CONCRETO RESISTENTE AL FUEGO Razones básicas para el uso del concreto resistente al fueo 1.
La resistencia al fuego se deriva naturalmente del uso de un material incombustible y de lenta absorción de calor y que, sin embargo, retiene una gran proporción de su resistencia bajo temperaturas elevadas, que es lo que puede hacer el concreto.
2.
La resist resisten enci ciaa al fueg fuego o se se log logra ra a bajo bajo cost costo o con con el conc concre reto to porq porque ue hay hay el el suficiente recubrimiento de concreto y tamaño de los elementos en la mayoría de las estructuras, las cuales estn diseñadas para resistir cargas normales, para proporcionar un buen margen sobre la resistencia mínima requerida contra el fuego. La resist resisten enci ciaa al fueg fuego o es es ms ms con confia fiabl blee cuan cuando do se prop propor orci cion onaa como como part partee integral del elemento estructural que cuando se aplica por otros medios separadamente, lo cual ocasiona alg"n riesgo de daños en servicio #destrucción por vandalismo o deterioro por el tiempo$. La resist resisten enci ciaa al al fue fuego go y la la cap capac acid idad ad estru estruct ctur ural al norm normalm almen ente te pue puede den n restaurarse en estructuras de concreto dañadas por el fuego, en tanto que las estructuras de algunos otros materiales con la misma resistencia nominal al fuego resultarían dañadas de manera irreparable aun por cargas parciales de fuego.
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!rop"sitos de una protecci"n eficiente contra el fueo &ara tener una protección eficiente contra el fuego en edificios industriales es esencial que se hagan los arreglos de la construcción en base a estos objetivos' 1. (odos (odos los que trabajan trabajan en el edificio edificio est)n conscientes conscientes de su seguridad seguridad 2. (odo el equipo equipo de produc producción, ción, maquinaria, maquinaria, materias materias primas primas y productos productos terminados en espera de envío puedan salvarse. !. *l edific edificio io en sí se conserv conservee intact intacto. o.
!lanificadores Los planificadores de edificios en potencia deben tener en cuenta que la resistencia estructural contra el fuego, sobre las e+igencias mínimas legales o de compañías aseguradoras, puede proporcionarse frecuentemente con bajo o ning"n costo, y que cualquier material agregado por raones de resistencia al fuego, si se trata del concreto, cubre funciones adicionales. -n espesor adicional de concreto estructural en pisos, muros y techos tambi)n puede ser un m)todo conveniente para proporcionar aislamiento t)rmico y acutico, puesto que muchos muchos materiales ligeros que desempeñan esta función tienen la triple desventaja de irradiar nuevamente calor hacia el fuego, ser inflamables en condiciones de fuego y ser combustibles al grado de contribuir al calor total liberado y al desprendimiento de gases tó+icos. ualquier resistencia adicional al fuego que pudiera reducir las p)rdidas por incendio, no aseguradas, debe ser tomada en cuenta favorablemente, ya que dichas p)rdidas frecuentemente son varias veces mayores que las p)rdidas aseguradas. on frecuencia las estructuras de concreto resistentes al fuego no cuestan ms que las estructuras que no son de concreto, con menos resistencia al fuego y que requieren protección adicional.
!lan de Construcci"n# /sí pues, son muchos los factores que tienen influencia sobre la planificación, pero indudablemente el ms importante es el libre uso del rea de trabajo. *s, sin embargo, el mayor obstculo para la protección contra el fuego ya que, como medida principal, es necesaria la división en secciones para evitar la propagación del fuego. La división en secciones hace posible tambi)n la creación de onas con diferentes grados de riesgo. 0entro de )stos, pueden tomarse diversas medidas, teniendo en cuenta el riesgo de incendio, pero "nicamente los muros cortafuegos pueden dar alguna garantía aun cuando sean costosos e inconvenientes desde un punto de vista funcional.
Li$itaci"n del fueo por di%isi"n en secciones# i se colocan siempre los e+tinguidores y los dispositivos de detección automtica y )stos funcionan siempre eficamente, no habría necesidad de nada ms, sin embargo, la división en secciones es una salvaguarda vital que sólo puede lograrse con la ayuda de elementos a prueba de fuego, generalmente construidos de concreto. /sí pues los muros para cercar el fuego, ya sean estructurales o divisorios, las oquedades para detener el fuego, así como las puertas a prueba de fuego, son parte esencial de la división en secciones, y dichos componentes dependen del apoyo de un marco estructural estable que les permita dar su contribución a la seguridad y a la economía, ya que lo que se busca si no es de para el fuego es siquiera retardar su avance ya que lo ms importante en un incendio no es salvar al edifico en si no salvar vidas y es por eso que la principal función de los muros utiliados para la división en secciones en todo tipo de edificios, es la de proteger las rutas de escape de sus ocupantes.
Los muros prefabricados proporcionan una compartimentación resistente al fuego en esta instalación de almacenamiento.
Mientras que en un lugar se produce el incendio en otras partes del edificio no son afectadas es por ese motivo dividir siempre al edificio en secciones para poder controlar el fuego en puntos específicos y que no afecten a toda la estructura.
Mientras en un lado se produce el incendio, en el otro lado no llega la temperatura tan elevada y facilita la labor de los bomberos.
Recomendaciones prácticas para la división en secciones y muros cortafuegos: La división en secciones consiste en subdividir el edificio en cierto n"mero de espacios cerrados para que el fuego quede restringido al rea en la que se inició. *n los edificios industriales de un solo piso la división en secciones se logra con muros cortafuegos, para los cuales se determina su período de resistencia al fuego. &or ejemplo, las compañías aseguradoras belgas determinan un tiempo de cuatro a seis horas, en tanto que el omit) *uropeo de eguros determina cuatro horas.
*sta resistencia al fuego de cuatro horas se logra con muros sólidos con un espesor mínimo de 1 cm, y la resistencia de seis horas con muros sólidos de 2% cm de espesor construidos con agregados ligeros o con bloques de concreto celular.
Altura del muro cortafuegos. *l muro cortafuegos debe sobresalir del canalón ms elevado del techo del edificio 1 o 2 metros, dependiendo de la altura del caballete #en /lemania, sin embargo, esto puede reducirse a 3.4 m$.
Esbeltez. La esbelte del muro cortafuegos #relación entre altura y espesor$ no debe ser mayor que 24. iempre que se e+ceda este valor es aconsejable utiliar bloques con espesor de 2 cm o proporcionar contrafuertes para incrementar la estabilidad del muro. La distancia centro a centro entre dos contrafuertes no debe ser mayor que % metros. *s esencial unir los contrafuertes con el muro. Juntas de expansión. *n caso de incendio los muros pueden estar e+puestos a temperaturas muy elevadas, algunas muy superiores a 13335.
on esta intensidad de calor los muros inevitablemente se e+panden, por lo tanto deben proporcionarse juntas de e+pansión con una separación m+ima sugerida de 14 m. uando el muro se haya construido alineado con las columnas interiores, las juntas deben estar, siempre que sea posible, en las columnas6 pero cuando la distancia entre las columnas sea mayor que 14 m entonces las juntas deben hacerse en el muro. Las juntas deben tener un ancho de 24 mm y estar rellenas de lana mineral, filtro refractario o de otro material comprimible a prueba de fuego y finalmente estar sellada en ambos lados, con sellador adecuado. (ambi)n puede recubrirse la junta con bloques de cm de espesor. uando se empleen estos recubrimientos, se deben adherir al muro cortafuegos sólo en uno de los lados de la junta para permitir el libre movimiento de )ste. uando las juntas se hacen en las columnas, deben construirse muros de recubrimiento de tabique a trav)s del ancho de la columna y sellarse en los huecos.
Co$ponentes & $ateriales de construcci"n Las pruebas a gran escala, así como innumerables ejemplos de incendios reales, demuestran que en los edificios industriales la resistencia al fuego del concreto presforado es tan buena como la del concreto reforado, siempre que el refuero tenga el recubrimiento de concreto requerido y que el anclaje del acero en los elementos de secciones pequeñas tenga refueros transversales o helicoidales. *l tipo de concreto tambi)n puede tener influencia sobre la resistencia al fuego de un elemento de construcción. /sí pues, el concreto celular y el concreto de agregado ligero son materiales muy adecuados para unidades de techos y de muros debido a su alta resistencia al fuego y a su baja e+pansión t)rmica.
En esta tabla se muestra la relación entre temperatura y resistencia del concreto con diferentes tipos de agregado.
CONSI'ERACIONES 'E 'ISE(O ESTRUCTURAL ) 'E COSTO 'E E'IFICIOS 'E CONCRETO CON *UENA RESISTENCIA AL FUEGO Los objetivos de diseño son dividir el edificio vertical y horiontalmente en secciones con una construcción resistente al fuego, para que los efectos de un incendio puedan localiarse. i el incendio en un edificio queda localiado en las secciones, una parte de la estructura estar sometida a temperaturas elevadas en tanto que los elementos que la rodean estarn frescos. &or esto, surgirn esfueros t)rmicos considerables debidos a la restricción producida por los elementos circundantes. i el incendio abarca un piso completo de un edificio de varios niveles, la e+pansión del piso por el calor har que las columnas tengan fle+ión o cortante. (ambi)n es posible que las columnas sufran daño durante el período de enfriamiento despu)s de un incendio. 0urante el incendio las losas y vigas se e+panden y si e+iste alguna restricción se presentar la fluencia debido a la compresión a la que estar sujeto el concreto.
0espu)s de enfriarse pueden presentarse grietas debidas a la tensión y en casos severos pueden agrietarse las columnas. &or estas raones es "til limitar las dimensiones horiontales m+imas de una estructura mediante juntas de e+pansión que sean capaces de absorber la e+pansión t)rmica debida al fuego. *n caso de incendio, el refuero inferior de tensión en una viga continua se calienta y en consecuencia pierde cierta proporción de su resistencia. in embargo, el refuero superior que resiste al momento negativo de los apoyos estar a una temperatura relativamente baja y, por tanto, ser capa de proporcionar apoyo continuo aunque son un factor de carga reducido. 7tro de los requisitos es evitar que el fuego se propague por la transferencia de calor a trav)s del piso inferior. *sto se logra normalmente especificando un espesor mínimo de losa #incluyendo la plantilla$ para asegurar que la temperatura en parte superior pueda limitarse.
EFECTOS 'E LA TE+!ERATURA# Transmisión de temperatura: Las temperaturas especiales a que se elevan los incendios reales de edificios generalmente llegan a 13335 o ms, y son muy pocos los materiales que conservan una resistencia estructural de importancia a dichas temperaturas. -na propiedad importante del concreto es la cualidad de resistir la transmisión de calor y de limitar estas elevadas temperaturas a una ona comparativamente poco profunda cerca de la superficie e+puesta. -na propiedad que es de gran ayuda en este proceso, es la reducción de conductividad que a altas temperaturas puede ser "nicamente una tercera parte del valor a temperaturas ambientes normales. *l resultado prctico de esta propiedad es, por ejemplo, que es una típica columna de concreto reforado e+puesta a una prueba estndar de fuego durante un período de dos horas, se observar una temperatura superior a los !335 solamente en los 43 mm e+teriores del concreto. La temperatura de !335 es importante por dos raones' a$ *s la temperatura bajo la cual se presenta una coloración rosada b$ *s tambi)n la temperatura bajo la cual el efecto del calor sobre la resistencia del concreto probablemente es insignificante en t)rminos estructurales.
Coloración rosa de parte del concreto por causa de elevadas temperaturas de un incendio.
7tro e+perimento se realiado seg"n la norma 87 9!%:; %<= sobre tres vigas de hormigón de 1=3 mm de ancho y !33 mm de canto se e+pusieron tres de sus caras al fuego durante una hora. >ientras que a 1= mm de la superficie se alcanó un temperatura de =33 5, )sta se redujo a la mitad, es decir a solamente !33 5, a %2 mm de la superficie ? @-n gradiente de temperatura de !335 en nada ms que 2= mmA. *llo muestra cómo la relativamente lenta velocidad de elevación de la temperatura del hormigón asegura que las onas interiores permanecen bien protegidas. La resistencia del concreto disminuye conforme se eleva la temperatura y hay disminución al enfriarse, probablemente debido al microagrietamiento adicional. 0espu)s de quitar el concreto color de rosa puede suponerse que el concreto restante tiene una resistencia promedio no menor del 93B de su resistencia anterior al incendio. 0e lo anterior es obvio que, para los elementos de concreto reforado,, las investigaciones subsecuentes a un incendio se inician con una e+ploración para identificar la profundidad de la coloración rosada6 pueden necesitarse muestras desprendidas con cincel o coraones taladrados de dimetro pequeño. Las pruebas de compresión sobre los coraones taladrados del concreto son de menor valor que las indicaciones obtenidas del e+amen de la coloración rosada. in embargo, pueden ser de utilidad cuando hay concreto muy esforado o cuando hay duda respecto a la resistencia lograda en la construcción original. La tensión en el acero pretensao o en los ductos postensados e+puesto por descascaramiento debe suponerse, generalmente, que es de cero. &ara otros alambres o alambres retorcidos tensionados pueden estimarse las p)rdidas adicionales mediante la evaluación de la temperatura m+ima que e+perimentó el acero. /ntes de proceder a la reparación de elementos que hayan estado e+puestos a los gases de combustión que contengan cido clorhídrico, debe precisarse hasta qu)
profundidad han penetrado los iones de cloruro y si hay riesgos para el refuero. &ara esto puede usarse un m)todo empleando indicadores de nitrato y cromato de plata.
Re,abilitaci"n del concreto# A!LICACI-N NEU+.TICA 'EL CONCRETO /CONCRETO LAN0A'O1 La característica ms importante de la aplicación del concreto lanado, que es el m)todo universalmente ms aplicable, es que combina en una sola operación todas las que de otra manera se harían por separado, como el transporte, el colado y la compactación del concreto o mortero. *ste m)todo especial de colado de concreto puede utiliarse para elementos estructurales e+tremadamente delgados o para hacer capas de la forma deseada sin necesidad de cimbras para retener el concreto. *n el lanado CsecoD solamente se meclan el cemento y el agregado, y se lana por medio de aire comprimido a trav)s de una tubería o manguera hasta una boquilla donde se añade el agua. on menos frecuencia se emplea el m)todo Ch"medoD en el cual la mecla terminada de concreto, ya con su contenido de agua, alimenta a la boquilla reumticamente mediante bombeo. La buena adherencia que necesita el material reci)n colado al concreto e+istente, se logra con el concreto lanado. *n pruebas de tensión efectuadas en coraones taladrados no se obtuvo nivel alguno de debilidad entre el concreto e+istente y el lanado. in embargo, para lograr esta buena adherencia, el concreto dañado debe prepararse cuidadosamente. uando todas las secciones flojas y dañadas del concreto se han quitado en cortes irregulares, es preferible limpiar y hacer speras las superficies se va a aplicar concreto lanado, sopletendolas con chorros de arena. /ntes de proceder a la aplicación del concreto lanado, cualquier varilla de refuero ligeramente deformada debe colocarse en su posición correcta y fijarse mediante clavijas o espigas. Las varillas con deformaciones ms severas debern quitarse y reemplaarse por varillas nuevas con las longitudes de traslape necesarias para empalmarlas. 0ebern estar fijadas de manera tal que no oscilen durante la aplicación del concreto lanado y que se mantengan en posición adecuada. /dems, antes de proceder al lanado, deben rellenarse las grietas del concreto con compuestos adecuados de resina epó+ica que se aplican a presión. &ara reducir al mínimo la p)rdida de agua por el lanado, el concreto e+istente debe mojarse previamente. in embargo esto debe hacerse con suficiente anterioridad para asegurarse de que al comenar el lanado la superficie del concreto e+istente este parcialmente seca y presente sólo un aspecto h"medo, opaco. *l espesor de las capas individuales aplicadas por lanado depende de factores locales entres los que incluye, de manera especial, la dirección del rociado. &or lo general, el espesor variar de 23 a 43 mm. 0e esta manera se reconstruye el concreto de capa en capa hasta obtener el espesor total requerido.
eparación de elementos con concreto lan!ado.
