Protección contra incendio de las estructuras de madera

Protección contra incendio de las estructuras de madera

Cómo resolver la preceptiva protección contra incendio de las estructuras de madera

En este artículo exponemos las condiciones que marca la norma en cuanto a protección al fuego de las estructuras de madera.

¿Cuáles son las condiciones de protección de una estructura?

Según el CTE, en su DBSI, Seguridad en caso de incendio, las condiciones son varias.

  1. Posición del elemento en la estructura, diferenciando estructuras principales y secundarias. Como casos a parte están las estructuras de cubiertas ligeras y para carpas.

  2. Uso asignado a la zona en que se halla la estructura.

Según estos dos parámetros, la exigencia de la norma varía. De modo que no hay una protección obligatoria del elemento estructural.

Por otro lado, las estructuras suelen llevar revestimientos o protecciones ignífugas. Éstas les proporcionan una determinada resistencia al fuego, por lo que en sí mismas no necesitan resistirlo. Al estar protegidas no están directamente expuestas al incendio en caso de producirse. En la imagen, la cara inferior de las viguetas estaba revestida de yeso antes de comenzar la rehabilitación.

Protección contra incendio de las estructuras de madera

En el Anejo F del CTE DB SI hay indicaciones de resistencia al fuego de diferentes elementos de fábrica. Si la estructura está revestida no es necesario que por sí misma garantice la resistencia al fuego.

¿Qué ocurre si la estructura está expuesta al fuego?

En primer lugar hay que considerar cómo está expuesta al fuego. La protección contra incendio de las estructuras de madera ha de hacerse considerando las caras expuestas.

Protección contra incendio de las estructuras de madera

El CTE considera el efecto de carbonización de la madera. Por éste, se considera que el fuego “se come” parte de la sección de madera en contacto con el incendio. Por ello, sobredimensionándola gana estabilidad hasta la extinción o la evacuación del edificio.

Calcular la protección contra incendio de las estructuras de madera

Como regla general, para aumentar la capacidad de las secciones ante el incendio, en cada cara de la pieza estructural expuesta al fuego, se debe incrementar la sección en 0,7 mm por cada minuto al fuego solicitado. Por ejemplo, si se requieren 30 minutos 30×0,7=21 mm de sección adicional. Esta regla nos va a servir para estimar grosso modo la protección contra incendio de las estructuras de madera.

Cuadro del CTE E.1. Velocidad de carbonización en maderas expuestas al fuego.Protección contra incendio de las estructuras de madera

Es importante considerar las caras expuestas al fuego para esta protección. Entrevigados, cubierta o forjado sobre la pieza estructural va a limitar la necesidad de ampliar la sección en algunas dimensiones. Si los entrevigados están situados sobre las viguetas o en el espacio entre ellas, la necesidad de espesor adicional cambia. Solo es necesario añadir canto o ancho en las caras expuestas al fuego.

El forjado de la imagen está protegido por la cara superior gracias al solado, y entre las viguetas por el entrevigado de yesones, con lo que solo está expuesta la cara inferior de la vigueta.

¿Cómo calcular la protección contra incendio de las estructuras de madera?

Si lo deseamos calcular pormenorizadamente, para ajustar la sección, puede hacerse paso a paso con e-struc, conforme a lo establecido en el CTE.

Como la protección al fuego se calcula con las cargas sin mayorar, es necesario hacer dos cálculos independientes: uno sin considerar el fuego y el segundo considerándolo.

Se planteará de la siguiente manera:

PASO 1.

Hacer con e-struc el cálculo de manera habitual, con las cargas tal y como van a ser y obtener una solución que resista carga y cumpla la deformación. Para ello, e-struc ha mayorado las cargas introducidas.

Con e-struc podemos calcular cerchas, vigas, forjados y pórticos a dos aguas de madera, así como refuerzos de forjados y de vigas.

PASO 2.

Consultar en el CTE-DB-SE las condiciones a fuego de ese caso concreto de estructura y comprobar que las diferencias de dimensión entre las secciones obtenidas con y sin fuego igualan o superan el espesor carbonizado anterior.

Calcular la protección contra incendio de las estructuras de madera

El incremento de sección de cada pieza depende de la cara o caras expuestas al fuego. Los revestimientos las protegen, como se ha señalado al principio. Por ejemplo, en un forjado con un entrevigado que rellene los espacios entre las viguetas y un solado sobre él, hay tres caras protegidas, con lo que es la cara inferior de la vigueta la que debe considerarse, y ampliar solo el canto.

Para determinar la sección eficaz en caso de incendio, se han de delimitar tres valores:

  • Tiempo t de resistencia por usos. Del la tabla 3.1. del CTE-DB-SI-6.
  • Velocidad de carbonización. Por tipo de madera, de la tabla E1 del CTE-DB-SI-Anejo E
  • K0, del CTE-DB-SI-Anejo E, punto e.2.1.a

Con la ecuación que calcula la profundidad de carbonización:

Fuego y madera carbonización

definimos la sección eficaz. El resultado, en mm se ha de restar de cada cara expuesta al fuego. Así se calcula la sección eficaz a incendio. Por ejemplo, si tenemos una sección de 300×350 mm, con tres caras expuestas al fuego, con una profundidad de carbonización calculada de 50mm, la sección eficaz para cálculo a incendios sería de 200×300 mm.

Calcular la protección contra incendio de las estructuras de madera

PASO 3.

Hacer con e-struc el cálculo para el fuego: Éste se hace con las cargas sin mayorar. Así que, tomando las cargas características y dividiéndolas por el coeficiente correspondiente quedan preparadas:

  • Cargas permanentes G/1,35

  • Cargas de uso Q/1,50 y por el coeficiente que marca el CTE en la parte general para la simultaneidad y2.

Fuego y madera

E-struc va a mayorar las cargas introducidas, por eso previamente las hemos dividido por los coeficientes de ponderación. Se obtendrá como resultado unas escuadrías diferentes, menores que en el primer cálculo, teniendo en cuenta que ante incendio no ha de cumplirse ningún límite de deformación.

Calcularlo en e-struc con estas nuevas cargas, y con la sección que se ha acotado en el paso anterior.

Aclaración:

Como e-struc emplea en la entrada de datos cargas repartidas por superficie, o lineales para muros y similares, es necesario que, en vez de indicar las cargas por su denominación se indiquen expresamente por su valor, eligiendo «ver valor».

En las cargas permanentes podemos escoger la carga calculada G en el primer cálculo hecho y ajustarla a kN/m2 y dividirla por 1,35.

En las cargas variables, es necesario también ponderarla por el coeficiente de simultaneidad. Por ejemplo, en una vivienda la sobrecarga de uso es 2,00 kN/m2. Si escogemos vivienda en el uso, empleará dicho valor. Pero para el fuego, como hemos de poner la carga en servicio, la carga sería 2,00/1,50*0’30=0,40 kN/m2 (1,50 es el coeficiente de seguridad y 0,30 el de simultaneidad). Además de Uso Vivienda,  ésta es la que debería indicarse en número en la entrada de datos. Porque si indicamos simplemente Vivienda tomará de nuevo 2,00 kN/m2, lo que sobredimensionaría en exceso las secciones.

Comprobación: Se ha de comprobar que la sección del segundo cálculo es suficiente a resistencia. No es necesario que cumpla por deformación. De modo que debemos fijarnos en las comprobaciones finales de la memoria de cálculo.

Si no cumple por resistencia, se ha de aumentar la sección hasta que cumpla, repitiendo el paso anterior y aumentando la sección paulatinamente hasta llegar a una sección válida.

De este modo, de forma muy sencilla, y sólo con e-struc, encontramos la sección de madera resistente a fuego.

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