6.1 Generalidades La elevación de la temperatura que se produce como consecuencia de un incendio en el edificio afecta a su estructura de dos formas diferentes:
a) Por un lado, los materiales ven afectadas sus propiedades, modificándose de forma importante su capacidad mecánica.
b) Por otro lado, aparecen acciones indirectas como consecuencia de las deformaciones de los elementos, que generalmente dan lugar a tensiones que se suman a las debidas a otras acciones.
En la presente memoria se han tomado únicamente métodos simplificados de cálculo. Estos métodos sólo recogen el estudio de la resistencia al fuego de los elementos estructurales individuales ante la curva normalizada tiempo temperatura.
También se ha evaluado el comportamiento de parte de la estructura mediante la realización de los ensayos que establece el Real Decreto 312/2005 de 18 de marzo.
Al utilizar los métodos simplificados indicados en el Documento Básico no se han tenido en cuenta las acciones indirectas derivadas del incendio.
6.2 Resistencia al fuego de la estructura
Se ha admitido que un elemento tiene suficiente resistencia al fuego si, durante la duración del incendio, el valor del cálculo del efecto de las acciones, en todo instante t, no supera el valora de la resistencia de dicho elemento. En general, basta con hacer la comprobación en el instante de mayor temperatura que, con el modelo de curva normalizada tiempo- temperatura se produce al final del mismo.
No se ha considerado la capacidad portante de la estructura tras el incendio.
6.3 Elementos estructurales principales
Se considera que la resistencia al fuego de un elemento estructural principal del edificio (incluidos forjados, vigas y soportes), es suficiente si alcanza la clase indicada en la tabla 3.1. ó 3.2. que representa el tiempo en minutos de resistencia ante la acción representada por la curva normalizada tiempo temperatura.
Uso del sector ……….pública concurrencia.
Tipo de plantas………sobre rasante: Altura Evacuación < 28 m. Resistencia al fuego………R 60.
Uso del sector………. local de riesgo especial medio. Resistencia al fuego………R 120.
La resistencia al fuego suficiente de un suelo es la que resulte al considerarlo como techo del sector de incendio situado bajo dicho suelo.
La resistencia al fuego suficiente de los elementos estructurales de zonas de riesgo especial integradas en el edificio no es inferior al de la estructura portante de la planta.
En las escaleras especialmente protegidas no se exige resistencia al fuego de los elementos estructurales.
A los elementos estructurales secundarios, tales como los cargaderos o los de las entreplantas de un local, se les exige la misma resistencia al fuego que a los elementos principales por que su colapso puede ocasionar daños personales o compromete la estabilidad global, la evacuación o la compartimentación en sectores de incendio del edificio.
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6.4 Determinación de los efectos de las acciones durante el incendioSe considerada las mismas acciones permanentes y variables que en el cálculo en situación persistente, si es probable que actúen en caso de incendio.
Los efectos de las acciones durante la exposición al incendio se han obtenido del Documento Básico DB-SE. Se han empleado los métodos indicados en este Documento Básico para el cálculo de la resistencia al fuego estructural tomando como efecto de la acción de incendio únicamente el derivado del efecto de la temperatura en la resistencia del elemento estructural.
Como simplificación para el cálculo se ha estimado el efecto de las acciones de cálculo en situación de incendio a partir del efecto de las acciones de cálculo a temperatura normal, como:
Efi,d = ηfi Ed. siendo:
Ed ...efecto de las acciones de cálculo en situación persistente (temperatura normal); ηfi... factor de reducción, donde el factor ηfi se puede obtener como:
donde el subíndice1 es la acción variable dominante considerada en la situación persistente.
Los valores de las distintas acciones y coeficientes se han obtenido según se indica en el Documento Básico DB- SE, apartados 4.2.2.
El valor de cálculo de los efectos de las acciones correspondiente a una situación persistente o transitoria, se determina mediante combinaciones de acciones a partir de la expresión es decir,
considerando la actuación simultánea de:
a) todas las acciones permanentes, en valor de cálculo ( γG · Gk ), incluido el pretensado ( γ P · P ); b) una acción variable cualquiera, en valor de cálculo ( γQ · Qk ), debiendo adoptarse como tal una tras otra
sucesivamente en distintos análisis; CALCULO DEL PESO PROPIO Gk
Suponiendo el siguiente sistema constructivo de suelos: CALCULO DEL PESO PROPIO Gk
Suponiendo el siguiente sistema constructivo de suelos: FORJADO 3. CUBIERTA.
Peso propio del forjado………500 Kg/m2. Formación pendientes y elementos cubrición……. 160 Kg/m2. FORJADO 2.
Peso propio del forjado………500 Kg/m2. Peso propio del solado………120 Kg/m2. FORJADO 1.
Peso propio del forjado………500 Kg/m2. Peso propio del solado………120 Kg/m2. TOTAL : 1.900 Kg/m2
A lo que hay que sumar el peso propio del resto de elementos estructurales, densidad media de 2,5 T/m3., en el hormigón y 7,85 T/m3., en el acero.
CARGA DE CERRAMIENTOS. Se ha considerado una carga de: 700 Kg/ml.
Lo que da una valor de la ACCIÓN DEL PESO PROPIO, Gk, de:...5’08 kN/m².
De la misma forma no se han tenido en cuenta las acciones derivadas del empuje del terreno, tanto las procedentes de su peso como de otras acciones que actúan sobre él, o las acciones debidas a sus desplazamientos y deformaciones, que se establecen el DB-SE-C.
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SOBRECARGAS DE USO Qk:Dicha carga para CATEGORÍA DE USO “B”:
CARGA UNIFORME:... 2’00 kN/m². CARGA CONCENTRADA:... ..2’00 KN Con todo ello se obtienen los siguientes Valores:
- Acción permanente gk: ...5’08 kn/m² - Acción variable en situación persistente qk:...2’00 kn/m² - Coef. Parcial de seguridad para tipo de verificación de
resistencia, para tipo de acción permanente de peso propio
y situación persistente o transitoria desfavorable:...1’35 - Coef. parcial de seguridad para tipo de verificación de
resistencia, para tipo de acción variable y situación
persistente o transitoria desfavorable:...1’50 - Coeficiente de simultaneidad de los efectos debidos
a las acciones de corta duración que pueden resultar irreversibles...0’70 Que en aplicación de la fórmula tenemos:
ηfi = (5’08 + 0’70 x 2’00) / (1’35 x 5,08 + 1’50 x 2’00) = 0,65
Lo que el efecto de las acciones de cálculo en situación de incendio a partir del efecto de las acciones de cálculo a temperatura normal, es:
Efi,d = ηfi Ed = 0’65 Ed En nuestro caso para los valores de GK/ QK = 5’08/2’00 =...1’86 ψ0...0’70 ηfi...0’65
Se han empleado los métodos indicados en los Documentos Básicos para el cálculo de la resistencia al fuego estructural tomando como efecto de la acción de incendio únicamente el derivado del efecto de la temperatura en la resistencia del elemento estructural.
La ecuación de arriba da la siguiente formulación:
Ed = γG · Gk + γQ · Qk = 1’35 x 5’08 + 1’50 x 2’00 = 16,72 kN/m²
Lo que el efecto de las acciones de cálculo en situación de incendio a partir del efecto de las acciones de cálculo a temperatura normal, Efi,d = ηfi x Ed = 0’65 Ed, es:
Efi,d = 0’65 x 16’72 kN/m² = 10,87 kN/m².
Determinación de los efectos de las acciones durante el incendio
Según el artículo 30.5., 39.1., y 39.2., del Real Decreto 2661/1998., de 11 de diciembre, por el que se aprueba la “Instrucción de Hormigón Estructural”, EHE., determina que la resistencia del proyecto fck no será inferior a 25’00 N/mm², en hormigones armados o pretensados.
Puesto que el riesgo de un siniestro por el efecto del calor de un incendio es mayor en la zona de momento positivo, se toma la comprobación en dicha zona. En la zona de los soportes, donde los momentos negativos vienen a superar los positivos, el armado confluyente es mayor, lo que reduce la posibilidad de colapso. Para calcular las acciones bajo el Estado Limite de Servicio, las cargas tomadas son:
Ed = 5’08 + 2’00 = 7’08 kN/m², Luego: Efi,d = 0’68 x 7’08 = 4’81 kN/m².
- Momento Flector Positivo:……….. 0’09 pl2, a X = 0’375 l. - Cortante Máximo en Pilares Extremos: ………… 0’4 pl,
- Cortante Máximo en Pilar Central: ……….……. . 0’68 pl. p = 4’81 kN/m² x 4’00 m = 19,24 kN/m. Tomando como luz media de Viga 4’00 m., el Momento Flector Positiva:
Mfi = 0’09 x (19’24 kN/m ) x (4’00 m)² = 27’70 kN x m. Mfi = 27.700.400’00 N x mm.
Teniendo unas dimensiones de viga plana de ancho por canto de 0’70 x 0’30 m el Módulo Resistente de la mencionada Sección es:
Wfi = (700’00 mm)x(300’00 mm)² =2.625.000’00 mm3 24
La Tensión en dicha sección como, efecto de las Acciones al Fuego es: σfi = 27.700.400,00 N x mm = 10’55 N/mm²
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Para lo cual el coeficiente de sobredimensionamiento adopta el valor de:
μfi = (10’55 N/mm²) / (25’00 N/mm²) = 0’42
Se justifica mediante la tabla C.2 la resistencia al fuego de los soportes expuestos por tres o cuatro caras y de los muros portantes de sección estricta expuestos por una o por ambas caras, referida a la distancia mínima equivalente al eje de las armaduras de las caras expuestas.
(1) Los recubrimientos por exigencias de durabilidad pueden requerir valores superiores.
(2) Los soportes ejecutados en obra deben tener, de acuerdo con la Instrucción EHE, una dimensión mínima de 250 mm.
(3) La resistencia al fuego aportada se puede considerar REI Elementos a Compresión
- Soporte 1: Lado menor b = 400 > bmin = 250. Según Tabla C.2. da una R 120 Distancia al eje a (mm) 47’5 am 40
- Para el Resto del Edificio con uso Docente. Muro de carga expuesto por una cara:
Muro 1: espesor muro = 300 > e min = 160. Según Tabla C.2. da una R 120
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