PROTECCIN CONTRA EL INCENDIODE ESTRUCTURAS METLICAS

Comportamiento frente al incendio de estructuras metlicas

Las estructuras portantes metlicas de los edificios en la actualidad, estn constituidas por perfiles normalizados de acero (aleacin de hierro y carbono), que tienen una elevada capacidad para absorber las solicitaciones mecnicas.La accin del fuego sobre el acero modifica la plasticidad del mismo y con ello se rompe el equilibrio de las tensiones de trabajo previstas, con lo que se origina una prdida de la estabilidad de la estructura.La temperatura a partir de la cual aparece el fenmeno de plasticidad, permite valorar la resistencia al fuego de los elementos estructurales. Dicha temperatura es bastante baja y se alcanza con facilidad en toda la masa de la estructura, debido a la elevada conductividad trmica del acero.A partir de una temperatura de 250 C, se modifican la resistencia y el limite elstico del acero. A partir de una temperatura de 538 C (denominada "temperatura critica") la cada de la resistencia es muy acusada, con lo que la estructura no puede soportar la carga de diseo.Otro efecto negativo es la dilatacin producida en los elementos que constituyen la estructura, aumentando las tensiones que pueden producir el colapso de la misma.Resumiendo la estructura adems de perder resistencia mecnica, esta sometida a tensiones mayores.Proteccin contra el incendio de estructuras metlicas

Las estructuras de acero en la mayor parte de los casos no cumplen las mnimas exigencias en cuanto a la estabilidad al fuego, ya que para un periodo superior a 10 minutos la cada de resistencia y las tensiones producidas por la dilatacin, originan el colapso de las mismas.La capacidad de una estructura para mantener un tiempo determinado la estabilidad de acuerdo con las cargas de uso previstas, se obtiene mediante un ensayo normalizado de acuerdo con la UNE 23093.Para aumentar hasta los limites requeridos la estabilidad al fuego de los elementos estructurales, es necesario revestirlos con un material aislante trmico que disminuya de forma efectiva el flujo de calor.El material aislante de proteccin debe cumplir una serie de requisitos, como son: Estabilidad a temperaturas elevadas. Reducida conductividad trmica. Fcil mecanizado y montaje. Resistencia mecnica (autoportante) y durabilidad. Compatibilidad con el acero y otros materiales.La determinacin en general de la estabilidad al fuego de las estructuras de acero, se realiza mediante un mtodo de clculo tcnico-experimental, de acuerdo con la norma UNE 23820 Exp.Este mtodo permite establecer correlaciones vlidas entre los factores siguientes: Estabilidad al fuego (EF) de un perfil de acero contorneado por el material aislante de proteccin. Masividad o factor de forma del perfil de acero. Espesor del material aislante de proteccin.El conceptomasividadofactor de formadel perfil se define como la relacin entre le rea exterior del perfil con proteccin contorneada por unidad de longitud y el volumen de acero contenido en dicha rea por unidad de longitud. Las dimensiones de lamasividadcorresponden a la relacin m2/m3, o sea m-1.Para perfiles continuos (laminados normalizados) de la misma seccin recta, la masividad se calcula mediante la relacin:

donde:P- Permetro de la seccin recta protegida del perfil (m).A- rea de la seccin recta del perfil (m2).La norma UNE 23820 Exp. establece un nmero de ensayos determinado para diversos perfiles y protecciones, permitiendo la posterior interpolacin de los resultados de proteccin, para los elementos no ensayados.Los ensayos de estabilidad al fuego se realizan en hornos homologados, estando expuesto el perfil a ensayar a un fuego que sigue una curva patrn establecida de tiempo - temperatura (norma UNE 23-093).La curva tiempo - temperatura se obtiene aplicando valores en la ecuacin:

donde:t- Tiempo, expresado en minutos.T- Temperatura del horno en el tiempo , medida en grados centgrados.T0- Temperatura inicial (ambiente) del horno, en grados centgrados.De la ecuacin se obtienen los valores numricos que aparecen en la Tabla.TiempotminutosElevacin de la temperatura del horno (T-T0)en funcin del tiempoC

5556

10659

15718

30821

60925

90986

1201.029

1801.090

2401.133

3601.193

Durante el ensayo se toman registros de la temperatura en el alma del perfil hasta el limite de 500 C. El tiempo necesario para alcanzar dicha temperatura, ser la Estabilidad al Fuego terica, aunque oficialmente solo se admite el mayor valor inferior a los correspondientes de la escala:EF 15, 30, 60, 90, 120, 180, 240.Por ejemplo si se ha alcanzado un tiempo de 119 minutos, el resultado oficial serEF-90.Caractersticas de los productos para la proteccin de estructuras metlicas

Los productos estn constituidos por lanas de roca volcnicas, aglomeradas con ligantes sintticos.Su especial composicin incorporando xidos metlicos y su elevada densidad (aproximadamente 165 Kg/m3), le confieren una alta resistencia a la temperatura y baja conductividad trmica, que les convierte en idneos para proteccin de estructuras metlicas.Permetro para el clculo de la "masividad" o "factor de forma" de los perfiles ms comunes

Permetro del perfil para montaje de proteccin "contorneado".

Permetro del perfil para montaje de proteccin "cajeado".

Ejemplo de calculo de la "masividad" o "factor de forma"Clculo de la masividad para un perfil HEB 180.

Proteccin "contorneado" en 4 caras

Clculo del permetro de la seccin del perfil

Seccin del perfil

Calculo de la masividad

Proteccin "contorneado" en 2 caras

Clculo del permetro de la seccin del perfil

Seccin del perfil

Calculo de la masividad

Tablas de masividades de los perfiles ms comunes

En la Tabla se recogen las masividades de los perfiles ms usuales.