Control y ExtinciÓn de Incendios (Mf0402_2)

CONTROL Y EXTINCIÓN DE INCENDIOS (MF0402_2)

Unidad Didáctica 5 Edificación: Estabilidad y resistencia al fuego de los elementos constructivos

© Federación de Servicios y Administraciones Públicas-CC.OO. AUTORES: Jaime Dominguez Asencio Jefe de Zona del Consorcio de Bomberos de la Provincia de Cádiz Ignacio Perez Prado Oficial de Zona del Consorcio de Bomberos de la Provincia de Cádiz REALIZACIÓN: Unigráficas GPS Edita: Ediciones GPS Madrid C/ Sebastián Herrera 12-14. 28012 Madrid Tlf.: +34 91527 54 98 - Fax: +34 91 530 41 85 Realización e impresión: Unigráficas GPS. C/ Salamanca, 6 Arganda del Rey - 28500 Madrid Tlf.: +34 91 536 52 39 [email protected] ISBN: 978-84-9721-273-1 Depósito Legal: M-45491-2007

La Educación a Distancia elimina las barreras, aporta conocimientos y formación a todos los que tienen necesidad de ella. Como se transcribe de un documento de la UNESCO: “Para el estudiante el aprendizaje a distancia significa una mayor capacidad de acceso y flexibilidad, así como la posibilidad de conjugar trabajo y estudio...”. La Formación a Distancia elimina o reduce sustancialmente los obstáculos de carácter geográfico, económico, laboral o familiar facilitando el acceso a la formación por parte de los trabajadores. La oferta formativa de los cursos tiene que garantizar los mismos niveles de calidad y atención a los participantes que en la formación presencial, proporcionando unas condiciones de flexibilidad y de disponibilidad que se acomoden a las necesidades de los alumnos, en función de su carga de trabajo. El Ministerio de Educación y Ciencia, define la Enseñanza a Distancia como: Forma de enseñanza, planificada, organizada y dirigida de forma sistemática un número potencial de destinatarios muy elevado, que se desarrolla en condiciones de separación temporal y espacial entre profesores y alumnos. La interacción y la comunicación de doble vía se aseguran con los materiales didácticos y apoyo tutorial para los que se utilizan distintos medios. Actualmente la Formación a Distancia está teniendo, por parte de los usuarios la misma aceptación y genera el mismo aprendizaje que en la Formación Presencial, como indican los trabajos comparativos existentes: “los estudiantes que han cursado a distancia todo un ciclo de estudios, consiguen resultados equivalentes o superiores a los que han cursado ese mismo ciclo en un centro docente ordinario”. La Formación a Distancia, es el vehículo de acercamiento de CC.OO. a un gran número de empleados públicos dentro de un amplio marco geográfico. A lo largo de las diferentes convocatorias se ha consolidado la oferta y la demanda. Es una modalidad de formación de gran éxito entre los empleados públicos, tanto por sus contenidos, como por la gestión que de ella se realiza. Esta Unidad Didáctica, junto con el resto de unidades asociadas al Módulo Formativo “Control y Extinción de Incendios (MF0402_2)” y los manuales “Control y Extinción de Incendios de Interior”, “Control y Extinción de Incendios Industriales” y “Control y Extinción de Incidentes con Sustancias Peligrosas” constituyen los materiales formativos de índole teórica que se aportan en el Módulo Formativo a Distancia “Control y Extinción de Incendios (MF0402_2)” y en los cursos “Incendios de Interior y Técnicas de Flash-Over”, “Intervención en Incendios Industriales” y “Riesgo Químico y Transporte de Mercancías Peligrosas”. Esta oferta formativa conforma un itinerario de 240 horas, adquiriéndose a través de él una parte de los conocimientos y/o actualización de los mismos, que requiere el Instituto Nacional de Cualificaciones para la categoría profesional de Bombero. En concreto, a través de este itinerario se podrá obtener un certificado que acreditará como realizada la unidad de competencia UC0402_2: Ejecutar las operaciones necesarias para el control y la extinción de incendios (BOE Nº 238 del 05/10/05). Se alcanzan de esta manera dos aspectos importantísimos de la formación para el empleado público, por un lado, se adquieren unos conocimientos de máximo interés para el desarrollo del trabajo, y al mismo tiempo, su certificación le acreditará como profesional cualificado, propiciando la posibilidad de participar en procesos de promoción y/o movilidad.

Secretaría de Formación de la Federación de Servicios y Administraciones Públicas de CC.OO.

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Pág. 1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2. Los Edificios11 2.1 Principales elementos de los edificios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2 Tipología de elementos estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.1. Cimentaciones13 16

2.2.2. Pilares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.3. Vigas o viguetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.4. Jácenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.5. Forjados y cubiertas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.6. Muros de carga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.3 Tipología de elementos no estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3.1. Escaleras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3.2. Balcones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3.3. Falsos techos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.3.4. Bovedillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.5. Alfarjías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.6. Tabiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.3.7. Fachadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.8. Galerías de instalaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.9. Pretiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3. La estructura de los edificios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1 Esfuerzos a los que están sometidas las estructuras de los edificios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.1. Esfuerzos axiales (tracción y compresión) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1.2. Esfuerzos cortantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.1.3. Esfuerzos de flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.1.4. Esfuerzos de torsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2 Cargas que soportan los edificios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3 Tipología de estructuras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.1. Clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3.2. Materiales estructurales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.3.2.1. Hormigón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2.1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2.1.2. Características. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2.1.3. Elementos estructurales de hormigón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3.2.2. Acero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.2.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.2.2.2. Características. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.3.2.2.3. Elementos estructurales metálicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3.2.3. Madera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2.3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.2.3.2. Características. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.3.2.3.3. Elementos estructurales de madera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4. Incendios en el interior de los edificios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.1 Inicio, desarrollo y propagación de un incendio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.2 La seguridad contra incendios en los edificios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3 Resistencia al fuego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.1. Ensayos y curva normalizada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.3.2. Caracterización de los elementos de construcción en cuanto a su resistencia al fuego. 52 4.3.3. Resistencia al fuego de los principales elementos de construcción. . . . . . . . . . . . . . 55 4.3.4. Requerimientos actuales en cuanto a resistencia al fuego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.3.4.1. Normativa de aplicación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.3.4.2. Valores mínimos de resistencia al fuego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.3.4.2.1. Uso “No industrial” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.3.4.2.1.1. Sectores de incendio máximos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.3.4.2.1.2. Resistencia mínima de los elementos sectorizadores . . . 58 4.3.4.2.1.3.Estabilidad al fuego de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.3.4.2.1.4. Locales de riesgo especial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.3.4.2.2. Uso industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.3.4.2.2.1. Caracterización de los establecimientos industriales . . . 70 4.3.4.2.2.2. Sectores de incendio máximos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.3.4.2.2.3. Estabilidad al fuego de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.4 Reacción al fuego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.4.1. Ensayos para la caracterización de materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.4.2. Nomenclatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 4.4.2.1. Clasificación de materiales ubicados en techos y paredes . . . . . . . . . . . . . . 82 4.4.2.2. Clasificación de materiales ubicados en suelos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.4.2.3. Clasificación de materiales usados como aislantes de tuberías . . . . . . . . . . . 83 4.4.2.4. Clasificación de cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.4.2.5. Clasificación de materiales usados en cubiertas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.4.3. Valores mínimos de reacción al fuego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4.4.3.1. Edificios “No industriales” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4.4.3.2. Edificios Industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4.4. Reacción al fuego de los principales materiales de construcción . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4.4.1. Materiales que no son necesarios ensayar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4.4.2. Otros materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.5 Justificación del comportamiento en cuanto a resistencia y reacción al fuego . . . . . . . . . . . 89 4.5.1. Justificación de la resistencia al fuego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.5.2. Justificación de la reacción al fuego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5. Comportamiento al fuego de las estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.2 Comportamiento del hormigón armado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.3 Comportamiento del acero estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 5.3.1. Protección pasiva en estructuras de acero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.4 Comportamiento de la madera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 5.5 Comportamiento de elementos no estructurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 6. Cuestionario115 6.1 Cuestionario Parte 1 (Capítilos 1, 2y 3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 6.2 Cuestionario Parte 2 (Capítulo 4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 6.3 Cuestionario Parte 3 (Capítulo 5). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

INTRODUCCIÓN

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1.- Introducción Desde el punto de vista de un Servicio de Bomberos es muy importante poseer unas nociones básicas sobre los elementos constituyentes de las edificaciones desde un punto de vista constructivo y funcional. Es por ello que la primera parte de esta sección se basa en describir cuales son elementos y materiales básicos que posee un edificio desde un punto de vista conceptual para después analizar los efectos que produce un incendio sobre los mismos. La resistencia al fuego de las estructuras es uno de los pilares básicos de la Seguridad Contra Incendios, las nuevas construcciones deben poseer al menos la resistencia al fuego que indica la normativa actual (Código Técnico de la Edificación CTE y Reglamento de Seguridad Contra Incendios en los Establecimientos Industriales RSCIEI) para poder garantizar la evacuación de las personas que están en su interior y poder aceptar unos niveles de riesgo aceptables. La normativa de construcción en España no ha obligado a realizar este protección contra incendios en algunas edificaciones hasta el siglo XXI por lo que encontramos un gran número de edificios que no poseen esta protección tan importante para las personas que se encuentran en su interior y para los bomberos que pueden realizar su trabajo en un posible incendio con una mayor seguridad. Para el personal operativo es importante tener unas nociones básicas de construcción para poder así evaluar los efectos de los incendios en las mismas. Como podemos comprobar en las siguientes lecciones intentaremos aclarar cuales son los elementos con funciones estructurales y cuales no, ya que en ocasiones no se tienen demasiado claros estos conceptos así como son los efectos de los incendios en los elementos con funciones estructurales. Con la descripción de los elementos constructivos que se realizara a continuación sólo queremos dar unos conceptos básicos sobre los elementos que entendemos más significativos en una edificación. El objetivo que pretendemos es mostrar cual es la influencia de las calorías en una estructura, para lo cual es fundamental conocer cuales son las características de la misma y cuales son los elementos que las sustentan.

Capítulo LOS EDIFICIOS

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2.1.- Principales elementos de un edificio. El CTE define un edificio como aquella “Construcción fija, hecha con materiales resistentes, para habitación humana o para albergar otros usos”. Para poder describir un edificio debemos comenzar explicando cuales son elementos que conectados configuran un edificio.

Los principales elementos de un edificio son los siguientes: 1) los cimientos, que soportan y dan estabilidad al edificio 2) la estructura, que resiste las cargas y las trasmite a los cimientos 3) los muros exteriores que pueden o no ser parte de la estructura principal de soporte y que forman el cerramiento o fachada del edificio. 4) las separaciones interiores, que también pueden o no pertenecer a la estructura básica. 5) los sistemas de control ambiental, como iluminación, sistemas de reducción acústica, calefacción, ventilación y aire acondicionado 6) los sistemas de transporte vertical, como ascensores o elevadores, escaleras mecánicas y escaleras convencionales

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7) los sistemas de comunicación como pueden ser intercomunicadores, megafonía y televisión por circuito cerrado, o los más usados sistemas de televisión por cable 8) los sistemas de suministro de electricidad, agua y eliminación de residuos.

2.2.- Tipos de elementos estructurales La estructura de un edificio es según el CTE un “Conjunto de elementos, conectados entre ellos, cuya misión consiste en resistir las acciones previsibles y en proporcionar rigidez”. Por lo que por definición son aquellos elementos que transmiten las cargas que debe soportar un edificio para lo cual debe estar debidamente calculado y proyectado por técnico competente. Podemos diferenciar los siguientes elementos que configuran la estructura, los cuales debemos distinguirlos físicamente como: • • • • • •

Cimentaciones Pilares Vigas Jácenas Forjados y cubiertas Muros de carga

Cada uno de ellos posee funciones específicas dentro de una estructura, dentro de cada uno de estos elementos podemos encontrar diferentes configuraciones que dependerán de los condicionantes constructivos que posea la edificación.

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2.2.1.- Cimentaciones Es aquella parte del edificio encargada de transmitir al terreno las cargas del edificio, por lo que en función del terreno y de las solicitaciones a las que esta sometido tendremos diferentes tipos de cimentaciones en la construcción actual. La normativa española que regula el cálculo y ejecución de estos elementos es la Instrucción de Hormigón Estructural EHE 2007. • • • • • •

Zapatas Encepados Viga o zanja continua Losas Pilotes Muros pantalla

Zapatas, elementos de hormigón armado en forma de prisma o cubo, pueden ser aisladas o corridas, su tamaño y forma dependerán de las cargas a transmitir al terreno y de las características de este.

Encepados, como una pieza prismática que une las cabezas de un grupo de pilotes que trabajan conjuntamente . Como caso particular , pueden existir encepados de un solo pilote . El encepado sirve de base al soporte que descansa sobre el, de forma análoga a lo que seria una zapata aislada.

La transmisión de la presión al terreno al ser localizada en una zona origina un “bulbo” representado por un triángulo de 45º en el que las presiones van decreciendo uniformemente hacia abajo.

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En ocasiones es necesario excavar a una mayor profundidad (2-3m) e incluso rellenar con material de mejor resistencia, es lo que se denomina como pozos, muy similar a una zapata aislada pero a mayor profundidad.

Viga o zanja continua (zapata corrida), son elementos de hormigón armado en forma de viga (superficial 30-50cm de profundidad) o de zanja (más profunda 2-3m de profundidad) que se realizan para edificaciones que poseen estructura a través de muros de carga.

En construcciones antiguas, lo más habitual es encontrar mejoras del terreno con relleno y bases para el apoyo de los muros de carga fundamentales en este tipo de construcciones. Losas, son elementos de hormigón armado en forma de placa, su canto estará determinado por las acciones a transmitir. La transmisión de cargas al terreno se transmite a través de toda la superficie de la losa, se suelen utilizar en terrenos de poca resistencia pero uniformes.

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Pilotes, son elementos de hormigón, madera o acero que se introducen en la tierra de diferentes maneras (hincados o perforado) para encontrar zonas con resistencia apropiada, se utilizan por tanto en terrenos de poca resistencia.

Muros pantalla, son unos muros de hormigón armado que además de aguantar el peso del edificio nos sirven para cerrar el sótano, contener las tierras e impedir que entren en el citado sótano. Existen dos maneras de ejecutar estos muros o mediante la excavación a través de unos muros guía y posterior hormigonado y vaciado del solar o mediante la excavación y posterior hormigonado con encofrado del batache que como máximo deberá tener 4 metros de longitud.

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Ejecución Batache

Muro guía

Vaciado

2.2.2.- Pilares Son aquellos elementos verticales de sección reducida en relación con su altura. Su forma y tamaño dependerán fundamentalmente del material utilizado y las cargas a soportar. Se utilizan en estructuras tipo entramado (pórticos), su función es la de transmitir los esfuerzos que reciben los forjados y jácenas y transmitirlos hacia las cimentaciones que suelen ser zapatas.

Hormigonado

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2.2.3.- Vigas o viguetas Son aquellos elementos horizontales que transmiten los esfuerzos hacia otros elementos que pueden ser jácenas, muros de carga, pórticos... En las naves industriales las vigas que sujetan el cerramiento de cubierta se denominan correas. Existen algunas vigas que se utilizan para rigidizar la estructura (vigas de atado, cruces de San Andrés)

2.2.4.- Jácenas Las jácenas son vigas que recogen los esfuerzos transmitidos por otras vigas o viguetas que se apoyan en ésta.

2.2.5.- Forjados y cubiertas Forjados Forman el suelo o el techo de las edificaciones, si son en la última planta se denominan cubiertas. Están compuestos por un entramado de vigas y elementos sobre los que se colocan una serie de capas aislantes (asfálticas, acústicas, compresión,…)) y la solería (cerámica, mármol,..) o cubierta, de tal manera que puedan soportar la carga y a acciones para los que están diseñados. En función del tipo de material utilizado en la construcción de dispone de diferentes alternativas a la hora de ejecutar el forjado.

Podemos clasificar los forjados en: - Unidireccionales: el forjado posee vigas resistentes en una dirección. Entre las vigas se colocan en ocasiones unos elementos denominados bovedillas, los cuales son necesarios desde un punto de

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vista constructivo aunque no posean funciones estructurales. En construcciones antiguas encontramos ladrillos y bóvedas de ladrillos y yeso.

- Bidireccionales: el forjado posee vigas resistentes en dos direcciones perpendiculares. En este caso encontramos forjados compuestos por losas o forjados reticulares.

Los forjados deben estar diseñados para soportar su propio peso y la sobrecarga de uso para los que están diseñados. Si es una cubierta deberá estar preparado para soportar la lluvia y en función de la climatología la sobrecarga de nieve.

Cubiertas. Es el forjado de la última planta del edificio, en función de las condiciones estéticas o climatológicas de la zona en la que se haya se ejecutara de una manera u otra, así podremos encontrar: Cubiertas planas (con desniveles para la caída de agua): Su terminación varía en función de si la cubierta es o no visible y transitable, en cualquiera caso necesitara unas pendientes para las caídas de agua y una capa de impermeabilización. Cubiertas inclinadas, con una o más aguas: Formada por el forjado de cubierta, se construyen tabiquillos, sobre éstos los rasillones y después las tejas (planas, curvas,..).

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En algunos edificios de vivienda y en muchos de uso industrial se utilizan las cerchas o pórticos. La cercha esta formada por vigas (denominadas pares y tirantes) que forman triángulos, en los nudos de unión de las vigas de la zona superior se apoyan las correas, por lo que estas vigas sólo trabajan a tracción o compresión, en los apoyos por tanto sólo se transmiten esfuerzos de compresión. Existen diferentes disposiciones de las cerchas en función de la luz y de las cargas a soportar

En cambio el pórtico esta formado por dos vigas inclinadas (denominadas dinteles) sobre las que se apoyan directamente las correas y dos pilares. Además de poseer una función estructural sirven de cerramiento y compartimentación de la vivienda Los espesores de los muros se denominan en función de la anchura del o tizón del ladrillo así tenemos:

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2.2.6.- Muros de carga Elemento estructural vertical sobre el que se apoyan vigas y soportes. Suelen ser de hormigón armado, tapial, piedra, ladrillo o bloques de cemento.

Citara, media asta o medio pie Citarón, asta o un pie Asta y media o pie y medio Doble asta o dos pies

12 25 38 50

cm cm cm cm

Partes de un tabique o muro • Alfeizar: plano inclinado o repisa, formado en el hueco de las ventanas en su parte inferior, o sea, la coronación o remate del antepecho; su misión consiste en proteger el muro, por lo que se tendrá atención en solucionar su entrega con el marco de la ventana y el goteros al exterior para evitar regueros en la fachada. • Antepecho: parte de obra debajo de una ventana • Mocheta: ángulo interior de las aberturas de ventanas o puertas. • Jambas: parte lateral de las aberturas y elementos básicamente decorativos, sea de generatriz recta o curva. • Dintel: es el elemento estructural horizontal que sustituya la capacidad portante de la pared, donde existe un hueco. • Umbral: es la zona de transito o paso bajo de una puerta • Base: parte que corresponde a la superficie de apoyo, parte inferior del muro. • Coronación: dónde el muro termina, parte superior del muro.

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2.3.- Tipología de elementos no estructurales Son aquellos elementos que no soportan esfuerzos que provienen de la estructura del edificio, y por tanto, no lo sustentan, podemos distinguir principalmente: Escaleras Balcones Falsos techos Bovedillas Alfarjías Tabiques Fachadas Galerías de instalaciones Pretiles

2.3.1.- Escaleras Elementos que conectan diferentes plantas de un edificio, poseen una estructura que se adosa a la estructura principal del edificio. Los peldaños poseen una parte superior plana denominada huella y una vertical denominada contrahuella. Entre tramo y tramo de escalera se sitúa una zona para el giro denominada meseta.

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2.3.2.- Balcones Voladizos de la estructura que soportan una plataforma de uso transitable, se cierran hasta cierta altura con muros de fábrica, estructura de hierro forjado o acero. Cuenta con una serie de vigas en voladizo que soportan el peso de la plataforma que sobresale.

2.3.3.- Falsos techos. Suelen ser techos de escayola, pladur u otros cogidos al forjado mediante cañas u otros elementos de fijación, en ocasiones existen materiales de insonorización acústica muy inflamables además de cableado y tuberías de climatización. Podemos encontrar problemas ocultos de sectorización en el interior de estos falsos techos. Suelen ser muy frágiles ante la existencia de agua y calorías de un incendio.

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2.3.4.- Bovedillas Elementos que se colocan entre vigas o viguetas, no soportan esfuerzos estructurales. Únicamente sirven para sustentar la capa de compresión durante el proceso de ejecución de las obras. Posteriormente no tienen ninguna función estructural. Existen modelos de distintos materiales: hormigón, cerámica y poliuretano expandido. En incendios de interiores se resquebrajan y rompen con facilidad.

2.3.5.- Alfarjías Vigas de madera de escaso canto que sujetan a los ladrillos. En incendios de interiores en ocasiones se queman en su totalidad al poseer poca sección.

2.3.6.- Tabiques o paredes divisorias Formadas por ladrillos o paneles de pladur, separan diversas estancias no poseen función estructural se agrietan con facilidad ante movimientos estructurales. En incendios de interiores se agrietan con facilidad, su resistencia al fuego dependerá fundamentalmente de los materiales y el espesor con los que se haya realizado. Si dan al exterior se denominan cerramientos. Los ladrillos son piezas cerámicas, generalmente ortoédrica, obtenida por moldeo, secado y cocción a altas temperaturas de una pasta arcillos. Se emplea en albañilería para la ejecución de fábricas de ladrillo, ya sean muros, tabiques, tabicones, etc.

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Su forma es la de un prisma rectangular, en el que sus diferentes dimensiones reciben el nombre de soga, tizón y grueso, siendo la soga su dimensión mayor. Así mismo, las diferentes caras del ladrillo reciben el nombre de tabla, canto y testa (la tabla es la mayor). Por lo general, la soga es del doble de longitud que el tizón o, más exactamente, dos tizones más una junta, lo que permite combinarlos libremente. El grueso, por el contrario, puede no estar modulado.

Según su forma, los ladrillos se clasifican en: • Ladrillo perforado, que son todos aquellos que tienen perforaciones en la tabla que ocupen más del 10% de la superficie de la misma. Muy popular para la ejecución de fachadas de ladrillo visto. • Ladrillo macizo, aquellos con menos de un 10% de perforaciones en la tabla. Algunos modelos presentan rebajes en dichas tablas y en las testas para ejecución de muros sin llagas. • Ladrillo tejar o manual, simulan los antiguos ladrillos de fabricación artesanal, con apariencia tosca y caras rugosas. Tienen buenas propiedades ornamentales. • Ladrillo hueco, son aquellos que poseen perforaciones en el canto o en la testa, que reducen el volumen de cerámica empleado en ellos. Son los que se usan para tabiquería que no vaya a sufrir cargas especiales. Pueden ser de varios tipos: o o o

Rasilla: su grueso y su soga son mucho mayores que su tizón. Sus dimensiones habituales son 25 x 12 x 3 cm Ladrillo hueco simple: posee una hilera de perforaciones en la testa. Sus dimensiones habituales son 25 x 12 x 5 cm Ladrillo hueco doble: posee dos hileras de perforaciones en la testa. Sus dimensiones habituales son 25 x 12 x 9 cm

Como ya hemos comentado los ladrillos pueden en ocasiones formar parte de muros con funciones estructurales muy comunes por ejemplo en construcciones unifamiliares.

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2.3.7.- Fachadas Cerramiento exterior del edificio, especialmente el frente, pero también algunas veces los laterales y el contrafrente. Actualmente se suele colocar un doble tabique, en el interior (cámara de aire) se sitúa materiales con aislamientos térmicos (fibra de vidrio u otros). Podemos encontrar gran diversidad de materiales que cubren la fachada exterior de un edificio, los materiales que se utilizan deben ser resistentes a las condiciones climatológicas adversas durante el transcurso de los años. Actualmente el CTE impide el uso de materiales inflamables en estas fachadas. Desde el punto de vista arquitectónico es lo más importante del diseño de un edificio, y marca el carácter del resto de la construcción. Muchas fachadas tienen valor histórico, y se encuentran protegidas por un marco legal que impide su alteración

2.3.8.- Galerías de instalaciones Canalizaciones de instalaciones las cuales comunican varias plantas, se instalan en cámaras de fabrica de ladrillos, según la normativa actual se limita a 10 m o 3 plantas la sectorización de las mismas. Pueden estar cerradas por ladrillos en forma de pilar o atravesar plantas a través de cámaras de aire.

2.3.9.-Pretiles Pequeño murete que se instala en cubierta o terrazas, su función es impedir la caída de personas a la vía pública, si no poseen juntas de dilatación adecuadas suelen agrietarse con facilidad.

Capítulo LA ESTRUCTURA DE LOS EDIFICIOS

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La estructura de un edificio es aquella parte del mismo capaz de soportar las cargas que sobre ella actúan, como veremos existen diferentes cargas que debe soportar un edificio las cuales se transmitirán al mismo de diferentes maneras. Es muy importante conocer además de las partes que componen la estructura de un edificio los materiales que se han utilizado en la misma, ya que como veremos cada uno tiene sus propias cualidades intrínsecas. El paso del tiempo degradara a cada una de las partes del edificio y a su estructura de una manera diferente por lo que el estudio de los materiales que lo forman cobra una gran importancia.

3.1.- Esfuerzos a los que están sometidas las estructuras de los edificios. En función de la dirección, sentido y posición en la que se encuentre el esfuerzo tendremos diferentes tipos de esfuerzos en un elemento estructural, así podemos diferenciar:

3.1.1.- Esfuerzos axiales (tracción y compresión) Son aquellos esfuerzos que se realizan en la dirección longitudinal del elemento estructural, es decir en la dirección de su eje principal. Cuando aplicamos dos fuerzas intentando acortar el elemento, es decir, reducir su longitud, hablaremos de compresión. De un modo más científico, diríamos que un elemento está sometido al esfuerzo de compresión cuando actúan sobre él dos fuerzas que poseen: - la misma dirección (sobre una misma línea); - sentido contrario, son convergentes. Es decir, están dirigidas hacia un mismo punto.

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La forma del elemento (su sección y su longitud) influye en el comportamiento a compresión de un elemento, concretamente el factor denominado esbeltez. La esbeltez es la relación que existe entre la longitud del elemento y la superficie que hay en un corte perpendicular (sección recta). Si un elemento es muy largo con relación a la sección, cuando intentemos comprimirlos, se arqueará, es decir, pandeará. A este efecto se le denomina pandeo La tracción es lo contrario a la compresión: intentar "estirar", alargar un elemento. Por lo tanto, lo definiremos como el resultado de la actuación de dos fuerzas tales que tienen: - la misma dirección (sobre una misma línea); - sentido contrario, son divergentes; es decir, están dirigidas hacia el exterior. Pensemos en los puentes colgantes o en los que están sostenidos por cables (tensores o tirantes). Dichos elementos están sometidos a tracción

3.1.2.- Esfuerzos cortantes Son aquellos esfuerzos transversales que reciben los elementos estructurales, tienden a seccionar el elemento, la rotura más usual es en el apoyo. Esta solicitación tangencial se da cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas iguales, con la misma dirección y sentido contrario. Dichas fuerzas están situadas en el mismo plano o en planos muy próximos. Un claro ejemplo de secciones situadas a esfuerzo cortante son los apoyos de vigas sobre pilares. Como ves en la ilustración, el pilar ejerce una respuesta al peso que lleva la viga. Ambas fuerzas deben ser iguales y opuestas para que nos encontremos en una situación de equilibrio estático

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3.1.3.- Esfuerzos de flexión Son aquellos esfuerzos que reciben los elementos estructurales en sentido transversal, tienden a alabear la pieza.

Se denomina flecha a la máxima desviación que presenta una viga respecto a la horizontal.

3.1.4.- Esfuerzo de torsión Son aquellos esfuerzos que tratan de girar la pieza a través del eje longitudinal de la pieza. Esta solicitación se produce cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas iguales, con la misma dirección y sentido contrario. Dichas fuerzas están situadas en planos paralelos. No olvides que es una solicitación tangencial, es decir, las fuerzas o acciones que los originan están situadas en un plano de la sección.

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3.2.- Acciones que debe soportar un edificio Según el Código Técnico de la Edificación DB SE AE las cargas que debe soportar un edificio son: Acciones permanentes Peso propio: es el peso de los elementos estructurales, los cerramientos y elementos separadores, la tabiquería, todo tipo de carpinterías, revestimientos (como pavimentos, guarnecidos, enlucidos, falsos techos), rellenos (como los de tierras) y equipo fijo. Pretensado: aquellos esfuerzos que se generan en el hormigonado Acciones del terreno: son aquellos esfuerzos que se puedan transmitir a la estructura por parte de los movimientos de tierras (empujes, hundimientos,..). Acciones variables Sobrecarga de uso: es todo el peso que debe soportar la estructura debido a su uso (comercial, vivienda, residencial público,…) Viento: Son aquellas acciones que ejerce el viento sobre la estructura depende de la forma del mismo, altura, pendiente cubierta,… otro factor es la zona geográfica en la que se encuentra el edificio. Acciones térmicas: Los edificios y sus elementos están sometidos a deformaciones y cambios geométricos debidos a las variaciones de la temperatura ambiente exterior que generan tensiones y deformaciones en los mismos, será necesario estudiar los parámetros que la normativa exige en función de la zona geográfica. Nieve: es necesario prever la sobrecarga por la acumulación de nieve en el forjado, será necesario estudiar los parámetros que la normativa exige en función de la zona geográfica. Acciones accidentales Sismo: Es necesario prever la respuesta de un edificio ante un movimiento sísmico. Incendio: Los edificios deben estar preparados para resistir un incendio durante una serie de minutos para garantizar la seguridad del mismo. El Documento Básico de Seguridad contra Incendios (DB SI) del Código Técnico de la Edificación (CTE) establece en función del uso y del tamaño que posea un edificio cuales son los parámetros mínimos en este sentido.

Por lo que el proyectista deberá tener en cuenta todas estas solicitaciones que indica el CTE, para el cálculo estructural en las tablas que veremos a continuación se muestran los pesos propios de diferentes materiales de construcción y de algunos forjados (tablas CTE). Esta información es importante a la hora de poder calcular el peso necesario para poder apuntalar una estructura.

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3.3.- Tipología de estructuras 3.3.1.- Clasificación De una manera genérica podemos diferenciar tres tipos de estructuras en las edificaciones: Tipo entramado: formado por pilares y forjados que distribuyen las cargas. Los elementos de sustentación vertical están formado por pilares que transmiten las cargas que les transmiten los forjados y jácenas a las cimentaciones. Estos pilares y jácenas forman los denominados “pórticos”, a este tipo de estructuras se le denomina también con este nombre. Actualmente es el tipo de estructura más utilizado para las edificaciones tipo bloque de vivienda.

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Tipo muros y techos: formado por muros de carga y forjados. Los elementos de sustentación vertical están formados por muros de carga resistentes, que transmiten las cargas que les transmiten los forjados y jácenas a las cimentaciones. Esta tipología de estructura se ha utilizado en la inmensa mayoría de construcciones antiguas, en la actualidad se sigue utilizando para edificaciones tipo unifamiliar o chalet.

Tipo cerchas: formado por pilares y cerchas o pórticos para crear grandes luces. Los elementos de sustentación vertical son pilares que transmiten la carga que les transmiten los pórticos o cerchas, los cuales reciben los esfuerzos de las correas que sujetan la cubierta y en algunos casos de las vigas carrileras de los puentes grúas. Se suelen utilizar fundamentalmente este tipo de estructuras para edificaciones tipo nave industrial.

A la hora de describir una estructura además de conocer su tipología estructural y materiales utilizados es muy común el uso del término crujía. Se denomina crujía al espacio comprendido entre dos muros de carga, dos alineamientos de pilares (pórticos), o entre un muro y los pilares alineados contiguos. Constructivamente es cada una de las partes principales en que se divide la planta de un edificio. Se denomina primera crujía a la situada más próxima a la fachada, numerándose correlativamente hacia el interior de la edificación.

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3.3.2.- Materiales estructurales 3.3.2.1.- Hormigón 3.3.2.1.1.- Introducción El hormigón es un material muy utilizado en la construcción actual, se utiliza para el uso de cimentaciones, pilares, vigas, jácenas,… Soporta muy bien los esfuerzos de compresión y flexión no así el de tracción por ello es necesario el uso de armaduras metálicas para que absorban este tipo de esfuerzos. Es por ello necesario una estructura metálica formada por una serie de armaduras de acero las cuales otorgan a la estructura las propiedades necesarias para resistir los esfuerzos para los que esta diseñado, es cuando el hormigón es denominado hormigón armado. El canto de la viga, losa, pilar o muro de hormigón armado dependerá de los esfuerzos que deberá absorber la estructura. El hormigón es un material que prácticamente no se degrada con el tiempo, se comienza a utilizar a principios del s. XX .

3.3.2.1.2.- Características El hormigón, resulta de la mezcla de uno o más conglomerantes (generalmente cemento) con áridos (grava, gravilla y arena), agua y, eventualmente, aditivos y adiciones. El cemento se hidrata en contacto con el agua, iniciándose complejas reacciones químicas que derivan en el fraguado y endurecimiento de la mezcla, obteniéndose al final del proceso un material con consistencia pétrea. Los aditivos se utilizan para modificar las características básicas, existiendo una gran variedad de ellos: colorantes, aceleradores, retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, etc. Es un material profusamente utilizado en la construcción. Propiedades físicas Se indican valores aproximados. • Densidad: en torno a 2.350 kg/m3 • Resistencia a la compresión: de 200 a 500 kg/cm2 (15 a 50 MPa) para el hormigón ordinario (según EHE 2007). • Resistencia a la tracción: proporcionalmente baja. • Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente. • Tiempo de endurecimiento: 24 a 48 horas, la mitad de la resistencia máxima, en una semana 3/4 partes y en 4 semanas prácticamente la resistencia total. • Hay que resaltar que el hormigón se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatación, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, además el hormigón, recubriéndolo, protege al acero de la oxidación.

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FLECHAS ADMISIBLES RECOMENDADAS PARA VIGAS DE HORMIGÓN ARMADO (Art. 50 EHE)

3.3.2.1.3.- Elementos estructurales de hormigón Puesta en obra Antes de su fraguado el hormigón tiene una consistencia plástica, o fluida, y se adapta a la forma del recipiente que lo contiene. Para su puesta en obra se utilizan moldes, denominados encofrados, los cuales se retiran posteriormente, generalmente; si permanecen, formando parte del conjunto, se denominan "encofrados perdidos". Usos corrientes Es un material con buenas características de resistencia ante esfuerzos de compresión. Sin embargo, tanto su resistencia a tracción como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracción o cortante sean muy bajas. Para superar este inconveniente, se "arma" el hormigón introduciendo barras de acero, conocido como hormigón armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracción con las barras de acero. Es usual, además, disponer barras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares. Los intentos de compensar las deficiencias del hormigón a tracción y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del siglo XX, la del hormigón armado. Posteriormente se investigó la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera deliberada y previa al fraguado del hormigón de la pieza estructural, desarrollándose las técnicas del hormigón pretensado y el hormigón postensado. Así, introduciendo antes del fraguado alambres de alta resistencia tensados en el hormigón, este queda comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgirían para resistir las acciones externas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy ventajoso en muchos casos. Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto límite elástico, dado que el fenómeno denominado fluencia lenta anularía las ventajas del pretensado. Pilares de Hormigón Elementos verticales resistentes de sección cuadrada, rectangular o circular, el espesor del canto de estas vigas dependerá de las solicitaciones que deben soportar. Es necesario el uso de armaduras de hormigón para la absorción de esfuerzos de tracción y cortante, las armaduras deberán ser atadas por cercos o estribos. Para la ejecución de estos elementos es necesario el uso de encofrados.

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Forjados de hormigón. Están compuesto por una serie de vigas de hormigón dispuestas de tal manera que transmitan los esfuerzos al resto de las estructura. En función de la dirección en la que están colocadas las vigas en el forjado podemos tener:

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- Unidireccionales: el forjado posee vigas resistentes en una dirección.

- Bidireccionales: el forjado posee vigas resistentes en dos direcciones perpendiculares.

Forjado de placas

Forjado reticular

Existen dos opciones de forjados utilizando viguetas o vigas de hormigón como elemento sustentador.: Vigueta armada pretensada (castilla): Son vigas prefabricadas (con las armaduras de acero tensadas) en talleres que se colocan en obra apoyadas sobré jácenas o muros de carga, para soportar la solería se colocan bovedillas y se vierte el hormigón. Encima del conjunto se coloca un mallazo de armaduras y una capa de hormigón denominada capa de compresión.

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Vigueta prefabricada: En este caso las vigas traen las armaduras vistas (y no tensadas) después se colocan las bovedillas junto con la capa de compresión y el mallazo. Según su constitución se clasifican en: - Forjados de viguetas resistentes con bovedillas y relleno de senos.

Forjados de viguetas resistentes con bovedillas y rellenos de senos. - Forjados de semiviguetas con bovedillas y relleno de senos

Forjados de semiviguetas con bovedillas y relleno de senos

- Forjados de semiviguetas en celosía

Forjados se semiviguetas en celosía. - Forjados de viguetas dobles

Forjados de viguetas dobles.

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En este tipo de forjado justo encima del mallazo de reparto es necesaria una capa de hormigón (en muchos casos hormigón aligerado) una capa denominada “capa de compresión”.

Como ya hemos comentado con anterioridad existen fundamentalmente en este tipo de forjados dos tipos de vigas de hormigón las prefabricadas y las pretensadas. Existen también pórticos de hormigón utilizados en naves industriales, en las que las correas (vigas de cubierta) también pueden ser de hormigón. Jácenas de Hormigón: son vigas de hormigón que soportan los esfuerzos transmitidos por los forjados.

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Losa Armada: Son placas de hormigón armado.

Reticulares o bidireccionales: Son losas de hormigón aligeradas para conseguir mayores luces. En el encofrado se utilizan unos casetones de poliestireno o fibra para aligerar la estructura, existen uno espesor mínimo para los nervios de 12mm para la resistencia al fuego.

Las cimentaciones en general son todas de hormigón armado, como ya hemos descrito anteriormente en función de los esfuerzos que deba soportar la estructura y de las condiciones del terreno encontraremos diferentes opciones a la hora de ejecutarla.

En ocasiones podemos encontrar edificaciones con estructuras mixtas, en las que se utilizan hormigón y acero.

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Las características de las vigas y los métodos de cálculo para las estructuras de hormigón vienen fijadas en la EHE 2007 (Instrucción de Hormigón Estructural).

3.3.2.2.- Acero 3.3.2.2.1.- Introducción El acero es un material muy utilizado para la estructuras del edificio ya que su uso y transformación es más antiguo que el del hormigón. Las uniones de los perfiles y vigas se solían realizar a través de remaches, posteriormente apareció el proceso de soldadura que agilizó y abarató el proceso.

3.3.2.2.2.- Características Comúnmente se entiende por acero la aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2.1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar —a diferencia de los aceros—, se moldean. Existen aleaciones de acero que le dan características especiales como los aceros inoxidables (con un porcentaje de cromo de 10%) o los aceros al silicio. Propiedades físicas del acero Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas: • Su densidad media es de 7.850 kg/m3. • Resistencia característica desde 2.350 Kg/cm2 a 5.500 kg/cm2 (según CTE DB SE-A clasificación UNE EN 10 025). • En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. • El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1510 ºC, sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 ºC. • Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 ºC. • Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres. • La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables. • Posee una alta conductividad eléctrica. • Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Se puede soldar con facilidad.

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FLECHAS ADMISIBLES PARA VIGAS DE ACERO

3.3.2.2.3.- Elementos estructurales metálicos Las estructuras metálicas son en su mayoría de tipo entramado, formadas por pilares, jácenas y vigas unidas mediante un proceso de soldadura. Como ya hemos descrito, el acero es un material muy soldable, existen actualmente una amplia gama de soluciones tecnológicas para este proceso. Existen también otro tipo de estructuras tipo pórtico muy utilizado para naves industriales formado por pórticos metálicos o cerchas, sobre los que se apoyan las correas metálicas. Con este tipo de forjados se consiguen grandes luces, sobre los pilares se suelen en muchos casos apoyar las vigas carrileras de los puentes grúas. Para rigidizar la estructura es necesario que existan al menos en dos pórticos unas cruces de San Andrés para los movimientos de la estructura horizontales Vigas y Pilares metálicos: son elementos metálicos con diferentes formas normalizadas denominadas perfiles (UPN, IPN, HEB,…) que poseen características estructurales diferentes en función de la forma y tamaño que posean. En ocasiones se unen a través de procesos de soldaduras (utilizando unas chapas denominadas platabandas) creando perfiles de mayor resistencia estructural.

La construcción de estructuras de acero implica por una parte la unión de las piezas y por otra el alzado de ellas para ser colocadas en el lugar especificado. La conexión de las piezas es de especial cuidado ya que deben garantizar el comportamiento como un sistema estructural; estas conexiones pueden ser hechas mediante soldaduras, pernos o remaches.

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Las características y métodos de cálculo de las estructuras de acero vienen determinados en el CTE SEA (Seguridad Estructural-Acero).

Forjados metálicos: Se disponen una serie de vigas entre las cuales se introducen bovedillas para cubrir los huecos existentes entre viga y viga en edificaciones tipo vivienda. En edificaciones industriales se suelen utilizar paneles nervados (omega,..) sobre los que se hormigona directamente. Sobre el conjunto es necesario colocar un mallazo de armaduras metálicas y una capa de compresión para repartir las cargas. Encima se coloca nivelada la solería. Dadas las características de las vigas metálicas estos forjados son unidireccionales.

3.3.2.3.- Madera 3.3.2.3.1.- Introducción La madera es uno de los primeros materiales de construcción usados por el hombre. Es un material complejo, con unas propiedades y características que dependen no sólo de su composición sino de su constitución (o de la manera en que están colocados u orientados los diversos elementos que la forman). El cómo están ordenados estos elementos nos servirá para comprender mejor el comportamiento, algunas veces poco lógico (aparentemente) de este material.

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En primer lugar se ha de recordar que la madera no es un material de construcción, fabricado a propósito por el hombre, sino que es un material obtenido del tronco y las ramas de los árboles cuya finalidad es la de facilitar el crecimiento y supervivencia de este elemento vegetal. No obstante, es el material estructural menos usado en nuestro país, donde el acero y el hormigón armado suponen un porcentaje altísimo en edificación. En construcciones del siglo XIX y anteriores, si es muy usado como solución en forjados. Por el contrario, existen países, como Estados Unidos, donde la edificación con estructura de madera es muy habitual, por lo que incluso las técnicas usadas en extinción de incendios en interiores difieren enormemente de las utilizadas en España.

3.3.2.3.2.- Características. Su buena resistencia, su ligereza y su carácter de material natural renovable constituyen las principales cualidades de la madera para su empleo estructural. El material es fuertemente anisotrópico, ya que su resistencia en notablemente mayor en la dirección de las fibras que en las ortogonales de ésta. Sus inconvenientes principales son la poca durabilidad en ambientes agresivos, que puede ser subsanada con un tratamiento apropiado, y la susceptibilidad al fuego, que puede reducirse sólo parcialmente con tratamientos retardantes y más efectivamente protegiéndola con recubrimientos incombustibles. Los ambientes húmedos y la falta de ventilación degradan de una manera sustancial la madera fundamentalmente en los apoyos (cabezas) provocando lesiones de diversa gravedad. Las dimensiones y formas geométricas disponibles son limitadas por el tamaño de los troncos; esto se supera en la madera laminada pegada en que piezas de madera de pequeño espesor se unen con pegamentos de alta adhesión para obtener formas estructuralmente eficientes y lograr estructuras en ocasiones muy atrevidas y de gran belleza. La unión entre los elementos de madera es un aspecto que requiere especial atención y para el cual existen diferentes procedimientos. Las propiedades estructurales de la madera son muy variables según la especie y según los defectos que puede presentar una pieza dada; para su uso estructural se requiere una clasificación que permita identificar piezas con las propiedades mecánicas deseadas. Características físicas madera. - Densidad, la densidad de la madera se define como la relación entre su masa y su volumen, y es necesario referirla a un determinado contenido de humedad, generalmente el 12 %. La densidad de las maderas es muy variables, de forma particular las coníferas más utilizadas en la construcción tienen una densidad comprendida entre 400 y 550 kg/m3 y las frondosas entre 600 y 700 kg/m3. Según su densidad se pueden clasificar en: muy ligera, ligera, semipesada, pesada, muy pesada - Anisotropía, diferente el comportamiento de sus propiedades físicas y mecánicas según la dirección que se considere propiedades mecánicas sólo se habla de dos direcciones, la dirección paralela a las fibras (que coincide con la longitudinal) y la dirección perpendicular a las fibras.

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- Higroscopicidad, la madera es un material higroscópico que tiende a absorber o perder agua según las condiciones del ambiente (humedad relativa y temperatura del aire). De esta forma a cada estado ambiental corresponde un grado de humedad de la madera, llamado humedad de equilibrio higroscópico . - Conductividad térmica, los coeficientes de dilatación de la madera son muy bajos por lo que se puede decir que apenas se dilata y que es un gran aislante. - Resistencia a tracción y compresión, debido a la anisotropía de su estructura, a la hora de definir sus propiedades mecánicas se consideran la dirección perpendicular y la dirección paralela a la fibra. En este hecho radica la principal diferencia de comportamiento frente a otros materiales utilizados estructuralmente, como el acero y el hormigón. Las resistencias y módulos de elasticidad en la dirección paralela a la fibra son mucho más elevados que en la dirección perpendicular Para conocer las posibilidades estructurales de la madera es obligado analizar sus características mecánicas y compararlas con las de otros materiales. En la tabla se comparan los valores medios de las tensiones admisibles de la madera, hormigón y acero.

- Flecha máxima vigas:

Luz / 300 (cm)

3.3.2.3.3.- Elementos estructuras de madera Las características más comunes de edificaciones con madera son estructuras de tipo muros y techos. Los muros de carga suelen ser de tapial o de piedra, las jácenas y las vigas transmiten los esfuerzos a estos. La madera por tanto se utiliza como elemento estructural para vigas, alfarjías y jácenas (descritas con anterioridad todas ellas) muy utilizadas en construcciones antiguas y presentes en la mayoría de los cascos antiguos. En cubiertas a dos o más aguas podemos encontrar estructuras de celosías y cerchas de madera. Existen también edificaciones tipo entramado de madera pero no son tan comunes, se suelen realizar en este sentido casetas de prefabricado y pequeñas edificaciones. Las características y métodos de cálculo para las estructuras de madera vienen reflejados en el CTE SEM (Seguridad Estructural-Madera).

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Forjados de Madera: En función de cómo se disponen las vigas de madera encontramos diferentes opciones en la construcción describimos las más utilizadas: - Ladrillo por tabla: Formado por vigas de madera y ladrillos, en dirección perpendicular a estas se colocan por encima otras de menor sección y sin carácter estructural denominadas alfarjías las cuales sujetan los ladrillos sobre los cuales se coloca la soleria.

- Otra disposición en este tipo de forjado es cuando no se colocan alfarjías y se dispone de unas vigas de menor sección denominadas parigüelos que sostienen directamente los ladrillos, su distancia entre ejes por tanto es la soga del ladrillo.

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- De Bóvedas: Formado por vigas de madera, las bovedillas se forman con ladrillos cogidas con yeso entre viga y viga, las cuales sujetan la soleria.

Capítulo INCENDIOS EN EL INTERIOR DE LOS EDIFICIOS

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4.1.- Inicio, desarrollo y propagación de un incendio Como en el caso del origen de cualquier incendio, deben concurrir los elementos integrantes del triángulo del fuego: combustible, comburente y reacción en cadena. En el interior de los edificios, sea cual sea la actividad a la que se dediquen, siempre existen elementos combustibles y comburente (oxígeno procedente del aire que nos rodea), por lo que el origen del incendio siempre proviene de la existencia de una fuente de ignición que libere la cantidad mínima de energía de activación para iniciar la reacción de combustión. Por ello las mejoras preventivas que las normativas van aportando en la construcción de edificios van encaminadas a la potenciación de dos aspectos: • Controlar la existencia de fuentes de ignición en las cercanías de elementos combustibles, reguladas en las normativas relativas a la implantación, funcionamiento y mantenimiento de las distintas instalaciones existentes en los edificios (instalaciones eléctricas, gases combustibles, diversas instalaciones industriales,…) • Controlar la existencia de materiales fácilmente inflamables en puntos críticos, para evitar tanto el posible inicio de un incendio como la propagación del mismo. No obstante, estas medidas que tienden a aminorar el número y los daños generados en los incendios, sólo están presentes en los edificios construidos en las últimas tres décadas, e incluso en edificios modernos son defectuosas por efecto de la falta de mantenimiento, mala ejecución o diseño. Además estas medidas no pueden contrarrestar en muchas ocasiones las negligencias o mal uso de equipos o instalaciones, o la intencionalidad del incendio.

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Cuando a pesar de todas las precauciones se produce la ignición de un elemento combustible en el interior de un edificio, y no es controlado en los instantes iniciales, se produce una propagación del mismo, a través de la combustión los elementos susceptibles de arder que se encuentren alrededor del foco, generándose gases y humos calientes. Esta producción va aumentando exponencialmente de manera que la propagación va siendo cada vez más rápida. La velocidad de propagación depende de la geometría del lugar, la ubicación de los elementos combustibles, la disipación térmica hacia el exterior del edificio, el aporte de comburente, etc. Todo ello hace que el incendio pueda progresar, autoextinguirse o generar una combustión súbita generalizada. Del mismo modo, la propagación del incendio es habitual que también se lleve a cabo a través del movimiento de humos y gases calientes que circulan a través del edificio, tanto por movimientos naturales de los mismos, como por el paso de estos a través de instalaciones de climatización, galerías de instalaciones, etc, lo cual puede producir distintos focos relativamente alejados y sin una localización fácil de los mismos. En otras ocasiones no se produce una propagación del incendio en sí, pero sí de sus efectos, de manera que se producen rápidas circulaciones de humos a lo largo del edificio, si no existen elementos de protección pasiva que lo impida, produciéndose situaciones de grave riesgo para la salud de las personas que se encuentren en el inmueble. Para controlar estas propagaciones, la protección pasiva del edificio trata de confinar el incendio y sus efectos dentro de un perímetro (sector de incendio) limitado por elementos constructivos con características específicas en cuanto a su resistencia al incendio. Estos elementos deben estar clasificados según unos ensayos que aseguren este comportamiento, sometiéndolo a los efectos de un incendio hipotético, según una curva temperatura tiempo que simula un incendio en interior.

4.2.- La Seguridad contra Incendios en los Edificios Para tratar de controlar los efectos anteriormente mencionados, los edificios deben estar preparados para soportar y confinar un incendio durante un tiempo determinado. Estas características constructivas proporcionan al edificio la denominada protección pasiva, es decir la que funciona por sí misma, sin necesidad de intervención humana. Es fundamental para garantizar la evacuación de los edificios, especialmente de los de mayor altura, ocupación y complejidad, en condiciones de seguridad, así como para la eficacia de la intervención de los servicios de bomberos. Como se ha comentado, todos los edificios, tienen una cierta protección pasiva, todos los elementos constructivos, desde los más modernos hasta los tradicionales tienen un comportamiento que soporta el incendio durante un tiempo determinado, pero no siempre es conocido a priori a la hora de actuar en un incendio estructural.

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Debido a esta falta de información existente, en muchas ocasiones, es necesario conocer al menos algunos conceptos básicos para poder trabajar de la manera más segura posible, y asumir únicamente los riesgos que sean necesarios. En principio los edificios que fueran construidos bajo las normativas de seguridad contra incendios en los edificios: NBE-CPI/81, NBE-CPI/82, NBE-CPI/91, NBE-CPI/96 y El Código Técnico de la Edificación, deben disponer de unas características determinadas en función de su uso, superficie, altura de evacuación, ocupación y otros parámetros, deben disponer de una resistencia estructural y de sectores de incendio. Estas características que se presuponen, no siempre se cumplen, debido al envejecimiento de los materiales, falta de mantenimiento, y en ocasiones porque no cumplió en su momento con los mínimos indicados en las normas de aplicación. Evidentemente, cuanto más reciente sea la construcción del edificio, en principio, mayores garantías de este cumplimiento y de conservación se presuponen. Otra garantía fundamental se da, si el edificio fue revisado por el Departamento de Prevención del Servicio de Bomberos, en su fase de proyecto y comprobado el cumplimiento por el mismo, e incluso revisado y visitado por personal operativo del SPEIS. Del mismo modo, existen muchos edificios, construidos antes de la entrada en vigor de cualquier normativa, y cuyas características de protección pasiva reales pueden ser totalmente desconocidas. Es por ello, que es necesario, no sólo conocer los requerimientos y clasificación actual de los materiales, como las características fundamentales de comportamiento de los principales elementos usados en la construcción. Antes de todo ello procederemos a aclarar y profundizar en algunos conceptos:

4.3.- Resistencia al Fuego Para poder caracterizar adecuadamente las estructuras y elementos constructivos en cuanto a su resistencia y estabilidad en caso de estar inmersos en un incendio estas deben acreditar que no pierden sus capacidades durante un tiempo adecuado. Por tanto, todos los componentes que tienen una función estructural (vigas, pilares, forjados, cubiertas,…) o compartimentadora (tabiques, puertas, ventanas, sellados,…) deben estar convenientemente caracterizados en cuanto a su resistencia al fuego. En el primer caso, los elementos estructurales, deben mantener su capacidad portante durante un tiempo determinado, de manera que no se produzcan fallos de sustentación o flechas (deformaciones) excesivas. En el segundo caso, debe evitarse durante un tiempo determinado la propagación del incendio a través de dicho elemento, comprobándose la integridad y el aislamiento térmico suficiente.

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Para poder justificar este comportamiento, ya sea del material que sea, debe ser ensayado y caracterizado, de manera que quede contrastada su capacidades durante un incendio, es decir que no existe riesgo de colapso de la estructura o fallo en la compartimentación del edificio en sectores de incendios. En función de la tipología del edificio, y su nivel de riesgo caracterizado por el tipo de uso, altura de evacuación y sentido de evacuación: ascendente o descendente, la normativa de aplicación, el Código Técnico de la Edificación y el Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales, indica unos requisitos mínimos que deben cumplirse para garantizar una evacuación segura del edificio y una intervención de los servicios de emergencia en las mismas condiciones.

4.3.1.- Ensayos y curva normalizada La resistencia al fuego de los elementos de construcción se define y evalúa mediante criterios normalizados, basados en las propiedades físicas de los elementos que están asociados a su resistencia al fuego. La norma UNE EN 1363-1, UNE EN 1363-2 y UNE 1363-3, proporcionan las características que deben cumplir los ensayos para caracterizar en cuanto a resistencia al fuego de los elementos constructivos, así como las características del horno de ensayo, curva de temperatura-tiempo que deben sufrir los elementos a ensayar, propiedades a medir, etc. De esta manera la resistencia al fuego de un elemento se expresa mediante una relación de propiedades físicas (criterios) junto con el tiempo mínimo en la que estas propiedades se conservan bajo la acción de un incendio tipo. El horno tendrá que sufrir un incremento de temperatura según la curva definida por la fórmula g=20+345 log10 (8t+1), lo cual representa la evolución de un incendio en interior, y por tanto las condiciones que deben ser soportados por los elementos constructivos.

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Además de esta curva, para casos especiales, existen otras que proporcionan simulaciones de otro tipo de incendios, y serían usadas únicamente en casos muy concretos en los que se determine suficientemente que estas condiciones se ajustan mejor a las condiciones que pueda sufrir el elemento constructivo en cada caso concreto:

A la hora de realizar el ensayo para caracterizar el elemento correspondiente se medirán diversos factores para comprobar el comportamiento en caso de incendio: Deformación Se medirá la deformación producida en elemento ensayado, con unos intervalos de 1 minuto, desde el principio del ensayo. En elementos que trabajan a flexión, es decir horizontales en carga (vigas, forjados,…) se medirá dicha deformación en el punto de máxima flexión hacia abajo, por ejemplo en el caso de una viga simplemente apoyada, sería en la fibra central inferior del mismo. En elementos verticales en carga, es decir que trabajan fundamentalmente a compresión (pilares, muros, tabiques,…), la deformación se medirá como el incremento o decremento sobre la altura original del elemento. De esta manera podrá comprobarse la falta de capacidad portante, cuando se supere una velocidad de deformación determinada o que se produzca una deformación excesiva que determine el fallo del elemento.

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Estos límites para los elementos en carga en flexión son:

Siendo L la distancia entre apoyos en mm, y d la distancia desde entre el límite de trabajo en compresión y tracción en la sección estructural en mm Y para los elementos en carga a compresión:

Siendo h la altura inicial en mm del elemento.

Integridad del elemento Para medir la integridad del elemento, es decir que no se produzcan deformaciones, pandeos u otros comportamientos similares que hagan posible la propagación del incendio a través de un elemento sectorizador, se medirán tres variables: • Ignición de un tampón de algodón por efecto de los gases calientes que pueden atravesar el elemento. • Paso de una galga de 6 mm de espesor en una apertura de un ancho de 150 mm, o paso de una galga de 25 mm de espesor en cualquier punto. • Presencia de llama sostenida en la cara no expuesta del elemento ensayado.

Aislamiento Térmico Se mide la capacidad de evitar la propagación del incendio a través de un elemento debido a la limitación de las temperaturas existentes en la cara no expuesta al incendio, siendo los valores máximos admisibles los siguientes: La temperatura media de la cara no expuesta no supere 140º la temperatura media inicial (antes de comenzar el ensayo) La temperatura de ningún punto de la cara no expuesta supere 180º la temperatura media inicial.

4.3.2.- Caracterización de los elementos de construcción en cuanto a su resistencia al fuego Tras la publicación del RD 312/05, el cual ha sido recientemente modificado por el RD 110/08, de 1 de febrero de 2008, la caracterización de los elementos de construcción cambia sustancialmente, al pasar de un sistema de clasificación nacional a uno igual para todo el ámbito de la Comunidad Europea. Hasta la entrada en vigor del mismo, la clasificación de los elementos en cuanto a resistencia al fuego era distinta para cada país de la Comunidad Europea. En España las características físicas por la que se clasificaban los elementos de construcción era la siguiente:

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• Estabilidad al Fuego (EF), lo que significaba que durante un tiempo determinado, el elemento mantenía su capacidad portante, es decir, que se garantizaba que la estructura no iba a colapsar total o parcialmente. • Característica de Parallamas (PF), lo que significaba que durante un tiempo determinado el elemento mantenía su capacidad portante, y además su integridad, es decir que no se deformaba para evitar la propagación del incendio debido al flujo de gases calientes al lado no expuesto. • Resistente al Fuego (RF), lo que significaba que durante un tiempo determinado el elemento mantenía, además de lo mencionado en los dos puntos anteriores, un grado suficiente de aislamiento térmico en la cara no expuesta al incendio. Un elemento se caracterizaba por tanto por las letras que simbolizan la característica correspondiente (EF, PF o RF) seguida por un número que indicaba el tiempo mínimo en minutos que cumplía con estos requisitos. Estos tiempos estaban normalizados y eran de 30, 60, 90, 120, 180 y 240 minutos. Ejemplos: Pilar de hormigón - EF-120 Puerta resistente al fuego - RF-60 Puerta de ascensor - PF-30 Como se acaba de indicar, esta clasificación, ha sido anulada por una más compleja y exhaustiva, en la que aumentan de manera significativa los valores medidos y las características exigibles a los productos de construcción. Con el sistema actual, la caracterización del producto queda reflejada en una codificación formada por letras y números, que proporciona mayor riqueza de información. Las características más importantes que pueden ser medidas son las siguientes: - Capacidad Portante, indicado por la letra R, se alcanza cumpliendo los requisitos de deformación y velocidad de deformación máxima anteriormente indicadas. - Integridad, indicado por la letra E - Aislamiento térmico, indicado por la letra I (I2, en el caso de puertas, en el que las características del ensayo son ligeramente distintas) - Atenuación de la radiación, indicado por la letra W, debiendo el elemento permitir el paso de una radiación inferior a 15 kW/m2 a su través. El cumplimiento de las características de aislamiento térmico (I) implica el cumplimiento de esta característica de atenuación de la radiación. - Acción Mecánica, indicada por la letra M, mide la capacidad del elemento para soportar un impacto tras el tiempo de ensayo, sin perjudicar sus características R, E ó I.

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- Cierre Automático, indicado por la letra C, proporciona una información adicional sobre el funcionamiento del cierre automático del elemento concreto, habitualmente una puerta. El sistema deberá funcionar sin necesidad de alimentación eléctrica, y se realizará un número de aperturas en función de la categoría de la misma. Tras ello, se realiza el ensayo para caracterizar el elemento.La clasificación va de C0 a C5, siendo esta última la más restrictiva, ensayándose tras 200.000 ciclos de uso. - Estanqueidad a humos, indicado por la letra S, indicándose la estanqueidad al paso de humos a su través, ya sea con humos a 20º C (Sa) o a 200ºC (S200) Otras características menos frecuentes son: G - Resistencia al fuego de hollín en chimeneas K - Capacidad de protección contra incendios de revestimientos de protección contra igniciones u otros daños F - Funcionamiento de extractores de humos mecánicos B - Funcionamiento de extractores de humos pasivos (exutorios) P - Continuidad de la señal eléctrica D - Durabilidad a temperatura constante de elementos como barreras de humos (En España se usará la D600, es decir, a 600º C) DH - Durabilidad según la curva temperatura/tiempo en elementos como barreras de humos La nomenclatura habitual sigue un formato como este:

Inicialmente una combinación de los valores R (Estabilidad), E (Integridad) y I (Aislamiento Térmico) ó W (Atenuación de la radicación) Un valor de tiempo durante el cual se cumplen las condiciones. Estos tiempos son normalizados y son los siguientes: 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240 ó 300 minutos Valores adicionales sobre resistencia a la acción mecánica (M), cierre automático (C ) ó estanqueidad a humos (S). En el caso de que no tenga ninguno de estos valores adicionales no aparecería ninguna letra. Posteriormente se puede añadir el tipo de curva temperatura-tiempo seguida en el ensayo. Si no se indica nada, la curva es la estándar, en caso contrario serían: IncSlow - Curva de calentamiento lento sn - Curva de fuego semi-natural ef - Curva de fuego exterior r - Temperatura constante (20º C, 200º C, 500º C ó 1.000º C)

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4.3.3.- Resistencia al fuego de los principales elementos de construcción La mayoría de los elementos constructivos deben estar caracterizados en cuanto a sus condiciones de resistencia al fuego. Gran cantidad de ensayos ya se encuentran disponibles, y son equivalentes a nivel europeo, no obstante la normativa que regula estos extremos está actualmente en desarrollo, por lo que algunas de las clasificaciones indicadas a continuación aún no disponen de norma publicada, estando en estado de prenorma ó aún no han sido aprobadas en España. Elementos portantes sin funciones de sectorización Elementos: Vigas, columnas, pilares, escaleras,… Nomenclatura actual: R Nomenclatura anterior: EF Elementos portantes con funciones de sectorización Elementos: Muros de carga, forjados, cubiertas Nomenclatura actual: REI, y en ocasiones especiales REI-M (sólo paredes) ó REW Nomenclatura anterior: RF Elementos no portantes, con o sin funciones de sectorización: Elementos: Particiones, Techos no portantes (*), Muros exteriores no portantes. Nomenclatura actual: EI, en ocasiones especiales EW ó EI-M Nomenclatura anterior: RF (*) En este caso debe indicarse además si el fuego está encima del techo (a - b), bajo el techo (a - b) o en ambos sentidos (a - b)

Elementos: Muros cortina(*) Nomenclatura actual: E, EI ó EW Nomenclatura anterior: No se contemplaban estos elementos. (*) En este caso debe indicarse además si el fuego es interior (i - o), exterior (o - i) o en ambos sentidos (o - i).

Elementos: Puertas resistentes al fuego Nomenclatura actual: EI2, E ó EW (Se le puede añadir la característica C de cierre automático) Nomenclatura anterior: RF ó PF Elementos: Puertas corta-humos Nomenclatura actual: S200 ó Sa. (También se puede añadir esta característica a una puerta resistente al fuego) Nomenclatura anterior: No se contemplaban estos elementos. Elementos: Conductos de instalaciones (*) Nomenclatura actual: EI ó E Nomenclatura anterior: RF (*) En este caso debe indicarse además si el fuego es interior (i - o), exterior (o - i) o en ambos sentidos (o - i), y si el ensayo en posición vertical (ve), horizontal (ho) ó ambos.

Elementos: Conductos para control de calor y humos Nomenclatura actual: EI, cuando atraviesan sectores de incendio (*) y E600 , cuando únicamente circulan por un sector.

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Nomenclatura anterior: No se contemplaban estos elementos. (*) En este caso debe indicarse además si el ensayo en posición vertical (ve), horizontal (ho) ó ambos y se puede añadir la restricción suplementaria de estanqueidad a humos (S)

Elementos: Compuertas sectorizadotas para conductos de control de calor y humos Nomenclatura actual: E ó EI Nomenclatura anterior: RF Elementos: Extractores mecánicos de control y humos Nomenclatura actual: F400 Nomenclatura anterior: No se contemplaban estos elementos Elementos: Barreras de humos Nomenclatura actual: D600 Nomenclatura anterior: No se contemplaban estos elementos Elementos: Exutorios pasivos de humos Nomenclatura actual: B600 Nomenclatura anterior: No se contemplaban estos elementos

4.3.4.- Requerimientos actuales en cuanto a resistencia al fuego 4.3.4.1.- Normativa de aplicación La normativa que regula la resistencia y la reacción al fuego en España data de principios de los años 80, no existiendo prácticamente ninguna normativa que regulara las condiciones de seguridad contra incendios de los edificios, salvo algunas ordenanzas municipales de finales de la década de los 70. La primera norma básica de la edificación, y por tanto de obligado cumplimiento, que regulaba estas condiciones, fue la NBE-CPI/81, a estas le siguieron la NBE-CPI/82, NBE-CPI/91 y NBE-CPI/96. En todas ellas se daban las condiciones, tanto de protección pasiva, como de protección activa de los edificios de diversos usos, pero dejando siempre fuera al uso industrial, el gran olvidado históricamente de la protección contra incendios. Este uso, finalmente quedó regulado en 2004 según el Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales. Además, la última revisión de la CPI fue anulada en 2006 por el Código Técnico de la Edificación, actual normativa de obligado cumplimiento para los edificios de uso no industrial. En ambos reglamentos, CTE y RSCIEI, se determinan por tanto las condiciones que deben cumplir los edificios en cuanto a su seguridad contra incendios, tanto desde el punto de vista estructural, como de sectorización, evacuación, uso de materiales en función de su combustibilidad, instalaciones de protección contra incendios, evacuación de humos, accesibilidad para bomberos, etc.

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4.3.4.2.- Valores mínimos de resistencia al fuego A la hora de determinar cuales son los valores mínimos de resistencia al fuego es necesario valorar el riesgo del edificio o la zona del mismo, de esta manera ponderando una serie de variables se determina que un mayor riesgo necesita una mayor protección contra incendios, tanto de protección activa, como pasiva. En primer lugar es necesario determinar el uso del edificio o zona del mismo: • Si el uso es industrial o un almacenaje de grandes dimensiones (carga de fuego almacenada superior a 3.000.000 MJ) los requerimientos serán según el Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales • Si el uso es: o Administrativo, incluyendo centros de salud ambulatorios o Comercial o Docente o Aparcamientos, de más de 100 m2 de superficie o Hospitalario, incluidas residencias geriátricas o De Pública Concurrencia o Residencial Público, es decir hotelero o Residencial Vivienda o Otros usos similares En estos casos, la normativa a aplicar sería el Código Técnico de la Edificación.

4.3.4.2.1.- Uso “no industrial” Si el uso que estamos estudiando es “no industrial”, es decir, que sea de aplicación el Código Técnico de la Edificación, las restricciones que deben cumplirse en cuanto a resistencia al fuego de elementos constructivos son las siguientes: • • • •

Se limita el tamaño máximo del sector de incendio, en función del uso. Se determina la resistencia al fuego mínima que tienen que tener los elementos sectorizadores Se determina la estabilidad al fuego mínima que tiene que tener la estructura. Se determinan la estabilidad y resistencia al fuego que tienen que tener la estructura y elementos delimitadores de locales de riesgo especial.

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4.3.4.2.1.1.- Sectores de incendio máximos

Estas superficies pueden duplicarse cuando estén protegidas con una instalación automática de extinción que no sea exigible. 4.3.4.2.1.2.-Resistencia mínima de los elementos sectorizadores

Particiones Los principales elementos sectorizadores son las paredes, suelos y techos. Los primeros pueden ser elementos no estructurales, conformados por cerramientos de diversos materiales.

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(1) EI 180, si h> 28 m Los tabiques de ladrillo son elementos con un gran comportamiento en el incendio, por lo que son fácilmente alcanzables los valores exigidos, como puede observarse en la tabla siguiente:

Cada vez más se está usando en mayor cantidad de edificaciones cerramientos de otro tipo de material (placas de escayola, planchas de diversos materiales con elementos aislantes en el interior,…) Estos elementos deben estar ensayados para garantizar los valores exigibles. Un fallo común en la sectorización, se produce cuando los tabiques no alcanzan el forjado superior, sino que “mueren” en el falso techo, creándose una comunicación entre sectores que no es observable a simple vista, y que puede producir propagaciones del incendio de manera totalmente inadvertidas.

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Puertas de paso Las puertas de paso entre sectores debe ser, en tiempo la mitad del elemento sectorizador que atraviesa. En el caso de que el paso de un sector a otro se haga a través de un vestíbulo, es decir, de dos puertas resistentes al fuego, situadas una a continuación de la otra, cada una de las dos puertas debe tener un tiempo de resistencia al fuego de al menos la cuarta parte del elemento sectorizador. Por tanto las características de las puertas deben ser: EI2 t/2-C5

ó

EI2 t/4-C5

Para poder garantizar la sectorización, las puertas deben estar cerradas en caso de incendio para ello se permiten dos soluciones: Si la puerta permanece habitualmente cerrada, debido al uso y funcionamiento del edificio, deberá disponer de un sistema de cierre automático, de manera, que tras su apertura la puerta retorne a su posición inicial, garantizando la sectorización. Si el hueco dispone de dos puertas, debe disponer de un selector de hojas de cierre que garantice que las dos hojas cierran en el orden correcto. En el caso en que la puerta tenga un uso intensivo, y por tanto, deba permanecer abierta deberá garantizarse la sectorización mediante un sistema de retenedores. Estos elementos soportan la o las puertas abiertas mediante un electroimán fijado a la pared. En caso de incendio, cuando la instalación de detección automática de incendios se activa, manda una orden a los retenedores magnéticos para que cese su funcionamiento, cerrándose la misma mediante el sistema de cierre automático. El sistema debe funcionar en caso de ausencia de energía eléctrica, por lo que en caso de fallo en el suministro, todas las puertas se cerrarían.

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Las puertas, a la hora de ser ensayadas deben serlo junto con su marco, de manera que el conjunto es el cumple con las condiciones de sectorización. Si se instalara una puerta sobre otro marco, las condiciones de integridad podrían variar, y no cumplir su función durante el tiempo requerido. Para conseguir estas condiciones de integridad, la mayoría de las puertas, disponen de un burlete perimetral constituido por un elemento intumescente, de manera que al aumentar la temperatura, aumenta su volumen, impidiendo el paso de gases calientes por las rendijas entre marco y puerta. También existen puertas con elementos acristalados. Del mismo modo, estos deben ser ensayados junto con la puerta. En muchas ocasiones, para conseguir las condiciones de aislamiento térmico, los cristales disponen de varias capas (vidrio laminado), entre los cuales se coloca un gel transparente. Este gel, al aumentar la temperatura se opaca, de manera que obstaculiza el paso del calor a su través, permitiendo alcanzar tiempos mayores de cumplimiento de las especificaciones de resistencia al fuego. Vidrios El uso de elementos vidriados para conseguir sectorizaciones, debe hacerse con sistemas similares a los indicados en el párrafo anterior, con la único inconveniente de que su coste es muy elevado. Paso de instalaciones Uno de los fallos más habituales que suele producirse en la sectorización de los edificios es el que se produce a través de las instalaciones, ya que a menudo no están bien ejecutadas o protegidas y el paso de humo y gases calientes de un sector a otro no es impedido. El paso de tubos, cables eléctricos, instalaciones de ventilación, conducciones de elementos fungibles (como el PVC), patinillos de instalaciones, etc, son los responsables en muchos casos de la gravedad de los incendios.

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Para evitar esta problemática, es obligatorio cerrar cualquier penetración en un elemento sectorizador que supere los 50 cm2. El elemento o material usado debe disponer al menos de la misma EI que el elemento sectorizador. En el mercado existen multitud de elementos que cumplen con estos requerimientos, entre los que se destacan: • Sellados para bandejas de cables

• Siliconas incombustibles

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• Collarines y anillos intumescentes para conductos fungibles

• Rejillas intumescentes

• Almohadillas intumescentes

Conductos de Ventilación Otro de los elementos de mayor peligrosidad en cuanto al posible fallo de la sectorización se da en los conductos de ventilación. Pueden darse tres casos fundamentalmente: • Que la instalación sirva para climatizar el edificio y circule por un único sector de incendio • Que la instalación sirva para climatizar el edificio y circule por varios sectores de incendio, atravesándolos. • Que la instalación sirva para evacuar gases y humos del incendio Climatización en un único sector En este caso no hay necesidad de cumplir ninguna prescripción en cuanto a las características de la instalación. Un incendio existente en el sector donde se encuentran los conductos no tendría riesgo de propagarse a otro sector a través de dicha instalación, ya que no lo atraviesa. No obstante, sería recomendable que caso de detectar un incendio, los ventiladores o extractores de la instalación pararan para evitar el movimiento de gases dentro del sector, generando flujos turbulentos que harían empeorar sensiblemente la visibilidad, aumentaría el área ocupado por los humos y se podrían producir otros focos de incendio más fácilmente.

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Climatización atravesando varios sectores En este caso existe un riesgo de propagación del incendio a los sectores adyacentes a través de los propios conductos, o si el paso del conducto de un sector a otro está mal ejecutado y existen rendijas o huecos por los que puede circular el humo y los gases. Para evitar esto se deben disponer elementos sectorizadores en el interior de los conductos, situados sobre el cerramiento que delimita los sectores. Estos elementos están conformados por una placa resistente al fuego que en condiciones normales se encuentra en una posición que posibilita el paso del aire, y en caso de incendio corta el hueco de paso, funcionando de manera automática en caso de detectarse humo en el interior del conducto. Mediante este sistema, aunque los conductos no resistan el incendio y se destruyan o deterioren, la sectorización queda garantizada. Al igual que en el caso contrario, y en este caso con mayor necesidad, en caso de incendio debe apagarse los sistemas mecánicos de ventilación o extracción.

Conductos para la evacuación de humos y gases En el caso de que exista una instalación para evacuación de humos en caso de incendio, como es habitual en garajes, la extracción no puede pararse en caso de incendio, ni puede obturarse los huecos de paso, es por ello que el sistema debe ser en sí resistente al incendio: • Los conductos deben resistir el fuego durante un tiempo determinado, (tanto en su interior, como en su exterior) habitualmente 90 minutos, que garantice las conducciones de gases al exterior y el no deterioro de las mismas, lo que supondría posibles fallos en la sectorización, por ejemplo al atravesar un conducto desde un garaje subterráneo hasta la última planta de un edificio de viviendas que hubiera sobre este. Los conductos habituales y existentes hasta hoy en día, de chapa, no cumplen con estos parámetros.

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• Los extractores deben ser capaces de mover gases calientes (a 400º C) durante 90 minutos • En el caso de existir impulsores de aire fresco del exterior, estos no tendrían que cumplir ningún requisito si se encuentran en el exterior del edificio, ya que no les podría afectar un posible incendio, y el aire que trasegarían siempre sería “frío”, al ser el procedente de la calle. Medianerías Los elementos medianeros entre edificios y entre sectores, deben cumplir una serie de características para conseguir una sectorización efectiva. No es extraño que en incendios en naves industriales adosadas se produzca una propagación del mismo de una nave a otra, cuando el muro medianero cumple con los requerimientos exigidos.

El problema está en que el fuego puede romper la cubierta de la nave (que no tiene que cumplir ninguna restricción en cuanto a resistencia al fuego) en la zona medianera, y alcanzando la cubierta de la siguiente nave, pudiéndose propagar fácilmente. Un caso similar puede ocurrir con un forjado que separe dos sectores. El incendio no atravesará el forjado, pero si puede salvarlo por la fachada, pasando desde una ventana en el sector inferior a otra en el superior que se encuentren demasiado cerca. Otra posible propagación puede darse, simplemente por radiación del calor producido en un incendio hacia otro sector o edificio que se encuentre demasiado próximo. Para contrarrestar estas situaciones, se deben cumplir las siguientes condiciones: • Las medianerías deben ser al menos EI 120 (120, 180 y 240, en caso industrial, en función del nivel de riesgo intrínseco)

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• En los encuentros de medianería con cubierta, al menos una franja de un metro de ancho debe ser EI 60, o que la medianería supere en 60 cm (100 cm, en el caso industrial) la cubierta

• En los encuentros de forjado con fachada, cuando el forjado separa un sector de otro, al menos una franja de un metro de ancho debe ser EI-60. Si se coloca una cornisa que dificulta la propagación del incendio, esta franja de un metro puede reducirse en la misma cantidad que sobresalga la cornisa.

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4.3.4.2.1.3.- Estabilidad al fuego de la estructura

Para cumplir con los requerimientos en cuanto a estabilidad al fuego de los elementos estructurales, los edificios habitualmente se diseñan con estructuras cuya R supere un cierto valor. También está permitido el estudio concreto del escenario del incendio mediante modelos de incendio parametrizados, teniendo en cuenta la posibilidad o no de fuegos únicamente localizados, otras curvas de temperatura/tiempo que se ajusten mejor a la realidad, el estudio de los materiales según los Eurocódigos, etc. En estos casos muy concretos, se puede tratar de demostrar que el incendio que realmente se produciría en un edificio concreto pueden ser menos virulentos que en el caso de la curva de temperatura/tiempo estándar, y por tanto que los requerimientos de la estabilidad al fuego de los elementos estructurales son menores. No obstante, este caso, habitualmente únicamente será estudiado y validado en edificios donde la ventilación, volúmenes y limitación de elementos combustibles disponibles en caso de incendio hace presumible un incendio sensiblemente menos peligroso que en los casos generales. Lo normal es que el edificio se considere suficientemente seguro si los forjados, vigas y pilares, es decir, los elementos estructurales principales alcanzan un valor mínimo, indicado en la siguiente tabla, en función del uso y la altura de evacuación del mismo.

En cuanto a los forjados (que pueden considerarse como suelo de una planta o techo de la inferior), deben cumplir las especificaciones del uso en que el que son considerados como techos, ya que, en caso de incendio, debido al movimiento ascendente de los humos y gases, sufrirán más las temperaturas por la acumulación de calor en las capas altas:

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Un caso especial es el de las cubiertas ligeras. Se considera que una cubierta es ligera cuando su carga permanente es inferior a 1 kN/m2 (100 kg/m2), no está prevista para servir como elemento de evacuación y su altura es inferior a 28 metros. En este caso, las cubiertas ligeras y sus soportes, podrán ser únicamente R 30 cuando su fallo no pueda ocasionar daños graves a los edificios próximos, no comprometa la estabilidad de plantas inferiores ni la compartimentación de los sectores de incendio. Es por ello que edificios con este tipo de cubierta (habitualmente estructuras metálicas de cerchas) proporciona una seguridad bastante limitada a los intervinientes, ya que se puede producir un desplome total o parcial del mismo en el transcurso de la intervención.

4.3.4.2.1.4.- Locales de riesgo especial

Dentro de los edificios existen zonas donde el riesgo de incendio, es más intenso que en el resto del mismo, ya sea por una mayor acumulación de elementos combustibles como por un mayor riesgo de iniciación del incendio. En estas zonas las exigencias son mayores que en el resto del edificio, y están tipificadas según las tablas que se indican a continuación. Además, es necesario cumplir con las prescripciones dadas por la reglamentación específica de cada una de las instalaciones que estén ubicadas en el edificio. En función de la caracterización hecha, el local se cataloga como de riego especial Bajo, Medio o Alto, debiendo cumplir una serie de prescripciones en cuanto a resistencia al fuego.

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Los locales especiales de uso comercial, son habitualmente almacenes. Estos deben catalogarse según la densidad de carga de fuego ponderada y corregida que viene recogida en el Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales, indicándose en este caso, en función de este valor, la superficie máxima que puede tener el local, en función de si dispone o no de instalación automática de extinción y de si la evacuación es en sentido ascendente, si por ejemplo el almacén se encuentra en un sótano, o descendente. Los condicionantes sobre la sectorización y resistencia estructural vienen resumidos en el siguiente esquema:

4.3.4.2.2.- Uso Industrial Si el uso del edificio es industrial o de almacenamiento sin actividad comercial es de aplicación el Reglamento de Seguridad contra Incendios en los Establecimientos Industriales. En este caso para obtener los valores de tamaño de sector máximo, resistencia al fuego de los elementos sectorizadores y la estabilidad al fuego de la estructura es necesario caracterizar el riesgo del establecimiento en función de su ubicación, de la carga de fuego y del riesgo de activación existente. 4.3.4.2.2.1.- Caracterización de los establecimientos industriales

En primer lugar el establecimiento industrial se cataloga en función de donde está ubicado en el edificio: TIPO A: Establecimiento ubicado en un edificio en el que existen otros establecimientos industriales o no industriales. Por ejemplo, un taller ubicado en los bajos de un edificio de viviendas o una nave adosada a otras cuando la estructura medianera es común a los dos establecimientos.

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TIPO B: Establecimiento ubicado en un edificio exclusivo, adosado a otros edificios o a una distancia inferior de 3 metros. En el caso de naves adosadas, están únicamente serán tipo B en el caso en que su estructura no sea compartida, es decir, los pilares medianeros no sean comunes a las naves anexas. Si la estructura es compartida (como en la fotografía superior), cada establecimiento industrial se clasificaría como tipo A.

TIPO C: Establecimiento ubicado en un edificio exclusivo, situado a más de 3 metros del edificio más próximo, ya sea industrial o no industrial

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Posteriormente se calcula su nivel de riesgo en función de la carga de fuego, la combustibilidad de los elementos existentes en su interior y el riesgo de incendio en función de cual sea la actividad que en él se desarrolla. Para el cálculo de la carga de fuego se puede optar por varias opciones: - Calculando la carga de fuego de todos los elementos combustibles existentes en el sector de incendio, es decir sumando la carga de fuego existente de cada tipo de combustible, multiplicado por un factor corrector en función de lo fácil o difícil es que este combustible salga ardiendo (combustibilidad), y luego todo multiplicado por otro factor que nos indica la peligrosidad de la actividad (Riesgo de activación):

QS = densidad de carga de fuego, ponderada y corregida, del sector, en MJ/m2 o Mcal/m2. Gi = masa, en kg, de cada uno de los combustibles (i) que existen en el sector (incluidos los materiales constructivos combustibles). qi = poder calorífico, en MJ/kg o Mcal/kg, de cada uno de los combustibles (i) que existen en el sector de incendio. Ci = coeficiente adimensional que pondera el grado de peligrosidad (por la combustibilidad) de cada uno de los combustibles (i) que existen en el sector de incendio. Ra = coeficiente adimensional que corrige el grado de peligrosidad (por la activación) inherente a la actividad industrial que se desarrolla en el sector de incendio, producción, montaje, transformación, reparación, almacenamiento, etc. A = superficie construida del sector de incendio o superficie ocupada del área de incendio, en m2. - Calculando la carga de fuego en función de las actividades industriales que se desarrollan en el sector de incendio, de una manera similar, sumando la carga de fuego que tiene cada actividad que se desarrolla en el sector, multiplicada por un factor corrector en función de la combustibilidad de los elementos en esta existentes y corregida nuevamente por el riesgo de activación de la actividad más peligrosa que se de en el sector (siempre que ocupe más del 10% de la superficie del sector):

QS = densidad de carga de fuego, ponderada y corregida, del sector, en MJ/m2 o Mcal/m2. qsi = densidad de carga de fuego de cada zona con proceso diferente según los distintos procesos que se realizan en el sector de incendio (i), en MJ/m2 o Mcal/m2. Si = superficie de cada zona con proceso diferente y densidad de carga de fuego, qsi diferente, en m2. Ci = coeficiente adimensional que pondera el grado de peligrosidad (por la combustibilidad) de cada uno de los combustibles (i) que existen en el sector de incendio. Ra = coeficiente adimensional que corrige el grado de peligrosidad (por la activación) inherente a la actividad industrial que se desarrolla en el sector de incendio, producción, montaje, transformación, reparación, almacenamiento, etc.

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- Calculando la carga de fuego para actividades de almacenamiento que se desarrollan en el sector de incendio:

QS = densidad de carga de fuego, ponderada y corregida, del sector, en MJ/m2 o Mcal/m2. qvi = carga de fuego, aportada por cada m3 de cada zona con diferente tipo de almacenamiento (i) existente en el sector de incendio, en MJ/m3 o Mcal/m3. Ci = coeficiente adimensional que pondera el grado de peligrosidad (por la combustibilidad) de cada uno de los combustibles (i) que existen en el sector de incendio. hi = altura del almacenamiento de cada uno de los combustibles, (i), en m. si = superficie ocupada en planta por cada zona con diferente tipo de almacenamiento (i) existente en el sector de incendio en m2. Ra = coeficiente adimensional que corrige el grado de peligrosidad (por la activación) inherente a la actividad industrial que se desarrolla en el sector de incendio, producción, montaje, transformación, reparación, almacenamiento, etc. Los valores de carga de fuego de las distintas actividades o de diverso materiales y riesgo de activación inherente a cada actividad industrial pueden obtenerse de las tablas indicadas en el propio reglamento (procedentes, a su vez, del método Gretener). El coeficiente que pondera la peligrosidad de los combustibles son los siguientes: Ci = 1,6 (Peligrosidad alta) • Gases licuados • Líquidos inflamables, con punto de inflamación inferior a 38º C • Sólidos con punto de inflamación inferior a 100º C • Gases inflamables • Productos que puedan auto inflamarse a temperatura ambiente • Ejemplos: Alcoholes, Barnices, Licores, Flúor, Gasolina, Hidrógeno,… Ci = 1,3 (Peligrosidad media) • Líquidos inflamables, con punto de inflamación inferior entre 38º C y 100º C • Sólidos con punto de inflamación inferior entre 100º C y 200º C • Sólidos que emiten gases inflamables • Ejemplos: Aceites lubricantes, Azúcar, Azufre, Café, Cartón, Caucho, Celulosa, Corcho, Madera, Paja, Papel, Tabaco, Tejidos, Gasoil,… Ci = 1,0 (Peligrosidad baja) • Líquidos inflamables, con punto de inflamación superior a 100º C • Sólidos con punto de inflamación superior a 200º C • Ejemplos: Amoniaco, Yeso, Cemento, Hormigón, Jabón, Lejía,…

Una vez calculado la carga de fuego ponderada y corregida, el nivel de riesgo viene graduado en Bajo (niveles 1 y 2), Medio (niveles 3, 4 y 5) y Alto (niveles 6, 7 y 8), según la siguiente tabla:

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Si el establecimiento consta de varios sectores, la carga de fuego pondera y corregida, se calculará sumando las cargas de fuego ponderada y corregida de cada uno de los sectores, proporcionalmente a al área que ocupa cada sector:

Pudiéndose entonces, calcular el nivel de riesgo del establecimiento completo.

Ejemplo de Cálculo Instalación industrial donde se elaboran y distribuyen productos terminados de artículos de artesanía de madera. Consta de un solo recinto (750 m2) con tres distintos sectores de incendios: Primer sector: • Superficie construida: 500 m2 • Actividad: Almacenamiento de 20.000 Kg de madera en troncos y 5.000 Kg de madera en tablas. Segundo sector: • Superficie construida 150 m2 • Actividad: Elaboración y fabricación de las piezas de artesanía: Labores de serrado (20 m2) o o Tallado (100 m2) o Pulimentado (20 m2) Impregnación (10 m2). o Tercer sector: • Superficie construida 100 m2 • Actividad: Almacén de piezas terminadas (10 estantes, 0,5x5x3) y expedición de artículos a mayoristas( 5 estantes, 0,5x5x2).

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Primer sector: • Superficie construida: 500 m2 • Actividad: Almacenamiento de 20.000 Kg de madera en troncos y 5.000 Kg de madera en tablas.

Madera • qi = 16,7 MJ/kg (Tabla 1.4) • Ci = 1,0 (Sólidos con Tinf > 200º C) (Tabla 1.1) Actividad: Almacenamiento de Madera • Ra = 3,0 (Tabla 1.2)

Segundo sector: • Superficie construida 150 m2 • Actividad: Elaboración y fabricación de las piezas de artesanía: o Labores de serrado (20 m2) o Tallado (100 m2) o Pulimentado (20 m2) o Impregnación (10 m2).

Se toma el Ra mayor, siempre que la actividad supere el 10% de la superficie.

Tercer sector: • Superficie construida 100 m2 • Actividad: Almacén de piezas terminadas (10 estantes, 0,5x5x3) y expedición de artículos a mayoristas( 5 estantes, 0,5x5x2).

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Almacenamiento de madera • qv = 4.200 MJ/m3 (Tabla 1.2) • Ra = 3,0 (Riesgo Alto) (Tabla 1.2) • Ci = 1,0 (Sólidos con Tinf > 200º C) (Tabla 1.1)

Establecimiento: • Superficie construida 750 m2 • Cargas de fuego corregidas y ponderadas por sectores: o Sector 1 (500 m2) - 2.505 MJ/m2 o Sector 2 (150 m2) - 1.020 MJ/m2 o Sector 3 (100 m2) - 12.600 MJ/m2

NIVEL DE RIESGO:

Establecimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3.554 MJ/m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ALTO (6) Sector 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2.505 MJ/m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MEDIO (5) Sector 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.020 MJ/m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .MEDIO (3) Sector 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12.600 MJ/m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ALTO (7)

En función del nivel de riesgo del sector y del tipo de configuración del edificio, se disponen ubicaciones no permitidas, por entenderse que el riesgo no es admisible, así como tamaños máximos de sectores de incendio. En el caso industrial los sectores de incendio permitidos son mayores, por dos motivos, uno que la ocupación normalmente es menor, las personas conocen el lugar y la evacuación es más sencilla, y que el proceso industrial necesita a menudo mayores superficies para poder desarrollarse.

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No están permitidos sectores con los siguientes niveles de riesgo: • Configuración TIPO A o NRI Alto o NRI Medio, en plantas bajo rasante o NRI Medio, cuando la fachada accesible a bomberos sea inferior a 5 metros o Cualquiera si la altura de evacuación supera los 15 metros • Configuración TIPO B o NRI Alto (Nivel 8) o NRI Alto (Nivel 7), si la altura de evacuación supera los 15 metros o NRI Medio o Alto, cuando la fachada accesible a bomberos sea inferior a 5 metros o Cualquiera ubicada en segunda planta bajo rasante

4.3.4.2.2.2.- Sectores de incendio máximos

Los sectores máximos son los siguientes: (1) Si el sector está en la primera planta bajo rasante, la superficie máxima es de 400 m2. (2) Si la fachada accesible supera el 50% del perímetro, se puede multiplicar por 1,25 (3) Si se dispone de sistema de extinción automática, no exigible según las condiciones del establecimiento, se puede multiplicar por 2,00 (4) Si la actividad lo requiere, la superficie puede ser ilimitada, si se dispone de sistema de extinción automática y la distancia a cualquier posible edificación sea superior a 10 metros. (5) Si la actividad es de almacenamiento de materiales incombustibles (clase A) y todos los materiales de construcción empleados son de clase A, se puede aumentar la superficie a 10.000 m2.

4.3.4.2.2.3.- Estabilidad al fuego de la estructura

La estabilidad al fuego que debería disponer la estructura de los elementos portantes sería la siguiente:

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Estos valores de estabilidad coinciden con los valores de resistencia al fuego que deben disponer los elementos sectorizadores. Los valores de estabilidad estructural, que a priori parecen adecuados para garantizar, no sólo, una correcta evacuación, si no una intervención en condiciones de seguridad, no tendrán que cumplirse en gran cantidad de ocasiones. En el caso de que el establecimiento disponga de una cubierta ligera, cosa que se produce en multitud de ocasiones, ya que es la construcción típica industrial, tanto esta, como sus soportes (pilares), podrán disponer de una considerable reducción si cumplen con los siguientes preceptos: • • • •

No ser previstas para la evacuación El fallo de la cubierta no pueda producir daños a edificios próximos No se comprometa la estabilidad de plantas inferiores o la sectorización del edificio Se disponga de un sistema de extracción de humos, en el caso de nivel de riesgo intrínseco medio o alto.

Esta reducción también es de aplicación a las siguientes configuraciones: • Naves industriales (Tipo B o C) en planta baja • Naves industriales (Tipo B o C) entreplanta de una superficie máxima del 10% (20% en caso de riesgo bajo) y que pueda soportar el fallo de la cubiert • Naves industriales adosadas (Tipo A) en planta baja, se considerarán como B, a la hora de adoptar esta reducción. Además existe otra reducción adicional que puede ser aplicada a edificios de una sola planta con cubierta ligera, protegidos por una instalación de extinción automática y sistema de extracción de calor y humos, en la que los valores de estabilidad al fuego quedarían reducidos a:

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Por lo tanto, las naves de uso industrial, pueden tener una resistencia al incendio bastante limitada, como puede verse, incluso sin garantizar ni un solo minuto la resistencia al fuego. En este caso, y sobre todo, desde el punto de vista de la intervención, las exigencias de la normativa son bastante escasas, y las operaciones de extinción en incendios en naves de estructura de acero, deberán ser realizadas con todas las precauciones posibles, para evitar daños a los bomberos actuantes.

4.4.- Reacción al Fuego Otro aspecto a tener en cuenta, en cuanto a la seguridad contra incendios en los edificios, es la existencia de elementos combustibles en los mismos. Es fundamental, y así lo hace la normativa de aplicación, que esté limitada la ubicación de elementos que sean fácilmente inflamables en lugares de riesgo, o por donde discurrirá una posible evacuación. De esta manera se trata, de evitar no sólo que un posible incendio quede confinado y que la estructura resista, si no que el incendio tenga las mayores dificultades posibles de comenzar y progresar. Al igual que ocurre con la resistencia al fuego, existe una nueva nomenclatura, homogénea en la Comunidad Europea, que viene a sustituir a la que tradicionalmente existía y era únicamente válida en España. Hasta la entrada en vigor del RD 312/05, y la utilización de la nueva nomenclatura por parte del Código Técnico de la Edificación y el Reglamento de Seguridad contra Incendios en los Establecimientos Industriales, la nomenclatura usada era la conocida de M0, M1, M2, M3 y M4, que catalogaba los elementos combustibles desde incombustibles (M0) hasta muy combustibles (M4). Ahora, la nomenclatura varía, y se incluyen nuevas clasificaciones, como son la emisión de humos o de gotas inflamadas, así como si el elemento se encuentra ubicado en el suelo o en techos o paredes, con lo que la información es más amplia y completa. Únicamente se mantienen ensayos y clasificaciones antiguas en elementos que no son de construcción, como pueden ser telones, cortinajes y textiles suspendidos, mobiliario tapizado, carpas,… No existe una relación unívoca entre la clasificación anterior (M0, …, M4) y las “euroclases”, ya que los ensayos han variado, y se miden nuevos parámetros

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4.4.1.- Ensayos para la caracterización de los materiales A la hora de clasificar un material en cuanto su grado de combustibilidad, se realizan diversos ensayos, y valorando los resultados se caracteriza según la nueva clasificación de “euroclases”. Ensayo de No Combustibilidad (UNE-EN ISO 1182)

Proporciona la no contribución, o mínima contribución del material ensayado. Consiste en introducir en un horno a 750º C el material durante 30 minutos, comprobándose la pérdida de masa que sufre el material ensayado (¢m), la existencia o no de persistencia de llama, y el tiempo de su duración (tr) y el incremento de temperatura que se produce (¢T).

Ensayo de Calor de Combustión (UNE-EN ISO 1716)

Se mide el poder calorífico superior del producto, es decir, el máximo desprendimiento de calor del producto cuando se quema por completo.

Ensayo de Objeto Único Ardiendo (Single Burning Item) (UNE-EN ISO 13823)

Es un ensayo que no es aplicable a materiales que vayan a ser usados en suelos. Evalúa la contribución del material al desarrollo de un incendio, introduciendo una probeta del material, siendo afectada por una serie de quemadores durante un tiempo determinado, midiendo incluso la emisión de humos y de gotas inflamadas.

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Se miden los siguientes parámetros: • Calor emitido en los primeros 600 segundos (THR600s) • Velocidad de propagación del fuego (FIGRA) • Velocidad de propagación de humos (SMOGRA) • Emisión total de humos en los primeros 600 segundos (TSP600s) • Existencia de gotas o partículas inflamadas durante más de 10 segundos

Ensayo de pequeño quemador (UNE-EN ISO 11925-2)

Mide la inflamabilidad del material actuando una pequeña llama a 45º durante 15 o 30 segundos, en función del caso, midiendo que la progresión del fuego durante 20 o 60 segundos no supere 150 mm el punto de aplicación inicial.

Ensayo de comportamiento ante calor radiante (UNE-EN ISO 9239-1)

Únicamente se usa para materiales que vayan a ser usados en suelos. Durante 30 minutos el material, colocado horizontalmente, se ve expuesto a una placa radiante que se encuentra a 550º C, midiéndose el flujo de calor máximo que hace que no se propaguen las llamas, así como la velocidad de propagación de los humos.

En función de los valores obtenidos y de la ubicación del material en el edificio, los elementos se clasifican según su grado de combustibilidad, así como la emisión de humos y gotas inflamadas.

4.4.2.- Nomenclatura La clasificación según las euroclases se basa en una letra (A1, A2, B, C, D, E ó F) que indica el grado de combustibilidad creciente. Es decir, un producto A1 es incombustible, y uno E es muy combustible, quedando la F para productos que no deben cumplir ninguna especificación, y por tanto pueden ser altamente combustibles. En función de la ubicación del producto en el edificio, se añade un subíndice: • Sin ningún subíndice, para materiales ubicados en paredes y techos. • Subíndice FL, para materiales ubicados en suelos. • Subíndice L, para materiales de aislamiento ubicados en tuberías.

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Tras esto se añade información de emisión de humos y gotas inflamadas: • Emisión de humos: s1, s2 ó s3, de menor a mayor emisión de humos • Emisión de gota inflamada, d0, d1 ó d2, de menor a mayor emisión. Este término no se aplica a materiales ubicados en el suelo, ya que no tiene sentido.

4.4.2.1.- Clasificación de materiales ubicados en techos y paredes Clasificaciones posibles: A1 A2-s1 d0 A2-s1 d1 A2-s1 d2

A2-s2 d0 A2-s2 d1 A2-s2 d2

A2-s3 d0 A2-s3 d1 A2-s3 d2

B-s1 d0 B-s1 d1 B-s1 d2

B-s2 d0 B-s2 d1 B-s2 d2

B-s3 d0 B-s3 d1 B-s3 d2

C-s1 d0 C-s1 d1 C-s1 d2

C-s2 d0 C-s2 d1 C-s2 d2

C-s3 d0 C-s3 d1 C-s3 d2

D-s1 d0 D-s1 d1 D-s1 d2

D-s2 d0 D-s2 d1 D-s2 d2

D-s3 d0 D-s3 d1 D-s3 d2

E

E d2

F Valores de los ensayos: 4.4.2.2.- Clasificación de materiales ubicados en suelos

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Clasificaciones posibles: A1FL A2 FL-s1

A2 FL-s2

B FL-s1

B FL-s2

C FL-s1

C FL-s2

D FL-s1

D FL-s2

EFL FFL Valores de los ensayos:

4.4.2.3.- Clasificación de materiales para aislamiento térmico de tuberías Clasificaciones posibles: A1L A2 L -s1 d0 A2 L -s1 d1 A2 L -s1 d2

A2 L -s2 d0 A2 L -s2 d1 A2 L -s2 d2

A2 L -s3 d0 A2 L -s3 d1 A2 L -s3 d2

B L -s1 d0 B L -s1 d1 B L -s1 d2

B L -s2 d0 B L -s2 d1 B L -s2 d2

B L -s3 d0 B L -s3 d1 B L -s3 d2

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C L -s1 d0 C L -s1 d1 C L -s1 d2

C L -s2 d0 C L -s2 d1 C L -s2 d2

C L -s3 d0 C L -s3 d1 C L -s3 d2

D L -s1 d0 D L -s1 d1 D L -s1 d2

D L -s2 d0 D L -s2 d1 D L -s2 d2

D L -s3 d0 D L -s3 d1 D L -s3 d2

EL

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E L d2

FL

4.4.2.4.- Clasificación de cables En la modificación del RD 312/05, el RD 110/08, se añade a la clasificación en cuanto a combustibilidad, los ensayos y clasificación de los cables eléctricos. Esta clasificación, proporciona una información similar a la descrita anteriormente, pero en la actualidad ninguna normativa hace referencia a la utilización de estos cables, por lo que de momento no es obligatorio su uso, si bien, con el tiempo y la actualización de la reglamentación, se indicará cuando deberán ser usados. La clasificación consta inicialmente de una letra que proporciona el grado de combustibilidad, de menor a mayor (de menos combustible: Aca, B1ca, B2 ca y C ca, a más combustible. F ca, sin determinación de su comportamiento) Posteriormente se añade información sobre emisión de humos, emisión de gota inflamada y acidez de los humos: • Emisión de humos: s1, s1a, s1b, s2 ó s3, de menor a mayor emisión de humos • Emisión de gota inflamada, d0, d1 ó d2, de menor a mayor emisión. • Acidez de los humos: a1, a2 ó a3, de menor a mayor acidez. Si no se indica nada, no hay información al respecto. Esta nueva clasificación proporcionará mayor seguridad en uno de los elementos que en gran cantidad de ocasiones está inmersa en el origen de los incendios. Además, valora no sólo la combustibilidad, sino elementos incluso de mayor importancia como la opacidad de humos. Clasificaciones posibles: Aca B1 ca –s(1, 2 ó 3) d(0, 1 ó 2) a(1, 2 ó 3) B2 ca –s(1, 2 ó 3) d(0, 1 ó 2) a(1, 2 ó 3) C ca –s(1, 2 ó 3) d(0, 1 ó 2) a(1, 2 ó 3) Fca NOTA: Si no se aparece el término a1, a2 ó a3, no se hace referencia a la clasificación en cuanto a acidez de humos

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4.4.2.5.- Clasificación de materiales usados en cubiertas La normativa española, en este caso el Código Técnico de la Edificación, puede exigir que ciertos materiales que se encuentren en las cubiertas de los edificios cumplan con una clasificación en cuanto a combustibilidad. La clasificación en este caso tiene únicamente dos valores: • •

BROOF(t1) F

Un material entonces se clasificara como BROOF(t1) si cumple con un ensayo, que en este caso trata de valorar la resistencia a la ignición por pavesas.

4.4.3.- Valores mínimos de reacción al fuego Las exigencias en cuanto a reacción al fuego vienen determinadas en las mismas normativas que para el caso de resistencia al fuego. En ambos casos, edificios industriales y no industriales, se hace referencia a la nueva clasificación de “euroclases”. Como se comentó anteriormente, los requerimientos en cuanto a reacción al fuego tratan de que no se produzca el incendio y que caso de ocurrir progrese lentamente o no progrese hacia zonas “delicadas”. Los requerimientos en cuanto a resistencia al fuego son, por el contrario, medidas tendentes a minimizar los daños en un incendio ya declarado, es decir, confinación, garantizar evacuación e intervención segura. Por tanto las medidas en cuanto a utilización de materiales con combustibilidad controlada, son medidas de gran calado preventivo, y por tanto de gran importancia en la seguridad contra incendios en los edificios.

4.4.3.1.- Edificios “No industriales” En los edificios en los que es de aplicación el Código Técnico, es decir, prácticamente todas las edificaciones de uso no industrial, tienen que cumplir los siguientes requerimientos:

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Estos requerimientos son aplicables a las superficies que superen el 5% del total de la superficie de paredes o suelos del recinto considerado. En caso que ese material ocupe una superficie inferior, no sería necesario que cumpla ningún requisito, ya que se considere que su riesgo es pequeño debido a la poca cantidad de producto existente. Si el producto no cumple con estas características podrá protegerse con un elemento EI 30, como podría ser el caso de proteger un techo o una pared, por ejemplo de madera, que no cumpla con los requisitos exigidos, protegiéndose con placas ensayadas para esta resistencia al fuego. Además de sobre los elementos constructivos, en el Código Técnico de la Edificación se dan más restricciones en cuanto al uso de elementos combustibles: • Elementos textiles integrados en la edificación (carpas, cubiertas,…), deberán ser M2, según la UNE 23727:1990 • Mobiliario en edificios de pública concurrencia: o Los asientos fijos tapizados cumplirán con los ensayos UNE EN 1021-1, UNE-EN 1021-2, que tratan de simular el comportamiento del textil en presencia de un cigarrillo o una cerilla, cumpliendo con el requisito si lo soportan sin generar llama mantenida. o Los asientos fijos no tapizados, deberán ser M2, según la UNE 23727:1990 • Los textiles suspendidos (telones, cortinas,…) deberán ser clase 1, según la UNE-EN 13733 Para el caso de las fachadas, también es necesario cumplir una serie de requisitos para evitar una posible propagación a través de la misma. Por ello, los materiales que cubran más del 10% de la superficie de la fachada o de las cámaras ventiladas deben ser al menos de la clase B-s3 d2, en las siguientes zonas: • Toda la fachada, si su altura supera los 18 metros • Una franja de 3,5 metros, si la altura es inferior y dicha fachada es accesible, tanto desde la rasante exterior como desde una cubierta.

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Por último, en las zonas de cubierta situadas a menos de 5 metros (en proyección vertical) de cualquier fachada (del propio edificio o de otro), incluidas las caras superiores de los voladizos de más de 1 metro de longitud, cuya resistencia al fuego no sea EI 60 superior, deberá ser de la clase BROOF (t1), siempre que supongan más del 10% de dicha superficie. La misma clasificación (BROOF (t1) deberán disponer los lucernarios, claraboyas y cualquier otro elemento de iluminación o ventilación. 4.3.2.2.- Edificios Industriales Los materiales usados como revestimiento superficial deben ser, al menos: • • • • •

Suelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CFL-s1 Paredes y techos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .C-s3 d0 Lucernarios no continuos o instalaciones para eliminación de humo en cubierta . . . . .D-s2 d0 Lucernarios continuos en cubierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .B-s1 d0 Revestimiento exterior de fachadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .C-s3 d0

4.4.4.- Reacción al fuego de los principales materiales de construcción 4.4.4.1.- Materiales que no son necesarios ensayar Existen una serie de materiales de construcción, los cuales no son necesarios ensayar para obtener su clasificación, entre ellos, y de manera resumida destacan los siguientes: Incombustibles (Clase A1 y A1FL) • Arcilla • Perlita expandida • Vermiculita expandida • Lana mineral • Vidrio • Hormigón (en masa, prefabricado o armado) • Fibrocemento • Cemento

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• Cal • Áridos minerales • Hierro, acero, cobre y sus aleaciones, zinc y sus aleaciones, aluminio y sus aleaciones y plomo (salvo en forma finamente dividida) • Yeso • Morteros con agentes conglomerantes inorgánicos • Piezas de arcilla cocida • Piedra natural y pizarra • Terrazo • Etc. Placas de yeso laminado Las placas de yeso laminados, a veces denominadas de manera coloquial como pladur (como referencia a una marca comercial), está conformada por yeso y elementos celulósicos (cartón) que confiere sus propiedades resistentes. Cada vez más usadas en construcción, pueden clasificarse en función de sus características sin necesidad de ser ensayados, en función de su espesor, densidad, gramaje del cartón usado en el proceso de fabricación, como A2-s1 d0 ó B-s1 d0.

Tableros derivados de la madera La fabricación de tableros derivados de la madera está normalizada a nivel europeo, existiendo diversas normas UNE-EN que indican las características que deben tener. Debido a ese control existente en la fabricación, es posible determinar directamente en muchos casos la clasificación de estos productos, ya sea colocado en suelos o en paredes y techos. Prácticamente todos están encuadrados en la clase D-s2 d0, D-s2 d1 ó D-s2 d2, DFL-s1, E ó EFL Para comprobar cada caso concreto, sería necesario acudir a las tablas existentes en el RD 110/2008.

Maderas para uso estructural La madera estructural (con densidad superior a 250 kg/m3 y espesor mínimo de 22 mm) se clasifica como D-s2 d0.

Maderas laminadas encoladas La madera laminada encolada (con densidad superior a 380 kg/m3 y espesor mínimo de 40 mm) se clasifica como D-s2 d0. Suelos • Suelos de madera maciza de roble, haya y píceas (coníferas), con acabado superficialCFL-s1 DFL-s1 • Otros suelos de madera maciza • Parqué multicapa con capa superior de roble de 5 mm (mínimo) y acabado superficial CFL-s1

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• Otros parqués multicapa ó revesitimientos de suelo rechazado con madera y acabado superficial DFL-s1 • Revestimientos de suelos laminados, linóleos, revestimientos a base de policloruro de vinilo, ó de caucho EFL

Revestimientos murales de madera maciza Para revestimientos de madera maciza, con densidad superior a 390 kg/m3, la clasificación es D-s2 d0. Materiales de recubrimiento de cubiertas Se pueden clasificar como BROOF (t1), sin necesidad de ensayo los siguientes elementos: • Pizarras, tejas • Fibrocemento • Chapas metálicas perfiladas o planas

4.4.4.2.- Otros materiales El resto de materiales deberán acreditar sus características en cuanto a reacción al fuego mediante los correspondientes ensayos, por lo que no pueden darse valores concretos, ya que dependen del elemento comercializado concreto. Existen productos que pueden modificar sus características de reacción al fuego mediante la aplicación de aditivos, un ejemplo es el poliestireno expandido, que es usado a menudo en construcción, conformando las bovedillas de los forjados unidireccionales. Este material, el poliestireno expandido, es altamente inflamable, en su formulación primitiva, pero aplicándole un aditivo ignifugante en su proceso de fabricación, pudo clasificarse como M2 (según la anterior normativa). Con la actuales prescripciones de control de emisión de humos, esta bovedilla no cumplía las exigencias, por lo que existen ensayos que la clasifican como B-s1 d0, si se protege con un recubrimiento de yeso de un espesor concreto.

4.5.- Justificación del comportamiento en cuanto a resistencia y reacción al fuego 4.5.1.- Justificación de la resistencia al fuego Para justificar la resistencia al fuego de un elemento estructural o no estructural se pueden optar por varias opciones. Comprobación dimensional En el Código Técnico existen una serie de tablas en la que se dan valores de resistencia al fuego (R, EI ó REI) de diversos elementos constructivos, como son:

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• • • • • • •

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Pilares y muros de hormigón armado Vigas de hormigón armado Losas de hormigón armado Forjados bidireccionales de hormigón armado Forjados unidireccionales de hormigón armado Muros de fábrica de ladrillo Muros de fábrica de bloques de hormigón

En estos casos, simplemente con comprobar que las dimensiones proyectadas o ejecutadas están en valores más seguros que los indicados en las referidas tablas, para la resistencia al fuego requerida, quedaría comprobado y acreditado dichos valores mínimos exigidos. Métodos simplificados de cálculo En el Código Técnico de la Edificación se hace referencia a diversos sistemas de cálculo para determinar la resistencia al fuego de elementos estructurales, con los que se justificaría la estabilidad de la estructura durante un tiempo determinado. Estos métodos son complejos de aplicar, ya que deben ser usados por los ingenieros que diseñan las estructuras. Los distintos métodos simplificados (provenientes de los denominados “eurocódigos”) son los siguientes: • Resistencia al fuego de elementos estructurales de hormigón armado, mediante el sistema simplificado de la isoterma 500 (Punto 3 del Anejo C del CTE) • Resistencia al fuego de elementos estructurales de acero (Anejo D del CTE) • Resistencia al fuego de elementos estructurales de madera (Anejo E del CTE) Realización de ensayos Cuando no es posible justificar el cumplimiento de un elemento estructural, o no estructural (puertas, vidrios, conductos, elementos selladores,…) es necesario que sean ensayados para justificar su comportamiento. En el punto 2 del Anejo F del CTE se enumeran las normas de aplicación en el momento de publicación del CTE, para la obtención y clasificación de los materiales de construcción en cuanto a su resistencia al fuego. Respecto a los ensayos de resistencia al fuego es necesario saber lo siguiente: • Deben ser realizados por laboratorios acreditados por ENAC (Entidad Nacional de Acreditación). Por ello, aunque la nomenclatura sea europea, sólo será válido en el territorio nacional un certificado emitido por un laboratorio acreditado en España. En su página web (www.enac.es) se puede obtener más información de cual son esos laboratorios. • El certificado emitido tiene una validez de 10 años, por lo que el elemento en concreto debe pasar un nuevo ensayo, al menos cada década, para poder seguir siendo puesto en obra. • En el certificado, del cual se deberán siempre aportar todas las hojas perfectamente numeradas, deberá hacerse constar lo siguiente: o Laboratorio acreditado

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o o o o o o o o

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Fecha Solicitante del ensayo Ensayo solicitado y producto que va a ensayarse Normas aplicadas Descripción de las características del ensayo conforme a lo indicado en su normativa correspondiente Resultado de los ensayos Curvas y tablas resumen de los ensayos Especificaciones técnicas del material

4.5.2.- Justificación de la reacción al fuego Para justificar la reacción al fuego, el sistema es similar al de la resistencia. Marcado CE El marcado CE es un sistema instaurado en la Comunidad Europea para garantizar una calidad mínima de diversos productos o materiales que se comercialicen en Europa, en relación a condiciones de seguridad, respeto al medio ambiente, normalización, funcionalidad, etc. Para ello, se establecen a nivel de la Comunidad los productos que deben disponer OBLIGATORIAMENTE de marcado CE, y las fechas máximas en la que los estados miembros deben exigirla, junto con un periodo de coexistencia. Entre estos productos, están los productos de protección contra incendios, existiendo en la actualidad diversos elementos que tienen que disponer forzosamente de este marcado, como pueden ser: retenedores magnéticos de puertas resistentes al fuego, sistemas de extinción automático de incendios, detectores de incendio, hidrantes,… Mediante el marcado CE se acredita el cumplimiento de las normativas correspondientes y el procedimiento de fabricación y se dan valores de clasificación del producto en función de las diversas posibilidades existentes. Actualmente, no existe ningún producto que acredite su reacción al fuego mediante el marcado CE, no obstante, es previsible que en un futuro cercano empiecen a existir tales elementos. Una vez que ocurra esto, este tipo de productos deberán disponer obligatoriamente de dicho marcado, lo cual justificará su reacción al fuego. El marcado CE no tiene caducidad en el tiempo. Productos que no necesitan ser ensayados Los productos que no necesitan ser ensayados, son los indicados en el RD 110/08. Tal como se indicó anteriormente, estos elementos, simplemente cumpliendo con las dimensiones y especificaciones indicadas, se acredita la clasificación. Realización de ensayos

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En el caso de no cumplirse con los casos anteriores, debe acreditarse la reacción al fuego mediante un ensayo, realizado, igualmente por laboratorio acreditado por ENAC En el punto 1 del Anejo F del CTE se enumeran las normas de aplicación en el momento de publicación del CTE, para la obtención y clasificación de los materiales de construcción en cuanto a su reacción al fuego. En este caso, la duración de la acreditación de reacción al fuego, únicamente es por 5 años, debiendo disponerse de un ensayo de una antigüedad inferior para garantizar este comportamiento. El contenido del certificado es similar al de resistencia al fuego, sólo que finalmente únicamente se indica la clasificación del producto

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Capítulo COMPORTAMIENTO AL FUEGO DE LAS ESTRUCTURAS

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5.1.- Introducción En general todas las estructuras sufren deformaciones ante la presencia de un incendio debido a las características físicas del mismo. Desde la antigüedad muchos han sido los efectos devastadores de grandes incendios en edificaciones los cuales han destruido edificios de gran belleza estructural, barrios e incluso ciudades. El aumento de la temperatura de los elementos estructurales en los incendios se debe al flujo de calor por convección y radiación provocadas por la diferencia de las temperaturas de los gases calientes del ambiente en llamas y los componentes de la estructura. El flujo de calor por convección lo genera la diferencia de densidad entre los gases del ambiente en llamas. Los gases calientes son menos densos y tienden a ocupar la atmósfera superior, mientras que los gases fríos de densidad mayor tienden a moverse hacia la atmósfera inferior del ambiente. Ese movimiento genera el contacto entre los gases calientes y la estructura, dándose una transferencia de calor. La radiación es el proceso por el cual fluye el calor en forma de propagación de ondas desde un cuerpo a alta temperatura a la superficie de otro a temperatura inferior. La superficie caliente del elemento estructural genera un flujo de calor hacia el interior del elemento que lo está calentando. Esta última transferencia de calor se denomina conducción. El flujo de calor radiante y convectivo actúa también sobre los elementos de cierre (losas, paredes, puertas, etc.) que deben tener suficiente resistencia al fuego para impedir la propagación del incendio por conducción hacia fuera del compartimiento en llamas.

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La compartimentación del edificio es una medida fundamental de protección pasiva para evitar la propagación, minimizando así las consecuencias del incendio. El área máxima de compartimentación lo establece la normativa de obligado cumplimiento, actualmente en España esta normativa es el Código Técnico de la Edificación y El Real Decreto de Seguridad Contra Incendio en Establecimientos Industriales. La resistencia al fuego es la propiedad de un elemento de construcción de resistir la acción del fuego durante un determinado período de tiempo, manteniendo la seguridad estructural, la estanqueidad y el aislamiento.

Desde el punto de vista del Servicio de Bomberos es muy importante conocer las deformaciones y comportamiento que tienen las estructuras en un incendio ya que debemos trabajar en el interior de las mismas. Como hemos visto los incendios en el interior de las edificaciones poseen muchas variables como pueden ser carga térmica, ventilación (huecos existentes), tiempo,.. todas ellas deberán ser evaluadas para garantizar la seguridad del operativo. Debemos conocer dos conceptos muy importantes a la hora de evaluar los efectos de un incendio en una estructura que son la temperatura crítica y la carga crítica. Suele denominarse temperatura crítica aquella en la que la capacidad mecánica del elemento estructural desciende por debajo de la necesaria para soportar las cargas que actúan sobre él.

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En contraposición, carga crítica es la que puede soportar un elemento estructural a una determinada temperatura y de acuerdo con el cuadro de capacidades mecánicas que presenta a esa temperatura. La temperatura crítica y la carga crítica por tanto dependerán de las características que posee la estructura y de la carga que soporta la misma. La intervención de los Bomberos en un edificio dañado por un incendio se compone de tres tareas consecutivas: 1.- Reconocimiento de los signos externos de las lesiones del edificio. 2.- El diagnostico de la gravedad de las lesiones. 3.- La puesta en práctica de las medidas correctoras provisionales de emergencia que sea preciso. El objeto de la intervención de los Bomberos en un edificio dañado por un incendio es doble: - Salvaguardar la vida de las personas, ya se trate de habitantes del inmueble dañado, habitantes de los inmuebles vecinos, o a transeúntes. - Prevenir daños materiales, tanto en el edificio dañado como en los colindantes Como hemos visto existen fundamentalmente tres tipos de materiales que se utilizan en las estructuras, vamos a estudiar cuales son los comportamientos de las mismas en incendios.

5.2.- Comportamiento ante el fuego de estructuras de hormigón armado La diferencia fundamental a la hora de diferenciar el comportamiento del hormigón frente los otros materiales es su baja conductividad térmica, lo que origina que aunque haya elevadas temperaturas en las caras externas de las vigas de hormigón en su interior la temperatura es muy inferior. Por lo que cuando un elemento estructural de hormigón armado es sometido a la acción accidental de fuego, durante un cierto tiempo el hormigón esta actuando de protector de la armadura de acero, impidiendo la llegada al mismo de altas temperaturas. El hormigón es un material incombustible su reacción al fuego (según el RD 110/2008) es A1. El hormigón comienza a perder su capacidad mecánica a los 380ºC a partir de los 400ºC su pérdida de resistencia oscila entre un 15-25% y a los 800ºC pierde totalmente su resistencia a la compresión su debilitamiento será aún mayor a medida que se vaya enfriando. Si lo comparamos con el acero pretensado (armaduras) la pérdida de resistencia del hormigón es mucho menor ya que cuando el hormigón sufre pérdidas del 35% el acero llega a perder el 70% de su capacidad resistente.

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Los principales efectos del fuego en el hormigón armado, podrían resumirse en: - Pérdidas de adherencia entre las armaduras de acero y la capa de hormigón que las recubre. La existencia de huecos provoca que las altas temperaturas lleguen con facilidad a las armaduras de acero como ya hemos comentado este material posee una conductividad térmica alta que provoca que se caliente la armadura en su totalidad lo que provoca a su vez una dilatación de la armadura que agrieta el hormigón. Podemos observar este proceso cuando observamos tras la extinción del incendio la aparición de grietas y fisuras en el hormigón. - Pérdida de espesor del recubrimiento del hormigón, debida al efecto spalling o desprendimiento por explosión del hormigón. Este efecto es debido al cambio de estado del agua intersticial existente en el hormigón, la cual al pasar a fase vapor provoca un aumento de presión originando el inicio de los desprendimientos. Por tanto, el efecto spalling consiste en la caída violenta o no, de trozos y piezas de hormigón de un elemento constructivo expuesto a altas temperaturas y a grandes incrementos de la misma.

- Reducción de la resistencia del hormigón cuando su temperatura supera los 380ºC durante períodos prolongados. - Reducción de la resistencia de las armaduras de acero cuando la temperatura supera los 250ºC. - Daño o destrucción de las juntas y sellados, lo que en determinadas estructuras puede conducir al colapso.

El hormigón posee una resistencia al fuego muy superior a las estructuras metálicas el cálculo de la misma viene reflejado en el CTE DB SI Anejo C. En grandes incendios debemos pensar que el hormigón aunque aparentemente no presente lesiones externas puede haber sufrido una importante pérdida de capacidad mecánica y su colapso puede ser inminente. Además como hemos visto la armaduras de acero habrán perdido su funcionalidad por lo que la estructura no podrá soportar los esfuerzos de tracción.

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Cuando existen incendios de interior en edificaciones con forjados de viguetas y bovedillas durante el desarrollo de un incendio podemos observar como lo primero que se resquebraja y rompe son las bovedillas ya sean cerámicas o de hormigón, provocando su caída al suelo. Posteriormente el hormigón comienza a disgregrarse perdiendo sección, las armaduras de acero saltan a la vista y comienzan a doblarse por el efecto de la temperatura que se acumula en las zonas cercanas al forjado. Si el incendio progresa podemos llegar a encontrarnos forjados en los que prácticamente las viguetas de hormigón han desaparecido y el forjado aguanta con la capa de compresión por lo que no posee resistencia estructural ninguna.

No obstante, es necesario remarcar, que la caída o rotura de las bovedillas cerámicas no indica en absoluto la pérdida de resistencia del forjado, ya que estos elementos no tienen ninguna función estructural. Para hacernos a la idea de las resistencias típicas de los elementos estructurales del hormigón armado, se presentan a continuación, las tablas de resistencia al fuego de estos elementos según el Código Técnico de la Edificación:

Pilares y muros de hormigón armado

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Vigas de hormigón armado y forjados unidireccionales

Losas macizas y forjados unidireccionales

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Forjados bidireccionales

5.3.- Comportamiento al fuego del acero estructural El acero es un material incombustible pero con una gran conductividad térmica, como metal que es posee electrones libres, lo que puede propagar el calor fácilmente a través de elementos construidos con este material (vigas, columnas, paneles, etc.) originando a continuación nuevos focos térmicos que expanden el área de calor a una nueva combustión. La reacción al fuego del acero estructural (según RD 110/2008) es A1. Aún cuando el acero funde entre 1.300 º C y 1.400º C, mucho antes de llegar a este punto, pierde su resistencia, reduciéndose a la mitad al llegar a los 500 º C , el calor lo dilata con gran facilidad, a esta temperatura, el acero estructural pierde dos tercios de su resistencia inicial y en proporción al aumento y dirección de la carga a la cual es sujetada, comenzando por pandear y ceder, con el consiguiente arrastre del resto de los elementos portantes de la construcción. Esta última temperatura, denominada temperatura crítica del acero, depende de la composición concreta de cada acero y normalmente está en torno a los 500º C, pero existen aceros con temperaturas críticas de 600º C o más. Por todo ello debemos recordar que un incendio origina en una estructura metálica: - Pérdida importancia de su capacidad mecánica, por lo que la estructura comienza a no se capaz de soportar los esfuerzos para los que esta dimensionada. - Dilatación de la propia estructura metálica, que genera una serie de tensiones sobre apoyos y demás elementos estructurales. - Posible colapso de la estructura. Que un elemento estructural de acero alcance la temperatura crítica en un tiempo determinado depende, además de factores que consideraremos fijos (carga de fuego, aberturas, etc.), de la superficie que expone al fuego y de la sección o espesor del perfil, denominándose factor de forma a la interrelación entre ambos.

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Por este motivo, piezas de gran sección se muestran más estables que piezas de poca sección, como suelen ser las cerchas, vigas de celosía, etc. Es por ello que en incendios de naves con estructura tipo cercha comprobamos que su resistencia al fuego (cuando la misma no esta protegida) es muy inferior a la que posee una estructura similar pero tipo dintel o pórtico.

En un incendio cuando se alcanza altas temperaturas el acero se dilata, si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.

A igualdad de sección, la absorción de calores más lenta en perfiles tubulares o en cajón que en secciones abiertas. La dilatación producida por la elevación de temperatura en elementos lineales puede contribuir al derrumbe o colapso de la estructura en tiempos muy pequeños, especialmente si se compara con estructuras de otros materiales, especialmente del hormigón armado.

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Es por ello que se hace necesaria la protección de estructuras metálicas debido a su baja resistencia ante el fuego, podemos comprobar la resistencia al fuego de un perfil metálico siguiendo los cálculos reflejados en el CTE DB SI D.

5.3.1.- Protección pasiva en estructuras de acero Cuando los requerimientos de estabilidad y resistencia al fuego son altos, o se usan materiales que no tienen características especialmente óptimas en caso de verse inmersas en un incendio, es necesario proporcionar una protección adicional a los elementos estructurales que así lo requieran. Habitualmente, la protección estructural más usada es la que se aplica sobre perfiles de acero, al ser este el elemento de construcción que peor comportamiento tiene en caso de verse afectado por la temperatura. El acero, que a temperatura ambiente tiene un comportamiento mecánico excelente, comienza a perder sus facultades al elevarse la temperatura. A partir de 250º C, las propiedades de resistencia y de elasticidad empiezan a verse afectadas, perdiéndose capacidad portante y empezando el material a plastificar, es decir, a deformarse permanentemente. Una vez alcanzada la temperatura crítica (depende de cada tipo de acero, pero habitualmente en torno a los 500º C), la capacidad portante es prácticamente despreciable. Esto unido a la excelente conductividad térmica del acero, hace que en muy poco tiempo, estructuras aparentemente “indestructibles”, fallen como consecuencia de esta falta de capacidad portante y de las deformaciones producidas, todo esto potenciado por al elevado coeficiente de dilatación térmica de este material. Además de para el acero existen otros tipos de protección que se aplican sobre el resto de elementos estructurales. Por ejemplo, es común proteger el hormigón para alcanzar valores más altos de resistencia al fuego en túneles u otras infraestructuras donde un posible incendio puede durar más tiempo del habitual. La protección estructural pretende, en cualquier caso, evitar o retardar en lo posible que el calor afecte a la estructura, y haciendo por tanto, que esta no pierda sus características resistentes. En función de cual sea el material usado, el sistema de protección es distinto. Existen materiales que son altamente aislantes, como las placas o los morteros, y existen otros, como las pinturas intumescentes, que al aumentar su temperatura se expanden, generando una especie de espuma, muy aislante, que hace retardar el aumento de la temperatura del acero protegido. La elección de un sistema u otro depende de varios factores: • El grado de exposición al incendio que tiene la estructura (masividad) en relación a su masa. • El valor de protección que se necesite alcanzar, ya que, por ejemplo, con pinturas intumescentes difícilmente se pasa de una protección de 60 minutos. • El acabado estético que se quiera dar

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Masividad Para conocer cual es la resistencia o estabilidad al fuego de una estructura, un factor determinante es como de expuesta está esta al incendio. Evidentemente, un pilar que se encuentre en el centro de una habitación está más expuesto al incendio, que uno que se encuentre en una esquina, ya que el primer caso, recibiría aporte calórico del incendio por los cuatro lados, mientras que el que se encuentra en la esquina únicamente por dos, lo que el primero se calentaría más rápidamente, y por tanto perdería su capacidad portante antes que el segundo. Otro factor importante es la sección del elemento estructural. Si por ejemplo tenemos dos pilares cuadrados en el centro de una habitación, uno con el doble de sección que el otro, aunque a los dos el calor le afecte por las cuatro caras igualmente, el de doble sección tardaría más en calentarse, comportándose mejor que el segundo. Ambas características: grado de exposición, y cantidad de material resistente se valoran con un factor denominado masividad o factor de forma. La masividad, es simplemente la relación existente entre la superficie de elemento estructural expuesta al fuego y el volumen del elemento estructural. También es habitual que se exprese como la relación de perímetro de un perfil expuesto al incendio y la sección de dicho perfil.

Por ejemplo, si quisiéramos conocer la masividad de un perfil HEB-300, que se encuentre en mitad de una habitación, es decir, que un posible incendio le afectaría por sus cuatro lados, se haría así:

Dimensiones: - b - 300 mm - h - 300 mm - t - 11 mm - T - 19 mm - Sección - 149 cm2

En el caso en que la disposición del perfil fuera otro, y las caras expuestas fueran como en las siguientes figuras, a la hora de calcular la masividad, el perímetro expuesto que habría que contabilizar es el marcado únicamente, ya que sería a través del cual recibiría el calor generado en el incendio.

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En el caso en que el perfil se proteja con un elemento tipo placa, el perímetro expuesto no sería el del propio perfil, sino el de la placa, ya que en este caso, esa zona sería a través de la cual el perfil absorbería el calor del incendio. Evidentemente, en este caso la sección sería, al igual que en los casos anteriores, la del perfil metálico, sin incluir los elementos de protección, como podrían ser las placas:

Además de poder calcular estas masividades existen tablas publicadas en las que se puede determinar directamente la masividad que nos interese en cada caso:

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Como puede observarse, cuanto más baja sea la masividad, mejor será el comportamiento de la estructura en caso de incendio. Por el contrario, una masividad alta, significa que el perfil perderá rápidamente sus propiedades resistentes en caso de incendio.

Resistencia al fuego del acero sin proteger Para determinar cual es la resistencia al fuego de una estructura de acero sin proteger, se puede calcular mediante una fórmula que, en función de la masividad y de la temperatura crítica del acero usado, nos indicará cual es el tiempo en que alcanzará tal temperatura, y por tanto, en el que perderá sus características resistentes:

T - Tiempo en minutos en alcanzar la temperatura crítica ıc - Temperatura crítica del acero, en º C m - Masividad del perfil de acero, en m-1 Esta expresión es sólo válida con los siguientes valores: 10 < T < 80 minutos

400º C < ıc < 600º C

10 m-1 < m < 300 m-1

Si hacemos los cálculos para un perfil HEB 300, expuesto a 1, 2, 3 y 4 caras, y un acero con una temperatura crítica de 500º C, los tiempos en los que se alcanza la temperatura crítica son los siguientes: Exposición Exposición Exposición Exposición

1 2 3 4

cara . . . . . . . . . . . . . . .Masividad: caras . . . . . . . . . . . . . .Masividad: caras . . . . . . . . . . . . . .Masividad: caras . . . . . . . . . . . . . .Masividad:

20,1 m-1 . . . . . . . . . . . . . .Tiempo: 40,2 m-1 . . . . . . . . . . . . . .Tiempo: 95,9 m-1 . . . . . . . . . . . . . .Tiempo: 116,0 m-1 . . . . . . . . . . . . .Tiempo:

40 26 16 14

minutos minutos minutos minutos

Como puede observarse, un perfil de importancia, como puede ser un HEB 300, resiste realmente poco tiempo un incendio, por lo que en la mayoría de los casos hace que sea necesaria la protección estructural. Protección pasiva del acero estructural En el caso en que el acero sin proteger no cumpla con los condicionantes necesarios, será necesario protegerlo. Lo más habitual es aplicar un sistema de protección que genere un aislamiento térmico suficiente que retarde el alcanzar la temperatura crítica del acero. Para ello se debe aplicar el espesor necesario según el tiempo necesario, la masividad del perfil a proteger y la temperatura crítica del acero.

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Para conseguir una correcta protección es necesario aplicar el producto según el procedimiento indicado por el fabricante, y en un espesor suficiente para alcanzar el grado de protección adecuado. En los certificados emitidos por los laboratorios habilitados al efecto, se incluyen unas tablas y gráficas que proporcionan estos valores:

Los ventajeas y desventajas de los sistemas habituales de protección estructural son los siguientes: Pinturas intumescentes

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• • • •

No aportan sobre peso a la estructura La instalación es sencilla Fácil mantenimiento Únicamente se consiguen bajas protecciones de la estructura, habitualmente, 60 minutos, aunque en caso de masividades muy bajas pueden alcanzarse valores mayores

Morteros

• Se alcanzan altos valores de protección estructural • Aportan un peso a la estructura que puede ser importante. • Reparaciones complejas

Placas

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• • • •

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Se alcanzan altos valores de protección estructural Aportan un peso a la estructura que puede ser importante. Instalación compleja Dificultad a la hora de resolver la protección de uniones y nudos

En cualquier caso, para garantizar una correcta protección estructural, es fundamental la correcta aplicación del sistema por parte de empresas especializadas, así como realizar un mantenimiento y reparación de los elementos protegidos, para garantizar la estabilidad estructural. A pesar de que estos productos llevan mucho tiempo en el mercado, no hace tanto que su uso se ha extendido, y la inexistencia de una regulación sobre las empresas aplicadoras / instaladoras, hace que en muchas ocasiones las instalaciones no sean lo fiables que deberían ser. Por tanto, parece necesario, que la “hermana pobre” de la seguridad contra incendios, la protección pasiva, disponga de su propia reglamentación y control para garantizar unas cotas de seguridad y calidad mínimas, al igual que ocurre con las instalaciones de protección contra incendios (protección activa).

5.4.- Comportamiento de la madera La madera y sus productos derivados están formados principalmente por celulosa y lignina, los cuales se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos componentes la hacen combustible. Cuando la madera se encuentra expuesta en un incendio en fase de pleno desarrollo, inicialmente se produce una combustión rápida de la superficie de la madera y se crea una capa carbonizada. Debajo de esta capa existe otra en la que se produce la pirólisis de la madera, y finalmente bajo esta capa aparece la madera sin afectar por el fuego. El comportamiento de la madera sometida a un foco calorífico varía en relación con el incremento de la temperatura que alcanza, pudiéndose diferenciar cuatro diferentes etapas a lo largo del proceso de deterioro (pirólisis): - Temperatura hasta 200ºC: la madera sufre una deshidratación interna, desprendiendo CO2, vapor de agua, ácido acético, algo de ácido fórmico, etc. Se produce una pérdida de peso rápida y cerca de los 100ºC se puede producir una ligera carbonización. Aún cuando se producen reacciones de oxidación, son ligeramente exotérmicas, no ocasionando la ignición de la madera. - Temperatura entre 200 y 280ºC: las reacciones de oxidación comienzan a ser realmente exotérmicas, apareciendo llamas a los 280º C, denominado punto de inflamación de la madera. En este punto de la pirólisis es aún lenta, pero se va incrementando, desprendiéndose del interior de la madera CO y demás productos. - Temperatura comprendida entre 280 y 500ºC: se produce una pirólisis grande y exotérmica, con desprendimiento de elevadas cantidades de gases y vapores a través de la capa carbonosa superficial formada y en desarrollo. Tras la aparición de la llama superficial en la madera, la formación y desarrollo de la capa carbonosa la hace disminuir incluso llegando a desaparecer, hasta que una cantidad suficiente de calor pase a través de ella para seguir con la pirólisis de las capas más profundas. Al principio de esta fase, la mezcla de gases y vapores podría ser incombustible con la presencia de CO2, vapor de agua, …pero con el incremento de temperatura posterior da lugar a una mezcla combustible de CO, metano, formaldehído, ácidos

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acético y fórmico, metanol, hidrógeno, y gotas de alquitranes inflamables que ayudan a que progrese la pirólisis. Se produce un incremento de la capa carbonosa de muy baja conductividad térmica, que retrasa la penetración del calor en su interior. - Temperatura superior a los 500ºC: en la fase anterior el oxígeno va ganando superficie carbonosa, y esta arde a los 500º C (color cereza) y se consume. Esto continua, hasta que se alcanzan los 1000ºC (color rojo amarillento), siendo el porcentaje de consumo de la capa carbonosa igual al de penetración de zonas de alta temperatura en la madera. Así continuaría, hasta su destrucción. La capa carbonizada es 6 veces más aislante que la propia madera. Así, el interior de la pieza se mantiene frío y con sus propiedades físicas y mecánicas inalteradas. La pérdida de capacidad portante de la estructura se debe a una simple reducción de la sección, más que a una pérdida se resistencia del material.

La combustibilidad de la madera depende de: - La relación entre la superficie y el volumen de la pieza (masividad), cuanto mayor es esta relación más fácil es la ignición y más rápida la propagación de la llama. - Las aristas vivas y las secciones con partes estrechas aumentan esta relación. Las fendas también incrementan los efectos del fuego. - Cuanto más elevada sea la densidad de la madera, menor facilidad tiene para comenzar a arder y más lenta es la combustión. - El contenido de humedad de la madera es otro factor que influye en el comportamiento al fuego. - La reacción al fuego es un índice de la capacidad del material para favorecer el desarrollo del incendio. La madera estructural se clasifica (según RD 110/2008) como D-s2 d0.

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Existe una relación lineal entre la profundidad carbonizada y el tiempo transcurrido. Se denomina velocidad de carbonización y permite saber cual es la sección residual después de un tiempo determinado. La velocidad de carbonización aproximada de la madera es de 0,7 mm/minuto (el cálculo real viene determinado en el Anejo E del DBSI). Las uniones en las estructuras de madera son un punto débil en caso de incendio. Las mayores profundidades de carbonización se dan en los ensambles de las piezas, bien porque existen juntas que facilitan la penetración o porque se emplean elementos metálicos que conducen el calor. Tras la extinción de un incendio puede haber riesgo de pudriciones posteriores. Es un mal conductor del calor debido a la escasez de electrones libres, una vez que la madera entra en combustión hay que tener un cuenta la formación de carbón en las capas externas, que retrasa la difusión del calor hacia su interior constituyendo una barrera térmica que actúa como aislante. La zona interior de la pieza no sufre apenas ninguna modificación y conserva intactas sus propiedades mecánicas, el acero o el hormigón se comportan de forma totalmente diferente. A pesar de que es un material inflamable a temperaturas relativamente bajas, en relación con las que se producen en un incendio, es menos peligroso de lo que la gente se piensa por las siguientes razones: - Su baja conductividad térmica hace que la temperatura disminuya hacia el interior. - La carbonización superficial que se produce impide por una parte la salida de gases y por otra la penetración del calor.

Debemos pensar que en las construcciones anteriores a principios del siglo XX no existía el cálculo estructural por lo que la gran mayoría de las construcciones están sobredimensionadas es por ello que podemos encontrarnos con muchas vigas y jácenas que tras un incendio no hayan perdido gran parte de su sección y la estructura sea por tanto resistente. El cálculo de la resistencia al fuego de una estructura de madera viene reflejado en el DB SI Anejo E. El problema que podemos encontrar es que al ser la madera un elemento combustible va perdiendo sección al ir quemándose por lo que si las vigas pierden gran parte de su sección se puede producir un colapso de la estructura.

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5.4.- Comportamiento de elementos de no estructurales Como hemos descrito anteriormente existen una serie de elementos en los edificios que no poseen ninguna función estructural, a simple vista las lesiones en los mismos son muy aparatosas y con riesgo de caída en ocasiones, nuestra misión será evaluar la situación de las mismas y si es necesario con herramientas de mano proceder a su desmontaje o demolición.

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Podemos diferenciar los siguientes elementos no estructurales afectados por los incendios: -

Falsos techos Tabiques Bovedillas Alfarjías

Falsos techos Como ya hemos comentado anteriormente estos techos no tienen ningún tipo de función estructural y son muy frágiles ante la acción de la temperatura originada por un incendio, por lo que se resquebrajan con facilidad. Habitualmente están constituidos por elementos incombustibles o con muy poca contribución al incendio (A2 ó B), pero casi siempre su resistencia al incendio (EI) es muy limitada. Debemos tener cuidado ya que en su interior pueden existir elementos inflamables que conectan diversas estancias. Al agrietarse con facilidad debemos comprobar su estado de fijación por si es necesario su desmontaje o demolición.

Tabiques Son paredes divisorias sin función estructural, formadas normalmente por ladrillos o placas de yeso laminado (en ocasiones en su interior encontramos aislamientos acústicos y térmicos) son muy frágiles a la temperatura y se agrietan y derrumban con facilidad. Debemos inspeccionarlos por si es necesario su desmontaje o demolición. Son elementos incombustibles, en función del espesor utilizado tienen una resistencia al fuego según indican las tablas existentes en el CTE DB SI Anejo F.

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Bovedillas Elementos colocados entre viguetas resistentes en forjados, no poseen una función estructural, suelen ser de hormigón, cerámicas o de poliestireno expandido. Muy frágiles ante las temperaturas alcanzadas por un incendio se agrietan y se caen con cierta facilidad. Es necesaria una inspección de las mismas para ver si es necesario su desmontaje. Las bovedillas de hormigón y cerámicas son incombustibles clasificadas como A1 en cambio las de poliestireno pueden generar una gran cantidad de humos tóxicos en un incendio sino están adecuadamente protegidas por otros elementos (capa de yeso ó placas resistentes al fuego).

Alfarjías Pequeñas vigas de madera que sujetan los ladrillos en construcciones de madera tipo ladrillo por tabla, su función es por tanto la de sujetar los ladrillos y no la de resistir los esfuerzos de la estructura. Al tener una pequeña sección se queman en su integridad con facilidad por lo que es necesaria su inspección por si hay que desmontar algún ladrillo no sujeto.

Capítulo CUESTIONARIO

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CUESTIONARIO PARTE 1 (Capítulos 1, 2 y 3) 1.- ¿Qué tipo de cimentación tiene forma de prisma o cubo? A.- Pilotes B.- Losa C.- Zapata D.- Ninguna de ellas 2.- ¿Cómo se denominan las vigas que sujetan la cubierta de una nave industrial? A.- Vigas B.- Viga de San Andrés C.- Correas D.- Ninguna de ellas 3.- ¿Qué es una jácena? A.- Una viga B.- Una viga que soporta los esfuerzos que le transmiten otras vigas o forjado C.- Un forjado D.- Ninguna de ellas 4.- ¿Las bovedillas son un elemento estructural? A.- Por supuesto, ya que sujetan la soleria B.- No C.- En ocasiones, depende del forjado D.- Ninguna de ellas. 5.- ¿Qué es la flecha de una viga? A.- Es la zona en la que se apoya B.- Es la máxima deformación en la dirección transversal de la misma. C.- Es la longitud de la viga D.- Ninguna de ellas 6.- La estructura tipo entramado esta formada por: A.- Muros y techos con resistencia estructural B.- Forjados y pilares que sustentan el edificio C.- Jácenas y muros resistentes. D.- Ninguna de ellas

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7.- El hormigón soporta perfectamente los esfuerzos de tracción A.- En todos los casos B.- El hormigón soporta muy bien los esfuerzos de compresión y flexión, no así el de tracción. C.- El hormigón soporta muy bien los esfuerzos de tracción y compresión. D.- Ninguna de ellas. 8.- La densidad del hormigón es: A.- 5.000 kg/cm2 B.- 2.350 Kg/m3 C.- 2950 Kg/cm3 D.- Ninguna de ellas. 9.- ¿Es necesario en una obra el uso de encofrados para la ejecución de pilares de hormigón armado? A.- No en ningún caso B.- Sólo para pilares de grandes dimensiones C.- Sí en todo caso D.- Ninguna de ellas 10.- Los forjados de hormigón pueden ser bidireccionales y unidireccionales. A.- Sí. B.- No, sólo pueden ser unidireccionales. C.- Siempre deben ser bidireccionales. D.- Ninguna de ellas 11.- ¿Cuáles son las tipos de viguetas de hormigón? A.- Prefabricadas y pretensadas. B.- Vigas de castilla y pretensadas. C.- Jácenas de hormigón y vigas de castilla D.- Ninguna de ellas. 12.- ¿ Cual es la densidad media del acero? A.- 7850 Kg/m3 B.- 8.500 Kg/dm3 C.- 2850 Kg/m3 D.- Ninguna de ellas 13.- ¿De que tipología suelen ser las estructuras de acero? A.- Tipo entramado B.- Tipo muro y techo C.- Tipo bidireccional D.- Ninguna de ellas

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14.- ¿Es la madera un material anisótropo? A.- No, ya que tiene las mismas características en las dos direcciones (longitudinal y transversal) B.- Si, lo es. C.- Depende si es o no una conífera D.- Ninguna de ellas. 15.- ¿Cuál es el valor medio de la tensión a flexión de la madera? A.- 120 kg/cm2 B.- 2500 Kg/cm2 C.- 200 Kg/cm2 D.- Ninguna de ellas 16.- ¿Cuál es el valor medio de la tensión a flexión del acero? A.- 120 kg/cm2 B.- 2500 Kg/cm2 C.- 200 Kg/cm2 D.- Ninguna de ellas 17.- ¿Cuál es el valor medio de la tensión a flexión del hormigón? A.- 120 kg/cm2 B.- 2500 Kg/cm2 C.- 200 Kg/cm2 D.- Ninguna de ellas 18 .- En estructuras de madera del tipo ladrillo por tabla, ¿cómo se denominan las viguetas que sujetan a los ladrillos? A.- Alfarjías B.- Bovedillas C.- Jácenas D.- Ninguna de ellas 19.- En estructuras de madera cuando no existen alfarjías y los ladrillos se apoyan directamente sobre las vigas ¿cómo se denomina este tipo de estructuras? A.- Parigüelos B.- Ladrillo por tabla C.- Bóvedas D.- Ninguna de ellas

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20.- ¿Cómo se denomina el documento en el que viene reflejado las características y métodos de cálculo de estructuras de madera? A.- CTE SE-M (Seguridad Estructural-Madera) B.- Notas tecnológicas de madera C.- ITP Madera D.- Ninguna de ellas

(Capítulo 4) 21.- ¿De qué depende la propagación de un incendio en interiores? a. b. c. d.

Geometría del lugar Ubicación de los elementos combustibles Disipación térmica y aporte de comburente Una combinación de todas las anteriores

22.- ¿Qué trata de conseguir la protección pasiva de un edificio? a. b. c. d.

Prevenir los incendios Extinguir el incendio de manera automática Limitar la extensión y propagación del incendio Ninguna de las anteriores

23.- ¿Cuales son las normas de seguridad contra incendios que han existido para edificios no industriales en España? a. b. c. d.

Código Técnico de la Edificación Reglamento de Seguridad contra Incendios NBE-CPI 81, 82, 91, 96 y Código Técnico de la Edificación NBE-CPI 99

24.- La resistencia al fuego mide la capacidad de un elemento constructivo de … a. b. c. d.

La capacidad portante durante un tiempo determinado Evitar la propagación de un incendio a través suya durante un tiempo determinado a y b son ciertas Ninguna es cierta

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25.- La curva de incendio normalizada sobre la que se ensayan habitualmente los distintos elementos constructivos en cuanto a su resistencia al fuego es … a. b. c. d.

Asciende rápidamente en los primeros 10 minutos, y luego continua con un ascenso de temperatura más suave Constante en el tiempo Inicialmente ascendente y posteriormente descendente Inicialmente ascendente y luego constante en el tiempo

26.- ¿Cuál de las siguientes curvas temperatura / tiempo no está normalizada para el ensayo de resistencia al fuego? a. b. c. d.

Curva Curva Curva Curva

de de de de

calentamiento lento fuego de alcoholes fuego exterior fuego de hidrocarburos

27.- ¿Cuáles de los siguientes comportamientos se medía según la normativa vigente en España hasta la entrada en vigor de las “euroclases”, para determinar el grado de parallamas (PF) de un elemento constructivo? a. b. c. d.

Capacidad portante e integridad del elemento Capacidad portante, aislamiento térmico e integridad del elemento Aislamiento térmico e integridad del elemento Capacidad portante

28.- ¿Tras la entrada en vigor de las “euroclases”, que característica medida se indica con la letra E? a. b. c. d.

Capacidad portante Integridad Aislamiento térmico Cierre automático

29.- ¿Tras la entrada en vigor de las “euroclases”, que característica medida se indica con la letra R? a. b. c. d.

Capacidad portante Integridad Aislamiento térmico Cierre automático

30.- ¿Tras la entrada en vigor de las “euroclases”, que característica medida se indica con la letra C? a. b. c. d.

Capacidad portante Integridad Aislamiento térmico Cierre automático

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31.- ¿Con qué letra se caracteriza la resistencia al fuego de un elemento portante sin funciones de sectorización, como un pilar? a. b. c. d.

REI EI RF R

32.- ¿Si queremos conocer cuál es la resistencia al fuego estructural de una nave de estructura metálica dedicada a una actividad comercial abierta al pública, que normativa deberíamos estudiar? a. b. c. d.

Código Técnico de la Edificación Reglamento de Seguridad contra Incendios en Establecimientos Industriales Reglamento de Instalaciones de Protección contra Incendios Ninguna de las anteriores

33.- ¿Cuál es habitualmente el sector de incendio de superficie máxima que puede tener un edificio de viviendas? a. b. c. d.

No tiene superficie máxima 2.500 m2, y el doble si dispone de extinción automática 10.000 m2 1.000 m2

34.- Si un sector de un edificio de viviendas, de más de 28 metros de altura de evacuación debe cumplir tales funciones durante 120 minutos, los elementos sectorizadores deberán ser clasificados como … a. b. c. d.

REI 120 EI 60 REI 120 – C5 EI 120

35.- A priori, el comportamiento de un tabique de ladrillo, que separa dos habitaciones de una vivienda, que se encuentra incendiada, es, respecto a su resistencia al fuego … a. b. c. d.

Muy débil, y debemos esperar que pueda derrumbarse en poco tiempo Muy débil, y puede producirse el hundimiento del techo, si este falla Resistente, y evita en la mayoría de los casos la propagación del incendio a través suya Resistente, y evita siempre la propagación del incendio a través suya

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36.- ¿Cómo se puede evitar la propagación de un incendio a través de la instalación de climatización de un edificio? a. b. c. d.

Disponiendo elementos cortafuego que actúan cerrando el paso en caso de incendio, y ubicados en el paso del conducto, cuando atraviesa sectores de incendio distintos Parando los motores de ventilación Utilizando conductos resistentes al fuego Todas son ciertas

37.- El nivel de riesgo intrínseco de un edificio de uso industrial depende de: a. b. c. d.

La tipología del edificio (A, B ó C) La cantidad de materiales combustibles existentes en su interior El tipo de actividad a que se dedique b y c son ciertas

38.- ¿Es posible ubicar cualquier actividad industrial en cualquier edificio? a. b. c. d.

Sí, únicamente habrá que aumentar los niveles y medidas de seguridad No, en función del nivel de riesgo intrínseco, existen configuraciones prohibidas No, en función de la tipología del establecimiento (A, B ó C), existen configuraciones prohibidas No, en función de la tipología del establecimiento (A, B ó C) y el nivel de riesgo intrínseco, existen configuraciones prohibidas

39.- Un elemento incombustible que se sitúe en el suelo, se denomina, según las “euroclases”: a. b. c. d.

A1 A1FL A2FL-s1 d0 A2-s1 d0

40.- Un ensayo de resistencia al fuego tiene una vigencia de …. a. b. c. d.

5 años 10 años 20 años Depende del producto

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(Capítulo 5) 41.- La transferencia de calor a una estructura en un incendio es debida a: A.- Los procesos de convección y radiación producidos por el incendio B.- La acumulación de gases calientes en las proximidades de la estructura C.- El proceso de conducción de la temperatura a través de la estructura D.- Ninguna de ellas 42.- ¿Qué significa que la estructura de un incendio es capaz de resistir la acción del fuego durante un determinado tiempo? A.- Que es capaz de soportar la acción de las llamas durante ese tiempo. B.- Que es capa de resistir la acción del fuego, manteniendo la seguridad estructural, la estanqueidad y el aislamiento. C.- Que la estructura aguanta cualquier incendio. D.- Ninguna de ellas 43.- ¿Qué significa el concepto temperatura crítica de una estructura en un incendio? A.- Es aquella temperatura que la estructura puede aguantar. B.- Es la temperatura máxima que puede alcanzar un incendio de interiores. C.- Es aquella temperatura a partir de la cual la estructura no puede aguantar las solicitaciones que esta soportando. D.- Ninguna de ellas 44.- ¿Qué significa el concepto carga crítica de una estructura en un incendio? A.- Es la carga que puede soportar una estructura a una determinada temperatura. B.- Es la carga máxima que puede soportar una estructura C.- Es aquella carga puntual que puede aguantar una estructura cuando empieza a calentarse. D.- Ninguna de ellas 45.- ¿Cuáles son los objetivos del Servicio de Bomberos ante un edificio dañado por un incendio? A.- Salvaguardar la vida de la personas B.- Salvaguardar la vida de las personas y prevenir los daños materiales, tanto en el edificio dañado como en los colindantes C.- Sofocar el incendio y salvaguardar la vida de las personas. D.- Ninguna de ellas

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46.- La pirólisis de la madera y la creación de la capa carbonizada en un incendio dependerá de: A.- Incremento de temperatura alcanzada B.- Si se alcanza o no 500 ºC. C.- Del agua utilizada en la extinción del incendio. D.- Ninguna de ellas. 47.- Indique cual es la causa de la pérdida de resistencia estructural cuando una estructura de madera se ve envuelta en un incendio. A.- El 50% de su resistencia estructural se ve diminuida cuando se alcanzan los 500ºC B.- El 25% de su resistencia estructural se ve diminuida cuando se alcanzan los 500ºC C.- La pérdida de capacidad portante de la estructura se debe a una simple reducción de la sección, más que a una pérdida se resistencia del material. D.- Ninguna de ellas 48.- ¿Cuál es la velocidad media de carbonización de la madera? A.- 10 mm / minuto B.- 20 mm / minuto C.- 0,7 mm/ minuto D.- Ninguna de ellas 49.- ¿Cuál es uno de los puntos más débiles de una estructura de madera en un incendio? A.- Los apoyos, uniones y los ensambles de las piezas. B.- En el punto de máxima deformación. C.- En la albura. D.- Ninguna de ellas 50.- ¿A que temperatura el acero pierde el 50% de su resistencia estructural? A.- 1000ºC B.- 500ºC C.- 1500ºC D.- Ninguna de ellas 51.- Indique si es verdadero o falso que “piezas de gran sección de acero en un incendio se muestran más estables que piezas de poca sección”. A.- Verdadero B.- Falso C.- Sólo cuando se trata de incendios en edificaciones tipo nave industrial. D.- Ninguna de ellas

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52.- En una estructura de acero en la que no exista libertad de dilatación ¿es cierto que durante un incendio surgen una serie de esfuerzos que tienden a desestabilizar la propia estructura? A.- Verdadero, surgen empujes que en ocasiones derriban muros de carga y apoyos. B.- No es cierto, la estructura no llega a dilatarse. C.- Sólo en grandes incendios. D.- Ninguna de ellas. 53.- ¿A que temperatura el hormigón pierde entre un 15-25% de su resistencia estructural? A.- 400ºC B.- 1500ºC C.- 1000ºC. D.- Ninguna de ellas 54.- ¿Cuáles son los principales efectos producidos en el hormigón armado por un incendio? A.- Pérdida de adherencia entre las armaduras de acero y la capa de recubrimiento, pérdida de espesor de recubrimiento de hormigón debido al efecto spalling, pérdida de resistencia estructural debida al incremento de temperatura, pérdida de resistencia estructural debida al debilitamiento de las armaduras de acero. B.- Pérdida de resistencia estructural debida al incremento de temperatura. C.- Pérdida de resistencia estructural cuando se alcanza la temperatura crítica. D.- Ninguna de ellas. 55.-

¿Cuáles son los efectos de un incendio en un falso techo? A.- Suelen aguantar muy bien la temperatura B.- Se resquebrajan y agrietan con facilidad son muy frágiles. C.- Tienen una resistencia estructural EI 60. D.- Ninguna de ellas.

56.- ¿En que consiste el efecto spalling? A.- El hormigón se disgrega al perder resistencia. B.- Consiste en la caída violenta o no, de trozos y piezas de hormigón de un elemento constructivo expuesto a altas temperaturas, debido a que el agua existente en su interior pasa a fase vapor, provocando un aumento de presión. C.- La rotura de las armaduras. D.- Ninguna de ellas. 57.- Indique si es verdadero o falso que “ cuando el hormigón sufre pérdidas del 35% el acero llega a perder el 70% de su capacidad resistente”. A.- Verdadero B.- Falso C.- Sólo cuando se trata de incendios en edificaciones tipo nave industrial. D.- Ninguna de ellas

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58.- ¿Cuál es la normativa que regula la resistencia al fuego de estructuras de hormigón armado? A.- EHE 2007. B.- CTE DB SI- C C.- CPI 96 D.- Ninguna de ellas 59.- ¿Cuál es la normativa que regula la resistencia al fuego de estructuras de acero? A.- CTE SE-A. B.- CTE DB SI-D C.- CPI 96 D.- Ninguna de ellas 60.- ¿Cuál es la normativa que regula la resistencia al fuego de estructuras de madera? A.- CTE SE-M B.- CTE DB SI-E C.- CPI 96 D.- Ninguna de ellas

RESPUESTAS CORRECTAS CUESTIONARIO AUTOEVALUACION

1C

21 D

41 A

2C

22 C

42 B

3B

23 C

43 C

4B

24 C

44 A

5B

25 A

45 B

6B

26 B

46 A

7B

27 A

47 C

8B

28 B

48 C

9C

29 A

49 A

10 A

30 D

50 B

11 A

31 D

51 A

12 A

32 A

52 A

13 A

33 B

53 A

14 B

34 D

54 A

15 A

35 C

55 B

16 B

36 D

56 B

17 C

37 D

57 A

18 A

38 D

58 B

19 A

39 B

59 B

20 A

40 B

60 B

NOTAS