A Madeira: um Material Construtivo Resistente ao Fogo

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

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

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

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

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

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

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

Autora do texto, Bibliografia & Fontes de Pesquisa :
Edna Moura Pinto - Arquiteta e Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais - e-mail: emoura@sc.usp.br
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