Uma fornalha para edifícios de madeira seguros

A construção em madeira está passando por um renascimento na Suíça. Os pesquisadores da ETH no campus de Hönggerberg estão usando um simulador de incêndio para testar componentes de madeira para a construção de edifícios de todos os tamanhos. O forno personalizado permite simulações de cenários de incêndio realistas.

Nem todos os incêndios em edifícios se desenvolvem da mesma maneira. O material inflamável pega fogo, a temperatura sobe e o fogo cresce e se espalha. O tamanho e as propriedades do compartimento, a carga de incêndio, a temperatura e a concentração de oxigênio na sala de queima influenciam seu desenvolvimento.

A mais recente aquisição do Instituto de Engenharia Estrutural do Departamento de Engenharia Civil, Ambiental e Geomática da ETH Zurich visa mostrar como as estruturas de madeira se comportam em diferentes cenários de incêndio. Os insights obtidos com isso ajudarão a expandir as aplicações potenciais da madeira como um material de construção seguro e sustentável.

Incluindo medidas de renovação de edifícios, o forno desenvolvido especialmente para simulações de incêndio custa cerca de CHF 2,5 milhões, parece robusto e está alojado no edifício de aquecimento do campus de Hönggerberg. É composto por um cubo metálico reforçado com vigas de aço com uma câmara de combustão de um metro de altura, um metro de largura e quase 1,7 metros de comprimento.

O simulador de incêndio é controlado por dez queimadores de gás fixados em metades iguais aos dois lados longos. Eles podem aquecer o forno até mais de 1.400 graus Celsius. Os testes são gravados com diversas câmeras fora da câmara de combustão, podendo também ser analisada a composição dos gases de combustão.

"Podemos programar a temperatura do forno com precisão para três graus e fazer o mesmo com o oxigênio no forno", explica orgulhosamente Andrea Frangi. Os componentes de madeira e outros materiais de construção comuns também podem ser sobrecarregados com até 50 toneladas durante o teste. O Professor de Estruturas de Madeira iniciou a aquisição do simulador de incêndio e participou na determinação das suas especificações. "O forno nos permite simular vários cenários de incêndio e estudar seu impacto nas estruturas de madeira."

A construção em madeira está crescendo na Suíça e os edifícios estão crescendo. Prédios altos de madeira que variam de 75 a 108 metros de altura estão atualmente planejados ou já em construção em Regensdorf, Zug, Winterthur e Zurique. A possibilidade disso se deve também a pesquisas de décadas, como a do grupo de Frangi com o simulador de incêndio. Novos produtos de construção e tecnologias para conectar componentes de madeira também facilitam construções cada vez maiores e incomuns.

Antes de 2004, apenas edifícios de dois andares com estruturas de madeira eram permitidos na Suíça. A partir de 2005, o limite foi aumentado para seis andares e, desde 2015, não há mais um limite superior. "Os arranha-céus planejados são, sem dúvida, projetos emblemáticos", diz Frangi. "No entanto, a madeira há muito se estabeleceu como material de construção para edifícios de altura média e é atraente devido à sua boa relação preço-desempenho, sustentabilidade e segurança."

Este último pode ser uma surpresa, mas enquanto as vigas de aço podem se deformar e, consequentemente, tornar-se instáveis ​​em caso de incêndio, as construções de madeira podem manter sua integridade estrutural por mais tempo.

A capacidade de carga de uma viga de madeira em caso de incêndio é fundamentalmente determinada pelo seu tamanho. Se as queimas da viga, em torno de quatro centímetros por hora, são convertidas de madeira em carvão nas faces expostas ao fogo. Pontos fracos potenciais são elementos de conexão e detalhes construtivos. Para expandir as aplicações potenciais da construção moderna em madeira, Andrea Frangi e sua equipe desejam investigar mais o comportamento de combustão de elementos estruturais de madeira e conexões sob condições realistas. "O setor de construção causa uma grande parcela das emissões prejudiciais ao clima. Com nossa pesquisa, podemos ajudar a garantir que ainda mais recursos renováveis ​​e que economizam CO2 na madeira sejam usados ​​como material de construção", diz Frangi.