Concrete at high temperatures: a case study of a fire in a residential building in Minas Gerais
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i9.18551Keywords:
Reinforced concrete structures; High temperatures; Pathologies; Structural safety.Abstract
This paper deals with a structural diagnosis carried out in the Afonso Alves Residential Building, in Barbacena, Minas Gerais, after the occurrence of a fire that damaged all the reinforced concrete structures. First, a bibliographic review was made on the behavior of concrete when submitted to high temperatures, explaining the main physical and chemical phenomena that occur in this condition and discussing the effects observed from the concrete microstructure to a macroscopic analysis. Besides, it was discussed the reactions that are triggered when the hardened reinforced concrete is undergoing the process of temperature increase, reaching high temperatures and also when it suffers the cooling process. The main pathologies found in reinforced concrete structures, their main causes, effects and ways to prevent them were presented, to preserve the useful life foreseen in the project's conception. It was also highlighted the extreme importance of the Fire and Panic Prevention and Combat Project in buildings, whether residential, commercial or industrial. Next, the description of the studied building was made, presenting the structural diagnosis in a detailed way, indicating the main structures affected by the fire, the visual inspections in all the visible structures and the results of the destructive and non-destructive tests. Finally, some recovery measures were pointed out that should be adopted to treat the pathologies that are compromising the stability and durability of the reinforced concrete structures, besides recommending some structural reinforcements, to guarantee the safety of the building and its occupants.
References
ABNT. (2007). NBR. 5739. Concreto: Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
ABNT. (2010). NBR 9575. Impermeabilização: Seleção e projeto. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
ABNT. (2013). NBR 15575. Desempenho de edificações habitacionais. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
ABNT. (2014). NBR. 6118. Projeto de estruturas de concreto: Procedimento. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
ABNT. (2015). NBR. 7680. Concreto: Extração, preparo, ensaio e análise de testemunhos de estruturas de concreto Parte 1: Resistência à compressão axial. Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
Antonino, F. L. (2019). Trincas em alvenarias de vedação ou convencional.
Arivabene, A. C. (2015). Patologias em estruturas de concreto armado: Estudo de caso. Revista Especialize On-line IPOG, Goiânia, 3(10), 1-22.
Azevedo, M. S. D., Murakami, A., & Silva, V. P. (2007). Segurança das estruturas de aço externas a edificações em situação de incêndio. Rem: Revista Escola de Minas, 60, 295-301.
Bastos, P. S. D. S. (2019). Fundamentos do Concreto Armado. 2019. Estruturas de Concreto I, Curso de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia, da Universidade Estadual Paulista–UNESP. Campus de Bauru.
Bayon, R. (1978). La protección contra incendios en la construcción. Reverte.
Bažant, Z. P., Kaplan, M. F., & Bazant, Z. P. (1996). Concrete at high temperatures: material properties and mathematical models.
Belezia, E. (1998). Estacionamento de viaturas em locais de sinistro, uma estratégia ou uma tática.
Brentano, T. (2004). Instalações hidráulicas de combate a incêndios nas edificações. EDIPUCRS.
Brentano, Telmo. (2007). A proteção contra incêndios no projeto de edificações. T Edições
Cánovas, M. F. (1988). Patologia e terapia do concreto armado. Pini.
Carasek, H., Cascudo, O., & Scartezini, L. M. (2001). Importância dos materiais na aderência dos revestimentos de argamassa. Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, 4(2001), 43-67.
CBMGO. (2014). Norta Técnica 02: Conceitos básicos de segurança contra incêndio. Corpo de Bombeiros Militar de Goiás (CBMGO).
CBMMG. (2005). Instrução Técnica 05: Separação entre Edificações (isolamento de risco). Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais (CBMMG).
CBMMG. (2014). Instrução Técnica 04: Acesso de viaturas nas edificações e áreas de risco. Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais (CBMMG).
CBMMG. (2018). Instrução Técnica 06: Acesso de viatura na edificação e áreas de risco. Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais (CBMMG).
CBMMG. (2019). Instrução Técnica 07: Separação entre edificações (isolamento de risco). Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais (CBMMG).
CBMSP. (2018). Instrução Técnica 02: Conceitos Básicos de Segurança Contra Incêndio. Corpo de Bombeiros Militar de São Paulo (CBMSP).
Clifton, J. R. (1993). Predicting the service life of concrete. Materials Journal, 90(6), 611-617.
Costa, C. N., Figueiredo, A. D. D., & Silva, V. P. (2002). Aspectos tecnológicos dos materiais de concreto em altas temperaturas. Seminário Internacional NUTAU.
Dal Molin, D. C. C. (1988). Fissuras em estruturas de concreto armado: análise das manifestações típicas e levantamento de casos ocorridos no Estado do Rio Grande do Sul.
El-Hawary, M. M., & Hamoush, S. A. (1996). Bond shear modulus of reinforced concrete at high temperatures. Engineering Fracture Mechanics, 55(6), 991-999.
Ferreira, S. G. (1998). Ação do incêndio nas estruturas de aço—conseqüências e recuperação. Simpósio Nacional de Arquitetura e Proteção Contra Incêndios. Anais. EPUSP. São Paulo.
Freiberger, L. G. (2016). Cobrimento de armaduras em estruturas de concreto armado: análise comparativa entre os valores especificados em projeto e os executados em obras no município de Santa Rosa.
Freire, K. R. R. (2005). Avaliação do desempenho de inibidores de corrosão em armaduras de concreto.
Gomes, T. (2014). Projeto de prevenção e combate a incêndio. Santa Maria.
Gonçalves, E. A. B. (2015). Estudo de patologias e suas causas nas estruturas de concreto armado de obras de edificações. Rio de Janeiro: UFRJ.
Helene, P. D. L. (1993). Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado. 231, 14.
Hertz, K. D. (2005). Concrete strength for fire safety design. Magazine of concrete research, 57(8), 445-453.
Kakae, N., Miyamoto, K., Momma, T., Sawada, S., Kumagai, H., Ohga, Y., ... & Abiru, T. (2017). Physical and thermal properties of concrete subjected to high temperature. Journal of advanced concrete technology, 15(6), 190-212.
Kanema, M., De Morais, M. V. G., Noumowe, A., Gallias, J. L., & Cabrillac, R. (2007). Experimental and numerical studies of thermo-hydrous transfers in concrete exposed to high temperature. Heat and Mass Transfer, 44(2), 149-164.
Laske, A. C. (2017). Análise do comportamento de aços para estruturas de concreto armado submetidos a situação de incêndio (Bachelor's thesis, Universidade Tecnológica Federal do Paraná).
Liberato, D. J. D. M., & Souza, M. D. F. D. (2015). Subsídios educativos para prevenção e combate a incêndio e pânico.
Lin, W. M., Lin, T. D., & Powers-Couche, L. J. (1996). Microstructures of fire-damaged concrete. Materials Journal, 93(3), 199-205.
Medeiros, M. H. F., de Oliveira Andrade, J. J., & do Lago Helene, P. R. (2011). Durabiliidade e vida útil das estruturas de concreto. Concreto: ciência e tecnologia.
Minami, K., Tazawa, E. I., & Teranishi, S. (1990). Effect of microscopic thermal stress on mechanical properties of concrete subjected to high temperature. Doboku Gakkai Ronbunshu, 1990(420), 173-180.
Oliveira, A. B. (2014). Cobrimento de Armaduras de Estruturas de Concreto Armado: levantamento de critérios adotados na utilização de espaçadores.
Piancastelli, É. M. (1998). Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto Armado. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais.
Purkiss, J. A. (1996). Fire Safety Engineering Design of Structures. Butterworth-Heinemann, Oxford.
Reteng Engenharia Especiais. (2020). Relatório de Inspeção Predial – RIP.RTG.001-20 R0 – CONTRATO 028-20 R2.
Rosso, T. (1975). Incêndios e arquitetura. FAUUSP.
Silva, O. S. P. D. (2012). Cobrimento de armaduras em estruturas de concreto armado: análise comparativa entre o valor especificado em projeto e o em execução em obras na cidade de Porto Alegre.
Silva, V., & Vargas, M. (2003). Resistência ao Fogo das Estruturas de Aço. Instituto Brasileiro de Siderurgia–CBCA,
Souza, V. C. M, & Ripper, T. (1998). Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto. Pini.
Takata, L. T. (2009). Aspectos executivos e a qualidade de estruturas em concreto armado: estudo de caso.
Thomaz, E. (1989). Trincas em edifícios: causas, prevenção e recuperação. Pini.
Velasco, R. V. (2002). Concreto de alto desempenho reforçado com fibras de polipropileno e sisal submetido a altas temperaturas. Rio de Janeiro: Dissertação de Mestrado, COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2021 Jackyel Venâncio Andrade Campos; Elvys Dias Reis; Carlos José Dias; Heron Freitas Resende
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
1) Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
2) Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
3) Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.