Sobre o efeito do comprimento do vão na classificação de resistência ao fogo de lajes de concreto protendidas

Por que o fogo e o comprimento do vão importam

Edifícios modernos frequentemente dependem de pisos de concreto finos e elegantes que podem atravessar vagas de estacionamento, apartamentos ou escritórios em plano aberto sem muitas colunas de apoio. Esses grandes vãos são convenientes e visualmente atraentes, mas podem ser mais vulneráveis em um incêndio. Este estudo faz uma pergunta prática: à medida que estendemos a capacidade das lajes para vãos maiores, elas permanecem seguras tempo suficiente em um incêndio grave para que as pessoas escapem e os bombeiros atuem?

Lajes finas, aço oculto e aumento de calor

Lajes de concreto protendidas parecem pisos comuns, mas contêm cabos de aço de alta resistência, ou cordoalhas, que são tensionados para manter a laje numa curvatura leve. Como esse sistema é muito eficiente, as lajes podem ser feitas mais finas e ainda suportar cargas pesadas do dia a dia. Em um incêndio, porém, lajes finas aquecem mais rapidamente, e as cordoalhas enterradas são especialmente sensíveis a altas temperaturas. Quando essas cordoalhas aquecem, sua resistência cai rapidamente, e a laje pode ceder ou até colapsar. As normas de segurança contra incêndio tentam prevenir isso atribuindo a cada piso uma classificação de resistência ao fogo (FRR), geralmente expressa em minutos, mas essas classificações muitas vezes se baseiam em ensaios idealizados que podem não refletir totalmente edifícios reais.

Testando pisos virtuais em incêndios realistas

Os pesquisadores usaram simulações computacionais avançadas para explorar como o comprimento do vão afeta o desempenho ao fogo. Modelaram lajes protendidas unidirecionais com cordoalhas não aderentes em vãos de 4, 6 e 8 metros, projetadas para cargas residenciais típicas. Cada laje foi exposta por baixo a uma curva de incêndio laboratorial padrão e a quatro cenários de incêndio mais realistas, chamados naturais, que incluem fases de aquecimento e resfriamento e consideram fatores como carga de combustível, ventilação e combate a incêndio. Os testes virtuais acompanharam como as temperaturas se propagavam pelo concreto, quão quentes as cordoalhas ficavam e quanto as lajes se deslocavam, ou afundavam, ao longo do tempo. Vários critérios de falha foram verificados, incluindo temperatura das cordoalhas, deformação global e a taxa de aumento dessa deformação.

Vãos maiores, tempo de sobrevivência menor

As simulações mostram um quadro claro: à medida que o vão aumenta, o tempo que uma laje pode suportar o fogo diminui de maneira nitidamente não linear. Sob o incêndio padrão, as lajes mais curtas de 4 metros quase alcançaram as classificações previstas pelas normas, mas as lajes de 6 e 8 metros ficaram abaixo, especialmente quando avaliadas pela rapidez com que começaram a ceder. Em incêndios naturais realistas, o desempenho foi ainda mais preocupante. Em três dos quatro tipos de incêndio natural, as lajes mais longas perderam uma grande fração de sua FRR esperada — cerca de 40% menos tempo de sobrevivência para a laje de 6 metros e quase 50% menos para a de 8 metros em alguns casos. Em lajes curtas, a falha tendia a ser governada pelas cordoalhas atingirem uma temperatura crítica. Em lajes longas, no entanto, o problema principal foi a deformação excessiva e acelerada: elas começaram a curvar demais, rápido demais, antes que as cordoalhas sequer atingissem o limite de temperatura.

Curvas de incêndio, cobrimento de concreto e lacunas nas normas

O estudo também destaca fraquezas nas regras de projeto atuais. Curvas de incêndio padrão, como a ISO 834, que aquecem de forma contínua sem resfriamento, frequentemente prevêem tempo de resistência maior do que padrões de incêndio mais realistas que incluem pico e fase de resfriamento. Para as lajes protendidas estudadas aqui, depender apenas da curva padrão pode dar uma falsa sensação de segurança em alguns cenários. Aumentar o cobrimento de concreto ao redor das cordoalhas de 30 para 40 milímetros melhorou a resistência ao fogo ao desacelerar a transferência de calor, mas não tanto quanto as normas supõem — muito menos do que os 30 minutos extras por centímetro sugeridos por algumas orientações. No geral, os cálculos mostraram que simplesmente atender aos requisitos mínimos de cobrimento não garante que uma laje protendida de grande vão de fato alcance sua classificação de resistência ao fogo alvo.

Uma ferramenta simples para orientar vãos longos mais seguros

Com base nos resultados simulados, os autores propuseram relações matemáticas simples que ligam comprimento do vão e cenário de incêndio ao tempo de resistência ao fogo esperado para essas lajes. Quando usaram essa abordagem para prever o desempenho de uma laje de 10 metros e depois modelaram diretamente essa laje, as classificações previstas e simuladas ficaram muito próximas. Isso sugere que o método pode ajudar projetistas a estimar rapidamente quanto de resistência ao fogo é provável para vãos longos e se precisam de lajes mais espessas, reforço adicional ou diferentes cenários de incêndio em seus projetos baseados em desempenho.

O que isso significa para edifícios reais

Para não especialistas, a conclusão é direta: pisos longos e finos de concreto protendido são eficientes, mas podem ser surpreendentemente vulneráveis em um incêndio grave, especialmente sob condições de incêndio realistas em vez de curvas de ensaio ideais. À medida que os vãos aumentam, os pisos podem falhar não apenas porque o aço oculto aquece demais, mas porque as lajes começam a ceder demais e rápido demais. O estudo sugere que códigos de construção e práticas de projeto devem prestar mais atenção ao comprimento do vão, cenários de incêndio realistas e ao comportamento de deformação — não apenas à temperatura do aço — ao atribuir classificações de resistência ao fogo. Fazer isso pode ajudar a garantir que os espaços amplos e sem colunas que apreciamos permaneçam seguros caso ocorra um incêndio.

Citação: Hajiheidari, R., Behnam, B. On the effect of span length on the fire resistance rating of post-tensioned concrete slabs. Sci Rep 16, 6254 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36325-4

Palavras-chave: classificação de resistência ao fogo, lajes de concreto protendidas, pavimentos de grandes vãos, segurança estrutural contra incêndio, cenários de incêndio naturais