HORMIGÓN ARMADO Y HORMIGÓN PRE-TENSADO - ARTICULO TÉCNICO DE MIGUEL CASTRO DE LA SEN (MADRID, ESPAÑA)

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HORMIGÓN ARMADO Y HORMIGÓN PRE-TENSADO

ARTICULO TÉCNICO DE MIGUEL CASTRO DE LA SEN

No pretendo impartir ninguna clase de estructuras tanto de hormigón armado como de pretensado, pero si conviene que sepamos diferenciar los dos tipos de estructuras ante un incendio.

El fuego, como situación accidental, exige de las estructuras una capacidad de resistencia que permita desalojar a las personas que lo estén habitando, el objeto incendiado de manera que no se produzcan víctimas ni entre los usuarios ni entre el cuerpo de bomberos que actúa para controlar y extinguir el incendio.

El acero, como material con alta conductividad térmica, se calienta de modo inmediato, de tal forma que, expuesto directamente al incremento de temperaturas producido por el fuego, adquiere inmediatamente la temperatura que se alcanza en el incendio. No se comporta de la misma manera el hormigón que se calienta mucho más lentamente alcanzando temperaturas, en cada instante, inferiores a las que, en ese instante, se alcanzan en el incendio.

Es frecuente, con recubrimientos entre 3cm y 5cm, al centro de gravedad de la armadura pasiva, que las secciones habituales de hormigón armado sean suficientes para dar una buena respuesta frente al fuego y asegurar la resistencia a fuego requerida. En el caso de secciones pretensadas, dicho recubrimiento deberá aumentarse entre 1cm y 1,5cm, según el tipo de obra y las condiciones de las acciones en situación accidental.

Las vigas pretensadas se deforman elásticamente hasta la fisuración, entonces continua la deformación de forma lineal bajo el incremento de la carga hasta la ruptura del tendón o hasta que se produce la última tensión de deformación del hormigón.

Cuando un elemento queda expuesto al fuego y concretamente es el hormigón pretensado, el problema se agudiza ya que trabaja por adherencia. Y este fenómeno se produce bien por un incremento brusco de temperatura o bien por un enfriamiento brusco (una extinción agresiva).

El hormigón pierde menos capacidad a altas temperaturas que el acero. Pero en el pretensado se acusa mucho más: cuando el hormigón sufre pérdidas del 35%, estaríamos hablando de que el acero pretensado pierde 60-70% de su capacidad.

Los elementos de hormigón pretensado, son muy sensibles a los gradientes de temperatura generados durante un incendio y pueden verse sometidos a explosiones que llegan a destruir parcial o totalmente el hormigón e incluso romper los cables pretensados. La explosión podría desarrollar en varias etapas: una primera fase que lleva al saltado del recubrimiento del hormigón debido a los gradientes de temperatura y pérdida del confinamiento comprimido del hormigón que dejaría los cables expuestos directamente el fuego, aumento brusco de la temperatura en el alambre y rotura de cables debido a la perdida de ductilidad del acero expuesto a alta temperatura que a nivel de la armadura ha alcanzado valores superiores a 500°C.

Inicialmente la estructura pretensada debe de resistir únicamente las acciones de pretensado a las que debe dar una respuesta adecuada, de manera que se respeten todos los estados limites.

Al entrar en servicio, las acciones de pretensado se superponen a las acciones directas o indirectas que puedan actuar, modificando los esfuerzos y las deformaciones de la estructura sufriría si no se hubieran introducido las acciones de pretensado.

Por tanto, una estructura esta pretensada cuando previamente a su entrada en servicio, es sometida a acciones permanentes introducidas artificialmente con el fin de mejorar sus condiciones de trabajo ante las acciones que deberá de soportar en cumplimiento de su función.

Es interesante saber como funciona un pretensado:

Se comprime la viga y estirando de un cable atado al otro lado de la viga. Al estar tirando de un cable anclado, realiza un esfuerzo de tracción mientras que el hormigón realiza un esfuerzo de compresión, quedando así ambos esfuerzos en equilibrio.

¿Cómo podemos proteger este tipo de estructura ante la acción del fuego?

Existen varios modelos a los que voy a mencionar:

• Proyección de morteros de Lana de Roca y Perlita, que son materiales de baja densidad y gran elasticidad, compuesto por fibras minerales, que conserva sus propiedades mecánicas intactas al ser expuesta a temperaturas superiores incluso a los 1000°C.

• Proyección de Morteros de Vermiculita, materiales de alta densidad y rigidez a base de minerales de tipo pétreo como yesos y silicatos de hierro o magnesio, son un aislante térmico excelente ante el incremento de la temperatura expandiéndose de forma estable.

• Aplicación de pinturas intumescentes que ante una elevación de la temperatura producen una espuma que se expande y aisla la estructura manteniéndola por debajo de la temperatura critica de forma temporal, retardando el momento de alcanzar su valor máximo admisible de la temperatura y conservar sus propiedades mecánicas en unos valores de seguridad aceptables.

• Más materiales como montaje de Placa de fibrosilicato, a base de silicato cálcico, o paneles rígidos de lana de roca revestidos o no con una lámina de aluminio.

PUEDES LEER EN EL SIGUIENTE ENLACE EL SEGUNDO ARTICULO DE ESTA SERIE:

HORMIGÓN ARMADO Y HORMIGÓN PRE-TENSADO: 2) ACLARACIONES AL HORMIGÓN...

Miguel Castro de la Sen

32 años de servicio - Jubilado
Subinspector Bomberos Ayuntamiento de Madrid - España

Escritor del libro "INVESTIGACIÓN DE INCENDIOS EN LOS CUERPOS DE BOMBEROS"

Arquitecto, Licenciado, Investigador, Sumariante

Publicacion de investigacion de incendios. Arquitecto
Publicacion de Fundamentos de Patologia de la Edificacion

[CRISTIAN SANCHEZ]

Muy claro, Miguel! Muchas gracias!

[miguel castro de la sen]

La rotura del hormigón por adherencia se produce con el enfriamiento, es decir, cuando ya no hay humo. Por tanto, las grietas aparecidas asi son blancas, porque la superficie interior no está ahumada.

[miguel castro de la sen]

Respecto a lo que preguntas, te comento: el material una vez premoldeado se monta en obra directamente, y no es necesario los encofrados, puesto que posee una ligera contraflecha que al entrar en carga se coloca de forma horizontal.

Respecto a la primera pregunta, los aceros son de alta resistencia y mayormente son corrugados, al estirarlos se traccionan y al fraguar el hormigón algo endurecido y destensar el hormigón se comprime y las corrugas se adhieren al hormigón, por eso trabajan por adherencia.

Cuando aplicas temperatura alta, tiende a dilatarse el acero y por consiguiente ya no está en equilibrio. Cuidado con esto, porque si rompe el tendón la fractura es inminente.

[CRISTIAN SANCHEZ]

Otra consulta, Miguel: Podrías explicarme, por favor, cómo es el trabajo por adherencia que caracteriza al hormigón pretensado? ("Cuando un elemento queda expuesto al fuego y concretamente es el hormigón pretensado, el problema se agudiza ya que trabaja por adherencia")

Muchas gracias!

[CRISTIAN SANCHEZ]

Muy interesante, Miguel! Muchas gracias! Consulta: El hormigón pretensado, siempre posee cables o barras de acero en su interior? Siempre es un material premoldeado que luego se monta en obra?