RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

IntroduccinEl fuego, como situacin no deseada, es la causante de muchas prdidas humanas y monetarias por destruccin de propiedades.Las prdidas humanas causadas por incendio son habitualmente producto del humo que estos generan y no por las altas temperaturas.

Las prdidas humanas, segn una investigacin a escala internacional, ocasionadas por incendios indica:4 a 34 muertes por milln de habitantes.Las prdidas econmicas por otra parte llegan a 1,6 a 5,9 0/00 del PIB (Producto Interior Bruto), generalmente concentradas en las prdidas del contenido de los edificios (en el caso habitacional).

RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGOEs sabido que el acero pierde gradualmente su resistencia a partir de los 300C hasta alcanzar aproximadamente el 60% de su resistencia inicial a los 550CLa alta conductividad del acero, 42W/mC, hace que transmita el calor rpidamente al resto de la estructura. Es bsicamente por esta razn que las estructuras de acero deben protegerse de la accin del fuego

RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGOLos elementos constructivos se pueden clasificar segn la incidencia del incendio sobre los mismos y por tanto sobre la estabilidad del edificio, as como en la progresin del fuego:Elementos estructuralesSon los que forman parte de la estructura resistente y que estn sometidos a cargas, como pilares, vigas o jcenas.Elementos separadoresSon los que separan e independizan diferentes compartimentos, como tabiques o mamparas, puertas y cubiertas no estructurales.Elementos portantes-separadoresSon aquellos donde se combinan ambas funciones, como muros de carga y forjados

RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGOPROTECCIN CONTRA INCENDIOSPor qu proteger el acero del fuego si este no se quema? La cuestin es que el acero expuesto a temperaturas mayores a 550C se vuelve vulnerable, las altas temperaturas sumado a las cargas propias del proyecto que soporta el acero producirn pandeos severos en el acero y an un efecto ms grave que falle toda la estructura y por ende que el proyecto colapse.PROTECCIN ACTIVA:Conformada por sistemas y dispostivos de deteccin (de humo, temperatura, etc.) que activan sistemas de alarmas y combate del fuego, como rociadores de agua, espumas, gases, etc. Su eficacia radica en que permiten la deteccin y combate temprano el incendio.PROTECCIN PASIVA:Basada en elementos de construccin que, por sus condiciones fisicas, aslan la estructura de un edificio de los efectos del fuego durante un determinado lapso de tiempo

Proteccin pulverizadaTipos: fibras minerales, derivados de la vermiculita, cementos perlticos y compuestos qumicos que absorben calor.Forma de aplicacin: mezcla bombeada que se une al agua pulverizada. El espesor de estos materiales vara desde los 10 a 100 mm.Inspeccin: calidad del recubrimiento y dimensin del espesor. Ventajas: rpida aplicacin, baratos y pueden adaptarse a la proteccin de elementos que presenten geometra compleja.Desventajas: desorden por su aplicacin, pueden causar daos por exceso de pulverizacin, pueden sufrir agrietamiento y retracciones, no suministran una apariencia superficial atractiva, y son difciles de reparar.RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Sistemas SecosTipos: fibras minerales, placas de fibra mineral y lmina de fibras cermicas.Forma de aplicacin: Los materiales derivados del cartn pueden ser adheridos usando travesaos, atornillados a un marco u otras lminas.Inspeccin: su verificacin es rpida y simple, puesto que estos se fabrican con espesores fiables. Ventajas: fciles de usar, con flexibilidad en cuanto al programa de la obra, limpios, ocasionan pocos daos a las construcciones circundantes y presentan una superficie con buena terminacin.Desventajas: Algunos son blandos y frgiles; otros pueden daarse con el agua. Son de difcil instalacin en lugares de geometra compleja, y presentan incompatibilidad con cierto tipo de substratos.RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Sistemas IntumescentesTipos: pinturas de pequeo espesor que pueden resistir un incendio de hasta 90 minutos (interior de los edificios). Otros productos ms gruesos que pueden alcanzar resistencias de hasta 120 minutos (exterior). Las pinturas se entumecen bajo la influencia del calor para dar lugar a un recubrimiento hasta 50 veces ms grueso que la pelcula original. Forma de aplicacin: Estos productos pueden aplicarse mediante pulverizacin, con brocha o con rodillo.Inspeccin: El espesor de pelcula debe controlarse con los equipos especialmente desarrollados para ello. Ventajas: dan un aspecto decorativo a la estructura, y la mayora tienen una buena resistencia al impacto y a la abrasin.Desventajas: pueden ocurrir daos mecnicos, en particular en pilares, que requieran algn mantenimiento de pintura.

RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Columnas de acero y hormign(a) Hormign simple: resistencia al incendio es de 30 minutos.(b) Hormign reforzado: resistencia al incendio de 120 minutos aadiendo armadura o refuerzo de fibra de acero.(c) Ncleo macizo de acero revestido de hormign: La resistencia al fuego va desde 60 minutos, dependiendo del espesor del hormign. Slo para columnas con una excentricidad pequea.

(a)(b)(c)RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Perfiles laminados revestidos de hormignTipos:Seccin transversal de acero rellena de hormign Seccin de acero con hormign en el interior de las alasVentajas: gran resistencia a incendio (normalmente superior a 90 minutos) y una alta capacidad de soporte de cargas centradas y momentos flectores. Reduccin de la cantidad de moldaje y buena resistencia a daos mecnicos.RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Se puede obtener una importante resistencia al incendio redistribuyendo la tensin de las zonas de la seccin expuestas al calor a las ms fras (no expuestas).Algunos mtodos econmicos:

-Rellenar el hueco entre alas y alma (doble T) con bloques ligeros prefabricados de hormign, no resistente a las cargas.RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Algunos mtodos econmicos:

Se pueden conseguir tiempos de resistencia al incendio de 30, 60 y 90 minutos.-Casquillo de angular fijado al alma de la viga, protegiendo el ala superior y parte del alma de la viga.RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Cielos falsos o tabiquera pueden ofrecer ventajas econmicas combinando su funcin habitual con la de resistencia al incendio. Deben ser capaces de asegurar la integridad, el aislamiento y la estabilidad necesaria para impedir que el incendio se extienda a la zona hueca. Se puede conseguir cualquier nivel de resistencia a fuego que se requiera.Cielo falsotabiqueRESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

Las columnas externas se ven menos solicitadas por el incendio (ms fro).columnas alejadas de puertas y ventanas disminuye la exposicin de las columnas al incendio. columnas cercanas a puertas o ventanas pueden cubrirse con pantallas.En el caso de riesgo de incendio severo, las uniones viga-columna sern preferentemente rgidasEn elementos tubulares puede utilizarse el hueco interior de los tubos para enfriar el acero estructural (muy alta resistencia al incendio).Las vigas y columnas de perfiles laminados se pueden enfriar mediante rociadores de agua.RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGO

RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGONomogramas - Mtodo grfico simplificado para el clculo de la Resistencia al fuego de estructuras de acero Los Nomogramasson un mtodo grfico simplificado para determinar la resistencia al fuego de elementos de acero ante la curva normalizada tiempo temperatura segn la Parte 1-2 del Eurocdigo 3. (EN 1993-1-2: 2005).El requisito bsico que se debe cumplir es conseguir un tiempo de estabilidad/resistencia de la estructura superior al establecido por la norma aplicable o la autoridad competente.El nomograma proporciona el tiempo de estabilidad a partir de la temperatura crtica, tanto en el caso de seccin sin proteger como protegida, en funcin de la denominada masividad de sta. Para poder aplicar los Nomogramas es necesario que se cumplan unos requisitos que se incluyen en el mbito de aplicacin del mismo. No ser de aplicacin en elementos en los que se puedan dar inestabilidades tanto locales como globales

RESISTENCIA DEL ACERO AL FUEGOCONCLUSIONESUno de los mejores aliados de la estructura de acero en cuanto a su proteccin contra el fuego es el aguaEs garantizar la resistencia durante un tiempo determinado de la estructura ante la accin del fuego y la evacuacin segura de sus ocupantesSe podran sobredimensionar las estructuras, utilizar nuevas aleaciones o configurar recorridos de evacuacin ms cortos.Basta con niveles cercanos a los 600C, para que el acero pierda ms de la mitad de su resistencia y reduzca su periodo elstico producindose deformaciones permanentes y convirtiendo los nudos en rtulas,

*La fuerza destructora que debe ser considerada en este caso es el fuego. El diseo contra incendio requiere de la evaluacin de la seguridad de los sistemas estructurales a utilizar, su diseo y construccin.*La fuerza destructora que debe ser considerada en este caso es el fuego. El diseo contra incendio requiere de la evaluacin de la seguridad de los sistemas estructurales a utilizar, su diseo y construccin.*Un bajo valor de la carga aplicada comparada con la de colapso resulta en una alta temperatura de falla, y por ende en un alto tiempo de resistencia. As, la resistencia puede aumentarse, incrementando el tamao de los elementos, aumentando la resistencia del acero, o utilizando el efecto de las restricciones en las conexiones.*Proteccin pulverizada:Tipos: fibras minerales, derivados de la vermiculita, cementos perlticos y compuestos qumicos que absorben calor.Forma de aplicacin: mezcla bombeada que se une al agua pulverizada. El espesor de estos materiales vara desde los 10 a 100 mm.Inspeccin: calidad del recubrimiento y dimensin del espesor. Ventajas: rpida aplicacin, baratos y pueden adaptarse a la proteccin de elementos que presenten geometra compleja.Desventajas: desorden por su aplicacin, pueden causar daos por exceso de pulverizacin, pueden sufrir agrietamiento y retracciones, no suministran una apariencia superficial atractiva, y son difciles de reparar.*Sistemas Secos:Tipos: fibras minerales, placas de fibra mineral y lmina de fibras cermicas.Forma de aplicacin: Los materiales derivados del cartn pueden ser adheridos usando travesaos, atornillados a un marco u otras lminas.Inspeccin: su verificacin es rpida y simple, puesto que estos se fabrican con espesores fiables. Ventajas: fciles de usar, con flexibilidad en cuanto al programa de la obra, limpios, ocasionan pocos daos a las construcciones circundantes y presentan una superficie con buena terminacin.Desventajas: Algunos son blandos y frgiles; otros pueden daarse con el agua. Son de difcil instalacin en lugares de geometra compleja, y presentan incompatibilidad con cierto tipo de substratos.*Sistemas Intumescentes:Tipos: pinturas de pequeo espesor que pueden resistir un incendio de hasta 90 minutos (interior de los edificios). Otros productos ms gruesos que pueden alcanzar resistencias de hasta 120 minutos (exterior). Las pinturas se entumecen bajo la influencia del calor para dar lugar a un recubrimiento hasta 50 veces ms grueso que la pelcula original. Forma de aplicacin: Estos productos pueden aplicarse mediante pulverizacin, con brocha o con rodillo.Inspeccin: El espesor de pelcula debe controlarse con los equipos especialmente desarrollados para ello. Ventajas: dan un aspecto decorativo a la estructura, y la mayora tienen una buena resistencia al impacto y a la abrasin.Desventajas: pueden ocurrir daos mecnicos, en particular en pilares, que requieran algn mantenimiento de pintura.*Diversas soluciones se pueden considerar para columnas que requieran resistencia al fuego. El uso de hormign como recubrimiento mejora la resistencia. El solo uso de hormign resulta en resistencia al incendio del orden de 30 minutos. Sin embargo, el elemento prcticamente no tiene capacidad a flexin. La incorporacin de refuerzo (fibra o armadura) aumenta tanto la resistencia al fuego (120 minutos, aprox.) como la capacidad a flexin. Otra solucin posible es el uso de macizos de acero recubiertos de hormign. En este caso, la resistencia al fuego puede ser superior a 60 minutos, dependiendo del espesor del recubrimiento de hormign. Sin embargo, la resistencia a flexin es baja lo que impide tener excentricidades muy grandes de la carga axial.*Los perfiles laminados revestidos son simples de implementar dada la uniformidad de las dimensiones exteriores de las secciones transversales de las edificaciones. Los tipos habituales contemplan el relleno con hormign de secciones transversales de acero y secciones de acero con hormign en el interior de las alas. Estas soluciones permiten alcanzar grandes niveles de resistencia al incendio, adems de capacidades considerables a compresin y flexin. Su estructuracin puede reducir los requerimientos de moldaje y minimizar los posibles daos mecnicos. *Se puede obtener una importante resistencia al incendio redistribuyendo la tensin de las zonas de la seccin expuestas al calor a las ms fras que no estn expuestas. Un mtodo econmico para realizar esta tarea es rellenando el hueco entre alas y alma de una seccin doble T con bloques ligeros prefabricados de hormign adosados con mortero que no estn diseados a resistir cargas.*Adems, se puede disponer de un casquillo de angular fijado al alma de la viga, protegiendo as el ala superior y parte del alma de la viga. Estos mtodos pueden conseguir tiempos de resistencia al incendio de 30, 60 y 90 minutos.*Proteccin mediante pantallas:Cielos falsos o tabiquera pueden ofrecer ventajas econmicas combinando su funcin habitual con la de resistencia al incendio. Deben ser capaces de asegurar la integridad, el aislamiento y la estabilidad necesaria para impedir que el incendio se extienda a la zona hueca. Se puede conseguir cualquier nivel de resistencia a fuego que se requiera.*Las columnas externas se ven menos solicitadas por el incendio, puesto que el exterior del edificio permanece ms fro. As considerar las columnas alejadas de puertas y ventanas disminuye la exposicin de las columnas al incendio. En caso de columnas cercanas a puertas o ventanas, stas pueden cubrirse con pantallas.En el caso de riesgo de incendio severo, las uniones viga-columna sern preferentemente rgidasLa resistencia al incendio de elementos tubulares puede mejorarse utilizando el hueco interior de los tubos para enfriar el acero estructural (muy alta resistencia al incendio).Las vigas y pilares de perfiles laminados se pueden enfriar mediante rociadores de agua, que se activan cuando la temperatura ambiente excede un valor predeterminado.*Las columnas externas se ven menos solicitadas por el incendio, puesto que el exterior del edificio permanece ms fro. As considerar las columnas alejadas de puertas y ventanas disminuye la exposicin de las columnas al incendio. En caso de columnas cercanas a puertas o ventanas, stas pueden cubrirse con pantallas.En el caso de riesgo de incendio severo, las uniones viga-columna sern preferentemente rgidasLa resistencia al incendio de elementos tubulares puede mejorarse utilizando el hueco interior de los tubos para enfriar el acero estructural (muy alta resistencia al incendio).Las vigas y pilares de perfiles laminados se pueden enfriar mediante rociadores de agua, que se activan cuando la temperatura ambiente excede un valor predeterminado.*Las columnas externas se ven menos solicitadas por el incendio, puesto que el exterior del edificio permanece ms fro. As considerar las columnas alejadas de puertas y ventanas disminuye la exposicin de las columnas al incendio. En caso de columnas cercanas a puertas o ventanas, stas pueden cubrirse con pantallas.En el caso de riesgo de incendio severo, las uniones viga-columna sern preferentemente rgidasLa resistencia al incendio de elementos tubulares puede mejorarse utilizando el hueco interior de los tubos para enfriar el acero estructural (muy alta resistencia al incendio).Las vigas y pilares de perfiles laminados se pueden enfriar mediante rociadores de agua, que se activan cuando la temperatura ambiente excede un valor predeterminado.