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INVESTIGACIÓN DE INCENDIOS: INCENDIOS ESTRUCTURALES - ARTICULO TÉCNICO DE MIGUEL CASTRO (MADRID, ESPAÑA)

INVESTIGACIÓN DE INCENDIOS: INCENDIOS ESTRUCTURALES

MIGUEL CASTRO

En los incendios de los edificios, la elevada temperatura que se forma, produce alteraciones en la propia estructura del edificio.

En la parte sustentante o bien en su esqueleto. Y de este depende que el edificio sufra un colapso o no.

Por tanto, primera norma que debemos de tener:

No es prudente efectuar la inspección hasta que la temperatura de la superficie del hormigón haya descendido por debajo de los 100ºC.

Sin embargo, no conviene retrasar innecesariamente el reconocimiento, pues la compresión inducida por las dilataciones en los elementos sometidos a flexión es y beneficiosa para la seguridad del elemento, y el adoptar las medidas de apeo, cuando estas se juzguen necesarias .

Los forjados conservan aún cierta temperatura, supone en la mayor parte de los casos una seguridad adicional para los operarios que deben realizarlos, con independencia de que puede disminuirse el daño finalmente producido a la estructura.

De las diferentes fases por las que pasa un fuego (embrión, inicial, punto crítico, fuego desarrollado) aquellas anteriores al punto crítico ó flashover point no se toman en consideración a efectos estructurales pues no generan consecuencias irreversibles.

Por el contrario el tiempo que transcurre desde el punto crítico hasta el momento en que el fuego disminuye en intensidad bien por agotamiento del combustible ó por la acción de la extinción, en que se rebaja la temperatura del gas por debajo de la crítica, es el momento que en términos estructurales se denomina duración del fuego completamente desarrollado y es en este intervalo en el que la estructura sufre daños más importantes.

DIFERENTES TIPOS ESTRUCTURALES.-

Bien es cierto, que los diferentes sistemas estructurales que se construyen, comportan igualmente diferentes formas de comportamiento.

LA MADERA:

Solamente voy a mencionar una parte de este material, y es la velocidad de carbonización. Cuando la madera está seca y calentada a alrededor de 280°C, comienza espontáneamente a fraccionarse, produciendo carbón más vapor de agua, ácido acético y compuestos químicos más complejos, fundamentalmente en la forma de alquitranes y gases no condensables, que consisten principalmente en hidrógeno, monóxido y bióxido de carbono.

Este proceso de fraccionamiento espontáneo o carbonización, continúa hasta que queda sólo el residuo carbonizado llamado carbón vegetal. A menos que se proporcione más calor externo, el proceso se detiene y la temperatura alcanza un máximo de aproximadamente 400°C.

Las pruebas realizadas en los laboratorios sobre elementos estructurales de madera maciza o laminada dieron como resultado que la velocidad de carbonización está entre 0,5 y 0,8 mm/min.

Evidentemente, estas pruebas varian en función del tipo de madera, su densidad es importante.

Esta parte, es importante a la hora de determinar el tiempo de exposición al fuego que ha sido sometido un elemento, y al mismo tiempo, determinar la dirección del fuego.

EL ACERO.-

El acero estructural tiene muy buenas cualidades como son su alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad, etc. necesitando poca inspección y pudiéndose hacer esta a posterioridad, resultando el montaje fácil y rápido de las estructuras.

Se considera que la resistencia al fuego de un elemento de acero es insuficiente a partir de una temperatura crítica que se sitúa entre 470 °C. y 550 °C., y en caso de incendio, esta temperatura se alcanza en menos de 10 minutos.

A modo de ejemplo:

Con un tiempo de 5 min. La temperatura alcanzada es de 556ºC.

Con un tiempo de 15 min. La temperatura alcanzada es de 718ºC.

Con un tiempo de 60 min. La temperatura alcanzada es de 925ºC.

A temperaturas próximas a 600ºC el acero estructural pierde aproximadamente los 2/3 de su resistencia inicial, con lo que pierde su capacidad portante, sobrecargando los elementos vecinos.

Existe un tercer efecto que a mi juicio, es uno de los factores a tener en cuenta, y bajo el punto de vista de los bomberos, es el enfriamiento de la pieza, durante el proceso de extinción, o bien, pasada la fase de fuego. En el enfriamiento, la estructura sufre una retracción, es decir, un acortamiento de la pieza, intentando volver a su estado original. No olvidemos que para acceder al edificio siniestrado, debemos esperar a que la temperatura descienda por debajo de los 100ºC.

En este acortamiento, los cordones de soldadura igualmente sufren una retracción y la pieza intenta despegar las soldaduras de los apoyos.

Este es el momento peligroso para los cuerpos de extinción. Puede sobrevenir el colapso de la estructura.

Desde el punto de vista funcional, la estructura debe resistir un tiempo mínimo al incendio por dos razones: conseguir la evacuación de la estructura afectada por parte de sus ocupantes, y para reducir el peligro al que se exponen los integrantes del personal de extinción.

EL HORMIGON.-

Uno de los efectos importantes a la hora de tener en cuenta, son los daños por adherencia, por salto térmico entre las armaduras de acero y el hormigón que las recubre.

La inspección ocular, debe de hacerse tan pronto como sea posible, siempre con la seguridad suficiente. Y tengamos en cuenta algo importante: “Los daños en una estructura se incrementan durante la fase de enfriamiento” por lo tanto, no es prudente efectuar la inspección hasta que la temperatura de la superficie del hormigón haya descendido por debajo de los 100° C.

En principio, debemos de fijarnos muy bien en los pilares, y particularmente en la cabeza de los mismos, dado que en las partes altas es donde se concentra las mayores temperaturas.

Al producirse calentamiento localizado de las armaduras, el acero transmite rápidamente el calor, produciendo la dilatación de las barras en zonas en que el hormigón todavía esté relativamente frío y produce unas compresiones que superan la capacidad del hormigón, que resulta así microfisurado en una zona tubular que envuelve a la barra.

La existencia de coqueras o debilitamientos en la sección de hormigón, permite que las altas temperaturas atraviesen el hormigón y lleguen a las armaduras muy rápidamente. El acero es buen conductor por lo que se calienta toda la barra de acero pero no el hormigón. El acero tiende a dilatar y el hormigón no. Esto produce compresiones y fisuras. Después se produce el enfriamiento y la rotura.

La adherencia se daña precisamente por ese salto térmico.

Básicamente, los principales efectos del fuego en el hormigón armado serán:

Daños por salto térmico entre las armaduras y el hormigón.

1. Pérdida significativa de espesor en el recubrimiento del hormigón. También llamado efecto spalling, tiene lugar rápidamente iniciándose a los 100-150ºC como resultado del impacto térmico y el cambio de estado del agua intersticial.

2. Si estamos hablando del incendio en el interior de un edificio, la parte de la estructura mas expuesta al fuego y también la más sensible es la cara inferior de los forjados. Por tanto, como resultado sería la rotura frágil a cortante del hormigón y el colapso del forjado por la rotura del armado en la zona de momentos negativos.

RESUMEN:

Bien, no me quiero extender más. Pues si quiero que sepas, que este articulo es parte del libro que tengo realizado. Si desea mas información házmelo saber.

Un saludo.

Miguel Castro (32 años de servicio Jubilado)
Subinspector Bomberos Ayunto. Madrid - España

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

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Comentario

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Comentario de Hèctor Guilcamaigua el septiembre 10, 2019 a las 2:35pm

buen día muchas gracias, buena información.


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Comentario de Luis Alberto Hernandez Caycho el agosto 31, 2019 a las 10:55am
Miguel
Gracias por el aporte sumamente importante para la interpretacion de posibles daños estructurales despues de un Incendio como tambien el conocer los posibles riesgos a los que estamos expuestos los bomberos, interesante si es factible envianos la plataforma por donde realizas el curso. Un fuerte abrazó y el agradecimiento por tomarte un tiempo para exponer este tema.

LÍDER
Comentario de miguel castro de la sen el agosto 1, 2019 a las 9:48am

Estimados amigos: la publicación del libro es algo complicado, solamente lo he desarrollado a través cursos online.

Atentamente

Comentario de Cristian Adrian Villarroel el julio 24, 2019 a las 1:33pm

buenos dias, estimado miguel muy interesante, como podria obtener su libro o descargarlo de alguna plataforma.
cualquier cosa mi correo es villa_cris_88@hotmail.com


JEFE
Comentario de EVARISTO HUERTA HERNANDEZ el julio 17, 2019 a las 10:45pm

Hola estimado Subinspector Miguel de que manera podemos obtener tu libro


JEFE
Comentario de Carlos Eduardo Florez Herrera el julio 15, 2019 a las 2:46pm

Señor Miguel.

Super interesante su artículo, mil gracias por compartir

Comentario de Rodrigo Alfonso Arnés Poblete el julio 10, 2019 a las 12:44am

Estimado:

Este es un tema que me interesa mucho, sin perjuicio que soy nuevo como bombero, pero ya peino canas. Ruego me puedas ayudar a tener más información sobre el particular y así poder colaborar en esta labor a mi cuerpo.

Saludos cordiales.

Comentario de Arq. Rafael Sanz Castañeda el julio 9, 2019 a las 5:44pm
Interesante artículo Don Miguel...
Un servidor es investigador de incendios igualmente, y tengo información al respecto que podríamos comentar...
Un honor saludarle!...

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