Modelos de Cálculo Avanzados para Estructuras Sometidas al Fuego
De Construmatica
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Este instrumento de análisis puede ser aplicado sobre todo tipo de estructura y está basado en general en el método de elementos finitos.
En la ingeniería moderna de la seguridad ante incendios, es el medio de cálculo cada vez más utilizado gracias a las numerosas ventajas que ofrece.
Los modelos de cálculo avanzados pueden ser utilizados para analizar un elemento cualquiera de estructura en la comprobación al fuego.
Aspectos a tomar en consideración
Deben basarse en principios reconocidos y las hipótesis de la teoría mecánica de las estructuras, toman en cuenta los efectos de la temperatura.
Pueden ser utilizados para toda curva de calentamiento a condición de que las propiedades de los materiales sean conocidas en los dominios de temperatura a los que concierna.
Todos los modos de colapso que no son cubiertos por el modelo de cálculo avanzado (alabeo local 2D, insuficiencia de capacidad de rotación, estallidos locales del hormigón o la ruina por cortante) deben ser abordados por medios apropiados por ejemplo, las disposiciones constructivas.
Modelo de respuesta mecánica a tomar en consideración
- Los efectos combinados de las acciones mecánicas, las imperfecciones geométricas y las acciones térmicas.
- Las variaciones de las propiedades mecánicas de los materiales con la temperatura.
- Los efectos de no-linealidad geométrica.
- Los efectos de las propiedades no lineales de los materiales, comprendiendo los efectos de descarga sobre la rigidez de la estructura.
Aplicación de los modelos de cálculo avanzados
La necesidad de recurrir a un modelo de cálculo avanzado se impone cuando ninguna regla de cálculo simplificada de los Eurocódigos es válida para este tipo de elemento.
Antes de aplicar los modelos avanzados de cálculo, es necesario validarlos mediante ensayos no sólo con relación al comportamiento global (desplazamiento, el tiempo de colapso, etc) sino también con relación al modo de colapso del elemento.
Los modelos avanzados de cálculo permiten no sólo extender el campo de aplicación de los análisis del comportamiento a fuego de una estructura completa 2D o 3D, sino que pueden también tratar fuegos localizados y fuegos reales. Constituyen el solo recurso en numerosos casos que salen del dominio de aplicabilidad (bastante restringido) de los valores tabulados o de los métodos simplificados.
En situación de incendio, el campo de temperatura de los elementos estructurales varía con arreglo al tiempo. Por otra parte, las propiedades de los materiales dependen en mayor o menor grado de la temperatura. En consecuencia, durante un incendio, los materiales de una estructura se comportan de manera constantemente variable. Este tipo de comportamiento de los materiales debe ser tomado en consideración de manera apropiada en los modelos de cálculo avanzados por lo que se llama el modelo de material cinemático.
En principio, los cálculos pueden ser efectuados para todo material', a condición de conocer la evolución a alta temperatura de sus características mecánicas y térmicas.
Para los productos usuales de protección de incendio, no se considera ninguna participación mecánica. La información necesaria que hay que introducir en el software consiste en una descripción de las leyes relativas solamente a las características térmicas c, ρ y λ. Esto da lugar a un problema práctico porque los industriales productores no poseen en general estas leyes que los ensayos de caracterización no permiten trazar.
Este problema se acentúa por las pinturas intumescentes cuyo espesor de capa protectora es variable durante el calentamiento, mientras que debe ser fijada en un valor constante en la modelización.
La solución práctica se elabora a partir de informes de ensayos sobre elementos de parecida masividad de los contemplados en el cálculo a efectuar, y para los tiempos parecidos de calentamiento de la clase de resistencia aludida. El juego consiste en simular térmicamente los ensayos de caracterización por tanteos de las leyes térmicas del aislante hasta reproducir mejor las curvas de calentamiento del acero trazadas. Este trabajo no es siempre simple, sobre todo en el caso de pintura intumescente.
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Enlaces Externos
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