RESISTENCIA AL FUEGO DE LOS HORMIGONES DE ALTAS PRESTACIONES

Transcripción

1 III Jornada Tecnología del hormigón. Pasado, presente y futuro. Murcia 5 de marzo de 2014 RESISTENCIA AL FUEGO DE LOS HORMIGONES DE ALTAS Carlos Rodríguez López. Área de Materiales del Centro Tecnológico de la Construcción Región de Murcia

2 INDICE 3.- NORMATIVA 6.- PROYECTO

3 CENTRO TECNOLOGÍCO DE LA CONSTRUCCIÓN REGIÓN DE MURCIA OBJETIVO Hacer nuestro sector más competitivo mediante el desarrollo de proyectos de I+D+i con empresas, otros centros de I+D y dar servicios a las empresas de alto valor añadido. ÁREAS DE -ENERGÍA Y ACÚSTICA -TIC S -MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. HORMIGONES MEZCLAS BITUMINOSAS MORTEROS APLICACIÓN DE NANOMATERIALES ETC. DEPARTAMENTOS DE APOYO -OTRI Y BIBLIOTECA -FORMACIÓN -LABORATORIOS

4 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN CONVENCIONAL Algunas ventajas: Tiene una elevada resistencia al fuego. No produce humo ni gases tóxicos. Es fácil de reparar después de un incendio, No se ve afectado por el agua utilizada para sofocar un incendio.

5 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN CONVENCIONAL Pilar 750 mm. 3 horas expuesto curva normalizada

6 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN CONVENCIONAL Influencia áridos

7 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN ALTA RESISTENCIA Qué ocurre en hormigones de alta resistencia? Clase Mpa Clase Mpa Clase Mpa

8 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN ALTA RESISTENCIA Por qué se comporta peor HAR? Spalling explosivo Las bajas porosidades y la baja conectividad de poros en la pasta del cemento en hormigones de alta densidad hacen que a altas temperaturas, ras el vapor de aguaa de la deshidratación del hormigón no se elimine fácilmente, favoreciendo el riesgo de explosión.

9 2 INTRODUCCIÓN. SPALLING EXPLOSIVO

10 2 INTRODUCCIÓN. SPALLING EXPLOSIVO Influenciado por: Contenido de humedad. Produce mas vapor y aumenta la conductividad térmica calentamiento. Velocidad del incendio. Cuanto mas severo y/o rapido sea el incremento de las temperaturas más probabilidad. Resistencia del hormigón. Relación agua/cemento, permeabilidad. Áridos. Cuanto más grandes sean más riesgo de desprendimiento. Los silíceos peor que los calizos. Recubrimientos. A mayor recubrimiento, más probabilidad.

11 2 INTRODUCCIÓN. SPALLING EXPLOSIVO Influenciado por: Los elementos más estrechos son más susceptibles porque se calientan antes. Pilares más susceptibles.

12 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN HAC y HUAR Ocurre en otros hormigones? Spalling Hormigones Autocompactantes

13 2 INTRODUCCIÓN. HORMIGÓN HAC y HUAR Ocurre en otros hormigones? Spalling Hormigones de ultra alta resistencia Puente Bourg-les-Valence, Francia

14 3 NORMATIVA CTE DB SI Exigencias Determinación de la resistencia al fuego EHE-08 Determinación de la resistencia al fuego

15 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Anejo 6 Métodos: El método general consiste en la comprobación de los distintos Estados Límite Últimos, teniendo en cuenta la influencia de la acción de fuego considerando el comportamiento físico fundamental. Mediante tablas (apartado 5). Método simplificado de la isoterma 500ºC (apartado 7). Mediante la realización de los ensayos que establece el Real Decreto 312/2005 de 18 de marzo. Permite utilizar otros métodos más precisos o avanzados de los propuestos, e incluso métodos experimentales.

16 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Anejo 6 Método mediante tablas En función de sus dimensiones y de la distancia mínima equivalente al eje de las armaduras (a m )

17 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Anejo 6 Método mediante tablas Aplicables a hormigones de fck 50 N/mm2. 50 N/mm2 < fck 80 N/mm2, con contenido de sílice activa menor del 6 % en peso del contenido de cemento, las dimensiones mínimas de la sección establecidas en las tablas deben incrementarse: En elementos expuestos al fuego por una sola cara: 0,1 amin, 50 N/mm2 < fck 60 N/mm2 0,3 amin 60 N/mm2 < fck 80 N/mm2 En el resto de elementos: el doble.

18 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Anejo 6 Método Isoterma 500 ºc: Sección reducida de hormigón, 500ºC durante el periodo de tiempo considerado. La sección reducida no se ven afectadas por la temperatura, conservando sus valores iniciales en cuanto a resistencia y módulo de elasticidad Las armaduras se reducen de acuerdo con la temperatura que haya alcanzado su centro.

19 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Anejo 6 Método Isoterma 500 ºc Método aplicable a elementos de hormigón armado y pretensado de resistencia característica fck 50 N/mm2. Para hormigones de resistencia característica superior a 50 N/mm2, deberán tenerse en cuenta disposiciones adicionales de acuerdo con la bibliografía especializada.

20 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Anejo 6 En resumen, quedan fuera: fck >80 N/mm2 Mediante tablas. 50 N/mm2 < fck 80 N/mm2, con contenido de humo de sílice mayor del 6 % en peso del cemento. Método Isoterma 500 ºc. fck 50 N/mm2.

21 3 NORMATIVA EHE-08. Determinación resistencia al fuego. Qué ocurre con los HAC? Anejo 17 Debido a la microestructura más densa del hormigón autocompactante, el riesgo de desconchamiento explosivo podría resultar mayor para este material. Sin embargo, para hormigones autocompactantes en los que la adición de humo de sílice no sea significativa, el planteamiento de la resistencia al fuego puede ser el mismo que el incluido en el Anejo de esta Instrucción para el hormigón convencional de igual clase resistente, o para los hormigones de alta resistencia cuando dicha adición sea relevante.

22 3 NORMATIVA UNE EN Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras sometidas al fuego Capítulo 6. Hormigones de alta resistencia Se debe dimensionar para las propiedades HAR y tener en cuenta el riesgo de spalling Clase Mpa Define 3 clases Clase Mpa Clase Mpa Determinación resistencia al fuego. Entre otros: Mediante tablas. Método simplificado de la isoterma 500ºC C.

23 Soluciones Spalling?

24 4 SOLUCIONES SPALLING UNE EN Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras sometidas al fuego A. HT /HAR 55-80Mpa (Humo sílice<6% peso cemento) Es poco probable spalling humedad hormigón<k% (3) Para <k% sólo hay que colocar armadura de piel: Cuando r mecánico >70 mm Para >K% hay que tener en cuenta el posible spalling.

25 4 SOLUCIONES SPALLING UNE EN Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras sometidas al fuego B. HAR 55-80Mpa (Humo sílice>6%) y HAR 80-90Mpa. Hay que aplicar al menos un método: Método A: Armadura de piel (<50x50mm) r nom 15mm. r nom arm. principal 40 mm. Método B: Tipo de hormigón validado mediante ensayo. Método C: Capas de protección que no permitan el spalling (demostrado). Método D: La mezcla en el hormigón de más de 2kg/m 3 de fibras de PP.

26 4 SOLUCIONES SPALLING Otras recomendaciones de la bibliografía: Empleo de fibras de acero que ayudan a darle mayor capacidad de tracción al hormigón. No se considera que prevenga eficazmente al hormigón del spalling. MÁS ECONÓMICO ACTUAR EN LA DOSIFICACIÓN O EMPLEO DE HORMIGONES VALIDADOS

27 5 EFECTO FIBRAS

28 PROYECTO DE INVESTICACIÓN DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS

29 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO Prueba horno de mufla modificando las formulaciones: HA-70 Mpa 800 ºC HAR REF HAR MOD. HAR MOD.

30 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO Ensayo normalizado UNE-EN :2000 Ensayos de resistencia al fuego de los elementos portantes. Parte 4: Pilares Comprobación R: Contracción (mm) Velocidad de contracción (mm/min)/ )

31 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO Ensayo normalizado UNE-EN :2000 Ensayos de resistencia al fuego de los elementos portantes. Parte 4: Pilares 2 pilares: %3,7 humedad HAR MOD. 1 y 2 (100 tn)

32 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO Ensayo normalizado UNE-EN :2000 Ensayos de resistencia al fuego de los elementos portantes. Parte 4: Pilares 2 pilares: Restricción en base: Empotramiento Restricción en cabeza: Coacción generada por el rozamiento con el sistema de carga

33 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO Ensayo normalizado UNE-EN :2000 Ensayos de resistencia al fuego de los elementos portantes. Parte 4: Pilares

34 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO RESULTADO ENSAYO HORMISSA 1 Resultado esperado: EHE-08 Tabla (Anejo 6) Pilar cuadrado R240 Eurocodigo R240 corresponde pilar 520x520 mm Resultado obtenido: R 240

35 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO RESULTADO ENSAYO HORMISSA 1 HORMISSA 1

36 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO RESULTADO ENSAYO HORMISSA 2 Resultado esperado: EHE-08 Tabla (Anejo 6) Pilar cuadrado R240 Eurocodigo R240 corresponde pilar 520x520 mm Resultado obtenido: R 240

37 DESARROLLO DE NUEVOS HORMIGONES CON ADICIONES DE MATERIALES ORGÁNICOS 6 PROYECTO RESULTADO ENSAYO HORMISSA 2 HORMISSA 2

38 D. Carlos Rodríguez López Área de Materiales Centro Tecnológico de la Construcción Región de Murcia Tel Fax