Resistencia al fuego de las estructuras en acero
Todas las obligaciones y normas que una edificación debe cumplir para ser un edificio saludable y seguro, están recopilados en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente – Título J – Requisitos de Protección Contra Incendios en Edificaciones. Con respecto a la resistencia al fuego de las edificaciones en acero, se menciona que:
“Toda edificación deberá cumplir con los requisitos mínimos de protección contra incendios establecidos en el presente capitulo, correspondientes al uso de la edificación y su grupo de ocupación, de acuerdo con la clasificación dada. En consecuencia, el propósito es establecer dichos requisitos con base en las siguientes premisas:
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- Reducir en todo lo posible el riesgo de incendios en edificaciones
- Evitar la propagación del fuego, tanto dentro de las edificaciones como hacia estructuras aledañas
- Facilitar las tareas de evacuación de los ocupantes de las edificaciones en caso de incendio
- Facilitar el proceso de extinción de incendios en las edificaciones
- Minimizar el riesgo de colapso de la estructura durante las labores de evacuación y extinción”
A lo largo de la historia se ha visto cómo ha evolucionado el comportamiento del acero cuando está expuesto al fuego. El acero estructural laminado en caliente presenta una inherente resistencia al fuego, y esto se debe al grado de exposición al fuego y la carga que soporta. Esta resistencia se mide en relación a la capacidad que tiene una sección estructural a una prueba de fuego estándar, dicha prueba, se realiza en un horno, en las cuales se mide el tiempo de exposición y la temperatura.
Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que la temperatura limite del acero estructural, no es fija, sino que varia según el perfil de temperatura y carga. Aunque el acero sea incombustible, el aumento de la temperatura trae consecuencias en su capacidad mecánica.
Para las secciones laminadas en caliente y sin protección, la resistencia al fuego es de 12 minutos. Para secciones en acero grandes, laminadas en caliente y ligeramente cargadas y con protección parcial, su exposición al fuego puede durar hasta 50 minutos.
Cuando la resistencia al fuego de una estructura en acero es menor a los requisitos establecidos, es necesario aplicar protección contra el fuego, recubriéndolo con un material que adquiera un mayor aislamiento contra el fuego.
Edificaciones que no requieren resistencia contra el fuego
Elementos de acero estructural que no ofrezcan protección contra fuego, no duran más de 15 minutos de resistencia, por eso, son estructuras apropiadas para edificios comerciales que, no tengan más de dos pisos, edificios que tengan un piso y no excedan los 1200m2 , edificios residenciales que no tengan más de tres pisos, edificios que no contengan materiales explosivos o inflamables, que sean más de dos pisos y que su área construida no exceda 1000 m2 por piso.
También se incluyen, edificios de un solo piso que contengan espacios vacíos de más de 10 metros al redero. Edificaciones con estructuras de material incombustible.
Para edificaciones que no cumplan con estos requisitos, se requiere el uso de materiales que le ofrezcan productos adheridos que generen protección contra fuego.
Acero estructural con protección contra el fuego
Los materiales de protección pasiva, aíslan las estructuras de acero de los efectos que pueden generar altas temperaturas. Este tipo de materiales se dividen en dos:
No reactivos, en los cuales se encuentran los tableros y spray; y reactivos, allí encontramos los recubrimientos intumescentes de película fina y recubrimientos intumescentes de película delgada.
Recubrimientos intumescentes de película delgada: estos son similares a las pinturas, las cuales son inertes a bajas temperaturas, pero al calentarse ofrecen aislamiento, ya que aumenta su volumen hasta formarse una capa de baja conductividad, esto es un excelente aislante.
Por otro lado, están los revestimientos de concreto, los cuales ofrecen protección contra incendios para las estructuras en acero. Este método de protección utiliza el relleno de bloques de acero con concreto, al utilizar esta técnica, se produce un aumento en la capacidad de carga, la mezcla debe contener refuerzo, con el fin de reducir las dimensiones de la columna y sostener las cargas de diseño en estado de incendio durante periodos de resistencia al fuego de 60 minutos.
Todos los materiales se debilitan con el aumento de su temperatura y el acero no es la excepción. La pérdida de resistencia del acero comienza a los 300°C y aumenta después de 400°C. Después de un incendio, el acero que se somete a temperaturas de 600 °C, pierde algunas de sus propiedades, el alcance de estás perdidas dependen de la calidad del acero. Por eso, cuando sucede algo así, lo recomendable es verificar si se ha provocado grietas en la soldadura, cizallamiento de pernos, etc.
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