evaluacion de estructuras en un incendio

EVALUACION DE ESTRUCTURAS EN INCENDIOS

PRIMERA COMPAÑÍA DE BOMBEROS LOS ANDES

“BOMBA ANDES”

Primera Compañía Bomberos Los Andes

Departamento de estudios Daniel Taborga Abarca Eduardo Taborga Abarca

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TIPOS Y COMPORTAMIENTOS DE ESTRUCTURAS

Acero estructural: es vulnerable al fuego. En su presencia pierde rápidamente forma y consistencia, se producen colapsos sin tiempo de intervención. A 500º una viga de 12mm se alarga 74mm. Entre 315 y420º el acero empieza a debilitarse y sufre violentas torsiones y flexiones. El límite elástico de resistencia: a los 3 min. es inferior al admisible. A los 7 min. desciende gradualmente. A los 8 min. resistencia nula.

Madera: siendo altamente combustible, compite en resistencia y estabilidad con el acero, elemento no combustible. Quedan afectados únicamente en su capa superficial.

Hormigón armado: a 600º la resistencia a la tracción se reduce aprox. a 0. A esas Tª, “explota” el hormigón y salen las armaduras a la vista. El recubrimiento de las armaduras debe ser superior a 3 cm. para que no ocurra.

RESISTENCIA AL FUEGO

Las cualidades del hormigón disminuyen paulatinamente ante la influencia de temperaturas elevadas y con mayores consecuencias si se trata de hormigones armados.

Los fenómenos son fundamentalmente:

Una deformación por efecto de la temperatura. Una ligera modificación del coeficiente de conductibilidad térmica. Una variación en su capacidad resistente. Causas físicas: El coeficiente de dilatación aumenta según el tipo de árido, siendo este aumento muy desfavorable para hormigones con árido de cuarzo. También se produce un fenómeno de evaporación que se acusa de modo notable durante el proceso de enfriamiento. Causas químicas: El agua de hidratación perdida por efecto de la temperatura no podrá ser recuperada de la misma forma, dando su pérdida lugar a cambios en la estructura química del cemento. La destrucción del hormigón a causa del fuego casi nunca se debe a la deshidratación del cemento. Los áridos de cuarzo sufren una brusca transformación a 573ºC. O sea, configuran su composición química, creando nuevos enlaces (o deteriorándose).



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Comportamiento ante un incendio: el aumento de la temperatura va a producir una creciente pérdida de resistencia en el hormigón, dependiendo de las condiciones del hormigón, según proceso de fabricación, puesta en obra y tipo de árido.

Influencia del grado de carga: En hormigones normales, el grado de carga crítico se encuentra a la tercera parte de su tensión de rotura. Al ser calentado, se observará un comportamiento más favorable que si hubiese estado descargado. El problema más grave es la reducción de resistencia debido al calentamiento excesivo de las armaduras. Este calentamiento será menor cuanto mayor sea la resistencia térmica de su recubrimiento. Habrá que estar atentos a posibles grietas que disminuirán la sección resistente y anulan el efecto de adherencia entre el acero y el hormigón



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EVALUACION DE ESTRUCTURAS EN UN INCENDIO

La evaluación de estructuras en peligro, deberá tomar un lugar importante en las prioridades que establece el líder, utilizando el triade o solo por sentido común, obviamente si están involucradas estructuras. La mayor preocupación, no son las estructuras ya colapsadas, si no las parcialmente colapsadas. Los especialistas ya sean de estructuras o personal de emergencia que esta preparada para estos tipos de emergencias, decidirán la evaluación que corresponda al caso.

INDICACIONES DE COLAPSO:

Algunas indicaciones de colapso de una estructura, son datos fáciles de distinguir, con solo observar la estructura. El detectar este colapso o su posible ocurrencia, permitirá realizar un trabajo mas seguro, en una zona de alta peligrosidad.

è Paredes fuera de plomo: Las paredes pandeadas, las paredes que se observan ladeadas o que se han separado se sus zapatas, pisos y techos, y las paredes que tienen un efecto de pliegue o de onda.

è Humo o agua a través de los ladrillos: Eso significa que el cemento que unía los ladrillos ya no esta intacto, este se pudo haber deteriorado con el movimiento de la estructura completa. Lo más importante es que la gravedad es la que mantiene a los ladrillos unidos representando una situación muy peligrosa.

è Vigas separadas: Puede ser el resultado del fuego, explosión, sismos, tornados o cualquier otra razón que pudiera causar que un edificio se moviera. En la mayoría de las construcciones de tipo PRE ensamblado, estas vigas son las que sostienen el techo y en su lugar las paredes verticales.

è Vigas de acero pandeadas: Esta es usualmente el resultado de un fuerte incendio, donde las vigas, expuestas a alta temperatura, se fatigan y fallan, causando que se pandeen y se separen de las paredes. Las vigas de madera laminada, usualmente tienen la tendencia de absorber más el calor y mantenerse intactas por más tiempo.



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è Expansión desigual, explosiones: En muchas partes del país, los edificios están construidos especialmente para expandirse y contraerse, de acuerdo a las condiciones climatologicas presentes. Estos edificios, cuentan con juntas que permiten la expansión, y por ello, a través del tiempo pueden crear grietas internas a medida que pasan los años. Las explosiones son obviamente, una historia aparte, siempre se debe tener la precaución, antes de entrara un edificio, de saber si este sufrió algún tipo de explosión.

è Implicaciones de un incendio fuerte: Es común, para una estructura colapsarse, durante o después de haberse envuelto en fuego excesivo. El gran porcentaje de los incendios, so considerados, incendios confinados, en otras palabras, los muebles son el material combustible. Si se le permite al fuego que se extienda en la estructura, cosa que no toma mucho tiempo, entonces se debe considerar la posibilidad de esta por completo, colapse.

è Sobrecarga, envejecimiento: En las antiguas áreas comerciales, se pueden encontrar edificios antiguo de ladrillos sobrecargados de maquinaria, lo que puede presentar un peligro obvio durante un sismo, la edad de cualquier edificio, debería de ser considerada un problema potencial en cualquier evento; los techos viejos, con solo una pequeña pendiente, tienden a pandearse con los años, debido a los depósitos de agua a través de los años.



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ESTUDIO DE CASO

EDIFICIO TIPICO

SECCIONES GENERALES DE VIGAS DE ACERO OCUPADAS



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DETALLE

ANALISIS



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CURVA DE EMISION DE CALOR DE UN SOFA Y DE UN ESTANTE



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MODELACION DE LIBERACION DE CALOR EN FUNCION DEL TIEMPO

GRAFICO DE LIBERACION DE TEMPERATURA VERSUS TIEMPO



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SECUENCIA DE LIBERACION DE CALOR Y GASES EN FUNCION DEL TIEMPO



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“El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía necesaria para levantar un kilogramo de la sustancia en un grado centígrado.”

Sustancia Calor específico [J /Kg*C]

Concreto 3.300 Acero 450 Nitrógeno 1.038 Vapor de agua 1.690 Dióxido de Carbono 845

TABLAS DE RELACIONES

Temperaturas Tiempos.



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Pérdidas de resistencia Temperatura.

Disminución del Módulo de Elasticidad Temperatura.

GRADUACION DE MATERIALES RESISTENTES AL FUEGO



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Ejemplo edificio WINDSOR, Madrid:

La tor re Windsor fue uno de los primeros rascacielos inteligentes construidos en Madrid. Tenía 106 metros de altura

El edificio Windsor soportó temperaturas de hasta 1000º C y la estructura de hormigón mantuvo su capacidad portante



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