima de 1 ano
FORAM DETECTADOS PROBLEMAS NAS INSTALAÇÕES?Elét r icas NÃO SIMHidráu l icas ( incênd io) NÃO SIMExt in tores NÃO SIMChuve i ros au to mát ico s NÃO SIMDetectores d e fu maça NÃO SIM
SINALIZAÇÃO DAS ROTAS DE FUGA Boa Regula r RuimNão h á s in al i zaçãoNão há ro t as de fu ga
PROTEÇÃO DAS ROTAS DE FUGA NÃO SIMSo mente nas escad asCâmara NÃO SIMAn te câmara NÃO SIM
VISTORIA DO CB Frequên cia Até 6 mesesDe 6 meses a 1 anoAcima de 1 ano
Au tuações NÃO SIMRevi sões de P ro je to NÃO SIM
TREINAMENTO P ARA CASO DE INCÊNDIO NÃO SIM
3 . CARACTERÍSTICAS DO ESCRITÓRIO
DOMÍNIO: Públ icoPr ivado
P ORTE: Grand eMédioPequeno
TIPO (USO): (con tab i l idad e, in formát i ca , e t c . )
HORÁRIO DE FUNCIONAMENTO:
ÁREA: m2 ( so mente do escr i tó r io )
NÍVEL (andar ) : (p i so a p ar t i r do n ível d e acesso pr in cipal do ed i fí c io – p i so0 ; co locar o s inal “- “ (nega t ivo) para ind icar p i sos abaixodo p i so 0)
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
71
OCUP AÇÃO EM MAIS DE UM PAVIMENTO NÃO SIM
VIZINHANÇA: est á só no pavimentoDivide co m out ro(s )es t á só no pavimentoDivide co m out ro(s )
NÚMERO DE OCUP ANTES: (s imul tan eamente)
COMPARTIMENTAÇÃO: Horizon ta l NÃO SIMVert ical NÃO SIM
4 . CARACTERÍSTICAS DAS SALAS
POSIÇÃO NA P LANTA ARQUITETÔNICA (caso não h aj a p ro j e tod isponível à mão, esbo-ça r em croquis)
4 .1 GERALTIPO: (recep ção , depósi to , e t c . )
HORÁRIO DE FUNCIONAMENTO:
DIMENSÕES: x (d imensõ es em metro s)
PÉ-DIREITO: (de p i so a fo r ro – em metros )
ÁREA: m2 ( so mente da sa la )
NÍVEL (andar ) : (p i so a p ar t i r do n ível d e acesso pr in cipal do ed i fí c io– p i so 0 ; co lo ca r o s in al “-“ (negat ivo) p ara ind icarp isos abaixo do p i so 0)
NÚMEROS DE OCUP ANTES: (s imul tan eamente)
COMPARTIMENTAÇÃO: Horizon ta l NÃO SIMVert ical NÃO SIM
CHUVEIROS AUTOMÁTICOS: NÃO SIM(posic ion ar no croquis)
DETECTORES DE FUMAÇA: NÃO SIM(posic ion ar no croquis)
DISPOSIÇÃO DO MOBILIÁRIO:(usar o verso desta folha para desenhar um croquis com o lay-out da sala)
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
72
IDENTIFICAÇÃO DOS MATERIAIS DE ACABAMENTO:PISO: (carpete, tacos de madeira, etc.)PAREDES: (descrevê-las no croquis)(pintura acrílica, latex, etc., cerâmica, fórmica, etc., sobre alvenaria de tijolo maciço,gesso, divisória de madeira, etc.)
COBERTURA: (forro PVC, madeira, etc.)ESQUADRIAS:JANELAS (alumínio, madeira, etc.)PORTAS (madeira, corta fogo, etc)
ABERTURAS DE VENTILAÇÃO:(caso não se obtenha o projeto esboçar em croquis, com todas as medidas)
0 a 25%De 26 a 50%De 51 a 75%De 76 a 100%
4.2 MOBILIÁRIOALTURA MÁXIMA: m
ALTURA MÉDIA: m
QUANTIDADE E TIPO: (padrões)
TIPO 01:TAMPO X ( ) ( )
X ( ) ( )X ( ) ( )X ( ) ( )X ( ) ( )
GAVETAS X X ( ) ( )X X ( ) ( )X X ( ) ( )X X ( ) ( )X X ( ) ( )
TIPO 02:DIMENSÕES X X ( / ) ( )
X X ( / ) ( )X X ( / ) ( )X X ( / ) ( )X X ( / ) ( )
(Qde. / No. gavetas) (ench.)
(MESAS)
(Qde.) (ench.) material, marca, modelo
(ARQUIVOS)
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
73
TIPO 03:DIMENSÕES X X ( / / ) ( )
X X ( / / ) ( )X X ( / / ) ( )X X ( / / ) ( )X X ( / / ) ( )
TIPO 04:Sem apoio de braço ( ) ( )Com apoio de braço ( ) ( )
TIPO 05:( )( )( )
TIPO 06:( )( )( )
OUTROS:( )( )( )( )( )
4.3 TAPEÇARIA E DECORAÇÃO (incluir cortinas)( )( )( )
4.4 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS (incluir pontos telefônicos, cabos de TV, etc.)PONTOS ELÉTRICOS(representá-los em croquis)
mobiliário (Qde.) material, marca
No. de lugares (Qde.) material, marca
(SOFÁS)
(CADEIRAS)
No. de lugares (Qde.) material, marca
(Qde. / No. Portas / Prateleiras) (ench.)
(ARMÁRIOS)
(CADEIRAS)
Encosto baixo Encosto alto / marca, modelo
Anexo I – Planilha de Levantamento de Campo
74
4.5 EQUIPAMENTOSTIPO 01: COMPUTADORES
PC’s: torre ( )monitor ( )scaner ( )teclado ( )mouse ( )impressora ( )estabilizador ( )no break ( )outros(s) ( )
( )( )
MAC’s ( )( )( )
TIPO 02: MÁQUINAS DE ESCREVER( )( )
TIPO 03: APARELHOS DE TV( )( )
TIPO 04: APARELHOS DE SOM( )( )
TIPO 05: CALCULADORAS( )( )
TIPO 06: LUMINÁRIAS DE MESA( )( )
TIPO 07: APARELHOS DE FAX( )( )
TIPO 08: APARELHOS TELEFÔNICOS( )( )
OUTROS:( )( )( )( )( )
(Qde.) material, marca, modelo
equipamento ( Qde.) material, marca, modelo
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,33
855,
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Con
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da%
Rel
ativ
aC
arga
Tot
alC
arga
Tot
al x
0,8
Anexo IV – Mapa com a Localização dos Edifícios na Cidade de Belo Horizonte
91
Anexo V – Planilha de Levantamento do Corpo de Bombeiros de Minas Gerais
92
Anexo VI – Algoritmo Computacional
93
> restart:> # FUNCAO LOGNORMAL> with(stats):> PI := 3.1415;> MAX:=”(entrar com valor máximo para o intervalo de
cálculo)”;> mi:=”(entrar com o valor da média)”;> sigma:=”(entrar com o valor do desvio-padrão)”;> P:=array[1..MAX];> beta:=sigma/mi;> f:=array[1..MAX];> sigmaln:=sqrt(ln(1.+beta^2));> mitil:=mi*exp(-0.5*sigmaln^2);> Q:=array[1..MAX];> Q[0]:=0;> for i from 1 to MAX do:> f[i]:=i:> P[i]:=1./(i*sqrt(2.*PI)*sigmaln)*exp(-
0.5*((1./sigmaln)*(ln(i/mitil)))^2):> Q[i]:=Q[i-1]+P[i]:> od:> with(plots):> seq1:=seq([f[i],P[i]],i=1..MAX):> seq2:=seq([f[i],Q[i]],i=1..MAX):> plot({[seq1]});> plot({[seq2]});>