El Comportamiento de las Estructuras ante el Fuego
De Construmatica
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El acero es un material incombustible pero buen conductor del calor.
Cuando un elemento de la estructura de acero está sometido a un incendio, su temperatura aumenta, y sus propiedades mecánicas se reducen como en cualquier otro material. La capacidad portante del elemento disminuye por consiguiente y su deformación aumenta. Si la deformación es demasiado importante, puede colapsar.
La estabilidad al fuego de un elemento no puede asegurarse más cuándo, bajo el efecto de la elevación de temperatura, su resistencia mecánica disminuye hasta un cierto nivel. Alcanzamos en ese instante la temperatura crítica, comprendida entre 450°C y 800°C, que depende de varios parámetros: calidad del acero, el grado de coacción, tipo de perfil, condiciones de sustentación y de carga, y factor de masividad (relación de la superficie expuesta al calor y el volumen por unidad de longitud). Cuanto más elevado sea este factor más rápido es el calentamiento.
Entre un pilar, calentado en todo su perímetro, y una viga que soporta una losa de hormigón que es calentada sólo por tres caras, el factor de masividad será pues diferente. Así, cada perfil de acero se caracteriza por dos factores de masividad, según que está sometido al fuego por tres o cuatro caras.
Sin embargo es difícil responder a una exigencia reglamentaria de estabilidad al fuego ISO superior a 30 min con perfiles metálicos no protegidos y solicitados a niveles usuales de coacción. Los elementos metálicos son perjudicados por el hecho que presentan secciones pequeñas y que se calientan rápidamente cuando no están protegidos. Nótese que, tal como se indicó anteriormente, hay algunos tipos de edificios para los que la exigencia de resistencia al fuego es muy pequeña, 15 minutos, o no se requiere en absoluto.
El Control del Riesgo
Un cierto número de técnicas controladas que cumplen rigurosamente las disposiciones de seguridad pueden ser puestas en práctica. Sin embargo antes de decidir proteger sistemáticamente y sin analizar las estructuras metálicas, hay que considerar la naturaleza de los riesgos reales que se presentan para los ocupantes, para los bomberos y para los bienes. Hay que distinguir los elementos principales (estructura principal) donde el fallo pone en riesgo otras partes del edificio, de los elementos secundarios (estructura secundaria) que no presentan este riesgo. La estabilidad al fuego debe ser asegurada durante un tiempo mínimo, fijado por la reglamentación, para los elementos que acondicionan la resistencia al fuego de paredes y para los elementos que deben permitir la evacuación de los ocupantes o el acceso de los bomberos (escaleras de incendios por ejemplo).
La Evolución de la Ingeniería de Incendios
La seguridad contra incendios se contempla hoy desde dos aproximaciones, una prescriptiva y otra experimental.
En la primera, los poderes públicos fijan los tiempos de resistencia al fuego a respetar : estas exigencias conciernen a cada elemento aisladamente. Los métodos de cálculo, de dimensionado y de ensayo permiten por otro lado probar y justificar que los elementos utilizados satisfacen las exigencias solicitadas.
En la segunda, la seguridad contra incendios es una aproximación global por la consideración del edificio como un todo. Hay que considerar un cierto número de parámetros para calcular el nivel de seguridad de un edificio, tal como la probabilidad de comienzo de un incendio, las condiciones de evacuación de los ocupantes, el comportamiento de las estructuras con arreglo a la localización del fuego o las condiciones de propagación. Esta valuación de los riesgos permite un compromiso óptimo entre la estética, lo funcional y el coste, mejorando la seguridad.
Es posible a partir de hoy acudir a cálculos avanzados de seguridad contra incendios, mediante hipótesis de escenarios de incendios. El interés de este avance de la ingeniería contra incendios basada en hipótesis de fuego real ( y no convencional ISO) es acercar el fenómeno de modo realista y global, teniendo en cuenta por ejemplo los dispositivos de protección (detección, alarma, extracción, rociadores, salidas de emergencia,…). El resultado responde con una mejor seguridad global.
Un dimensionado óptimo de la protección puede conducir a su supresión total. Los Eurocódigos contienen ya estos principios de cálculo avanzado (Eurocódigo 3 apartado de fuego).
El CTICM (Centro técnico e industrial de la construcción metálica en Francia) dispone por ejemplo de instrumentos capaces de determinar la elevación de temperatura de la estructura exterior con arreglo a suposición con relación a la fachada, al viento y a su orientación, y de la masa combustible existente en el interior de los locales.
Esta temperatura tiene que compararse con la temperatura crítica de los diferentes elementos de la estructura.
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