Agustín Garzón Cabrerizo 1

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Natalia Aguirre Contreras
hace 6 años
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1 SEMINARIO INTERNACIONAL DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS EN LA EDIFICIACIÓN Agustín Garzón Subdirector Técnico del laboratorio de Resistencia al Fuego de AFITI-LICOF VELOCIDAD DE CARBONIZACIÓN (EXPERIMENTAL) DE Agradecimientos Agustín Garzón Cabrerizo 1

2 Definición de velocidad de carbonización b Métodos para el cálculo de estructuras de madera en caso de incendio. Valores tabulados de b Ensayos realizados y exposición de resultados obtenidos de b Influencia de la masividad y el tiempo en b Comparación con valores tabulados Conclusiones Características de la madera frente al fuego BAJA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DEFORMACIONES MÍNIMAS AUMENTA SU RESISTENCIA MECÁNICA AL PERDER HUMEDAD INTERACCIÓN CON ELEMENTOS METÁLICOS PODRÍA SER PELIGROSA Agustín Garzón Cabrerizo 2

Estabilidad al Fuego de Estructuras de Madera El objetivo es que la sección residual que queda tras la carbonización de la parte más exterior de la estructura, sea suficiente para responder a las

3 Estabilidad al Fuego de Estructuras de Madera El objetivo es que la sección residual que queda tras la carbonización de la parte más exterior de la estructura, sea suficiente para responder a las solicitaciones de dicho elemento Sección Residual Sección Original Velocidad de Carbonización Cantidad de madera carbonizada por minuto. Se expresa en mm/min Serepresenta por b Los valores más habituales están entre 0,5 y 0,9 mm/min Profundidad de carbonización d char (mm) d char = b * t Donde t = tiempo en minutos Agustín Garzón Cabrerizo 3

4 MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE MADERA EN CASO DE INCENDIO EUROCÓDIGO ENV Método de la SECCIÓN EFICAZ Método de la SECCIÓN RESIDUAL Método GENERAL Método de la SECCIÓN EFICAZ No tienen en cuenta la modificación de las propiedades de la madera. Método de la SECCIÓN RESIDUAL Tiene en cuenta cierta variación en las propiedades de la madera. Método GENERAL Considera en cada momento la temperatura, humedad/resistencia y rigidez de la madera. Agustín Garzón Cabrerizo 4

Método de la SECCIÓN EFICAZ 7 mm para t 20 Valores Tabulados de b n

en cuenta el efecto de redondeo de las esquinas efecto esquina y el

En caso de usar β 0, la pérdida de sección por el efecto esquina

5 Método de la SECCIÓN EFICAZ 7 mm para t 20 Valores Tabulados de b n (mm/min) La diferencia entre β n y β 0 es que el primer valor tiene en cuenta el efecto de redondeo de las esquinas efecto esquina y el segundo valor no. En caso de usar β 0, la pérdida de sección por el efecto esquina debe realizarse de acuerdo un radio de curvatura en función del tiempo de exposición al fuego. Agustín Garzón Cabrerizo 5

6 Efecto Esquina r Valores Tabulados de b n (mm/min) Las principales fuentes son : Eurocódigo ENV CTE: Tablas del ANEJO SI E Libros de consulta Agustín Garzón Cabrerizo 6

7 Valores Tabulados de b n (mm/min) ENV Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Tiposde ensayo : Diferentes exposiciones en cuanto a duración. Diferentes escuadrías? Diferente masividad. Diferente ataque de fuego. 3 ó 4 caras expuestas. Diferentes tiposde madera. Masividad o factor de forma Cociente entre al área exterior de un perfil y su volumen, se expresa en m -1 Área exterior Volumen Área de Sección Agustín Garzón Cabrerizo 7

8 PROTOCOLO DE ENSAYO Determinación de Características iniciales Peso Sección media. Se mide en 3 secciones equidistantes L/4 Densidad Determinación de Características finales Extinción mediante agua y secado posterior de al menos una semana y peso tras el secado. Eliminación de parte carbonizada Corte de 3 secciones. Misma zona que donde se midieron las secciones iniciales. PROTOCOLO DE ENSAYO Determinación de Características finales Cálculo de área residual mediante escaneo de sección final. Cálculo de velocidades de carbonización en horizontal, vertical y en esquina. Cálculo de b n S1 S2 S3 Techo horno Aislamiento con fibra cerámica Viga Agustín Garzón Cabrerizo 8

9 Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Parámetros medidos : Densidad de la madera b 0 Pérdida de Área total. V H Velocidad Horizontal V V Velocidad Vertical V e Velocidad en esquina Pérdida de peso b n Veloc media teniendo en cuenta el efecto esquina V H b n V e V v Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Misma especie y diferente densidad masividad y tiempo de exposición Duración min Tipo de madera Densidad (kg/m 3 ) Masividad (m -1 ) Valores Medios V h V V b n 60 Pino Canario 1050 ± 10 29,0 24,2 29,8 0,56 0,49 0,62 30 Pino Silvestre 510 ± ,3 40 0,65 0,56 0,95 Agustín Garzón Cabrerizo 9

10 Pino Canario tras finalizar ensayo 60 min Pino Canario Secciones antes y después de ensayo 60 min Agustín Garzón Cabrerizo 10

Duración min Tipo de madera Densidad (kg/m 3 ) Masividad (m -1 ) Valores Medios V h V V b n 15 0,31 0,37 0,42 20

11 Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Sección de Pino Silvestre antes del Ensayo Secciones de Pino Silvestre tras el Ensayo 30 min Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Misma especie y densidad y diferente tiempo de exposición Duración min Tipo de madera Densidad (kg/m 3 ) Masividad (m -1 ) Valores Medios V h V V b n 15 0,31 0,37 0,42 20 Laminada 0,42 0,33 0,53 encolada 850 ± 20 20,4 45 Eucalipto 0,47 0,62 0, ,45 0,74 0,61 Agustín Garzón Cabrerizo 11

12 Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Aspecto de la MLE antes del ensayo Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Aspecto de la MLE tras ensayo 15 min Agustín Garzón Cabrerizo 12

Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Misma especie y tiempo de exposición y diferente densidad Duración min Tipo de madera Densidad (kg/m 3 ) Masividad (m -1 ) Valores Medios V h V V b n 22

13 Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) Misma especie y tiempo de exposición y diferente densidad Duración min Tipo de madera Densidad (kg/m 3 ) Masividad (m -1 ) Valores Medios V h V V b n ± 10 31,6 0,76 0,84 0,89 Laminada encolada Pino ± 15 30,7 ± 3 0,49 0,40 0,53 Valores EXPERIMENTALES de b n (mm/min) MLE (Eucalipto) durante el ensayo 20 min Agustín Garzón Cabrerizo 13

14 Influencia de la Masividad en b n b 0 vs Masividad 1,05 mm/min 1 0,95 ρ = 510 0,9 0,85 0,8 0,75 ρ = ,7 0,65 Pino Canario 0,6 Pino Silvestre 0,55 MLE 0,5 0,45 ρ = Masividad (m-1) Influencia del tiempo en b n b 0 vs Tiempo Exposición 0,65 0,6 mm/min 0,55 0,5 0,45 Madera Laminada encolada (Eucalipto) 0, min Agustín Garzón Cabrerizo 14

15 Duración min Comparaciones con valores del eurocódigo. Tipo de madera Densidad (kg/m 3 ) Valores Medios ensayos 60 Pino Canario 1050 ± 10 0,62 0,62 30 Pino Silvestre 510 ± 10 0,95 0,95 b n b n Valores ENV 1995 b n 0,8 r 290 kg/m 3 22 Laminada encolada Pino 550 ± 10 0,89 0,89 0,7 r 290 kg/m , , ± 20 Laminada encolada Eucalipto 0, , ± 15 0,53 0,50 0,50 (ENV) 0,55 (CTE) r 450 kg/m3 CONCLUSIONES b depende del tipo de madera. Sobre todo en densidades altas las frondosas tienen b más bajas que las coníferas. La densidad es el factor que más influye en b a mayor densidad, menor b La masividad no parece ser representativa en la variación de b, aunque parece que tiende a aumentar al aumentar ésta. Agustín Garzón Cabrerizo 15

16 CONCLUSIONES A partir de exposiciones superiores a 20 min se observa una linealidad en b pero con tendencia a subir. A mayor tiempo de exposición, mayor b para el mismo tipo de madera, aunque la pendiente es muy baja y parece muy lineal El valor de k 0 d 0 en el cálculo de la profundidad carbonizada (7 mm para t 20 min) parece acertado para corregir el desfase de velocidad de carbonización en los primeros 20 min. Aunque los resultados de b reales arrojarían un k 0 d 0 ligeramente mayor de 8-8,7 mm. Para MLE Eucalipto. CONCLUSIONES Para maderas frondosas de alta densidad los resultados obtenidos de b n son muy similares a los dados por el CTE y el eurocódigo. 0,5 (r=850 kg/m 3 ) frente a 0,55 mm/min (r 450 kg/m 3 ) respectivamente. Para coníferas los valores reales de b n medido son superiores a los dados en las tablas con densidades muy superiores a los 290 kg/m 3 que marcan como límite dichas tablas. 0,62 (r=1050 kg/m 3 ) y 0,95 (r=550 kg/m 3 ) frente a 0,8 mm/min (r 290 kg/m 3 ) del CTE y Eurocódigo. Para MLE de pino el valor real de bn es superior al de tablas 0,89 (r=510 kg/m 3 ) frente a 0,7 mm/min (r 290 kg/m 3 ) Agustín Garzón Cabrerizo 16

INFLUENCIA DE OTROS PARÁMETROS Consideración de estructuras como un todo

Principales deficiencias en anclajes: Insuficiente longitud de

prestaciones mecánicas sometidos a situaciones de incendio ENSAYO REAL DE

17 INFLUENCIA DE OTROS PARÁMETROS Consideración de estructuras como un todo y no como partes individuales. Aspectos críticos en relación con anclajes. Principales deficiencias en anclajes: Insuficiente longitud de penetración de anclajes Uso de sistemas mal dimensionados en cuanto a prestaciones mecánicas sometidos a situaciones de incendio ENSAYO REAL DE FORJADO DE MADERA Calculado para aproximadamente 45 min. Agustín Garzón Cabrerizo 17

18 ENSAYO REAL DE FORJADO DE MADERA Agustín Garzón Cabrerizo 18

19 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Agustín Garzón Cabrerizo 19

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