Protección de estructuras metálicas
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212 14 PROTECCIÓN ESTRUCTURAS METÁLICAS Pabellón Puente Expo Zaragoza 2008. Arquitecta: Zaha Hadid.
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14 PROTECCIÓN ESTRUCTURAS METÁLICAS
Pabellón Puente Expo Zaragoza 2008. Arquitecta: Zaha Hadid.
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Debido a la elevada conductividad térmica del acero, las estructuras metálicas absorben rápi-damente el calor que se produce en caso de un incendio. Todos los tipos de acero empiezan a perder resistencia a temperaturas superiores a 300 oC, y se funden a temperaturas superiores a 1.500 oC.
Si la masa del perfil es relativamente pequeña en relación a su perímetro expuesto, éste perderá rápidamente sus características mecánicas. Sirva como referencia que el límite elástico del acero y su módulo de elasticidad disminuyen hasta el 40% cuando el perfil alcanza una temperatura de 470 oC.
EL ACERO Y LAS TEMPERATURAS
Resi
sten
cias
Rel
ativ
as
Temperaturas oC
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,020 200 400 600 800 1000 1200 1400
Los perfiles de acero pueden absorber tal canti-dad de calor, que en el mejor de los casos, llegan a alcanzar su temperatura crítica pasados 30 o 40 minutos desde el inicio de un incendio.
Para retrasar al máximo el calentamiento de las estructuras metálicas portantes se aplican tres procedimientos:
Pinturas intumescentes
Pintura que expande y que aumenta su espesor, hasta 80 o 100 veces, cuan-do se eleva la temperatura. Son pinturas con agentes carboníferos, resinas y agentes espumificantes en base acuosa o disolven-te. Presenta los inconvenientes siguientes:
14.1 GENERALIDADES
• Difícil control en su aplicación (Pintura y espeso-res certificados).
• En ambientes húmedos, debe aplicarse una últi-ma capa de protección.
• Uso solamente hasta EI 90.• Empleo solo hasta una masividad de 390 m-1.• Durabilidad reducida (aprox. 5 años).
Materiales proyectados
Son morteros ligeros en base yeso y fibras minerales de baja conductividad térmica.
Placo dispone de Igniver, mortero de proyección en base yeso aditivado con áridos ligeros de vermi-culita y reducida conductividad térmica.
El empleo de Igniver aporta las ven-tajas siguientes:
• Eficaz protección de estructuras me-tálicas hasta R 180.
• Eficaz protección de forjados mixtos de chapa co-laborante hasta R 120.
• Incombustible: Clasificación de reacción al fuego A1.
• Buen acabado estético que permite la creación de superficies homogéneas y menos rugosas.
• No contiene fibras y no es nocivo para la salud.
Protección por cajeados
Es la solución idónea para la protección de perfiles lami-nados en caliente. Con placas de yeso reforzadas con mallas de fibra de vidrio y mecáni-camente resistentes del tipo Glasroc F de Placo, con espe-sores de 13 mm y 25 mm se logran altas clasificaciones EI. Presenta las ventajas siguientes:
• Aplicación en obra fácil y limpia.• Buenos acabados estéticos, admitiendo cualquier
tipo de recubrimiento posterior.• Nulo mantenimiento.• Su proyecto es fácil y sencillo.• Control de ejecución en obra reducido.
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El factor dE forMa o Masividad
Cualquier cuerpo metálico expuesto al fuego, se calentará más rápidamente cuanta mayor superfi-cie esté en contacto con él.
A su vez, con la misma superficie expuesta, tarda-rá más en calentarse cuanta mayor masa tenga este cuerpo.
El factor que determina el incremento de la tem-peratura en una sección constante de acero, se de-nomina masividad.
La Masividad es la relación entre el perímetro del perfil que se está calentando y su sección.
Masividad= = (m-1)Perímetro expuesto al fuego
Area sección acero
HP
A
Por tanto, cuanto mayor sea la masividad, más rá-
pidamente se alcanzará el colapso de la estructura por calentamiento.
Así pues, para que un determinado perfil de ace-ro laminado alcance la mayor clasificación EI, será necesario protegerlo, envolviéndolo con materiales aislantes o disminuyendo la superficie expuesta al fuego mediante un adecuado cajeado de material que presente una baja conductividad térmica.
Masividad= = = m-1 (Masividad alta)
2 (A+B)
2e (A+B-2e)
m
m2
A A
B B E e < Ee
Masividad= = = m-1 (Masividad baja)
2 (A+B)
2E (A+B-2E)
m
m2
4 caras 3 caras 3 caras 2 caras 1 cara
Sección de acero Protección por cajeadoVigas o pilaresnormalizados
A(Hp) 2B + 2D B + 2D B + 2D B + D B
Vigas en “T”
A(Hp) 2B + 2D B + 2D B + 2D
Angulares
A(Hp) 2B + 2D B + 2D B + 2D
Vigas en “U”
A(Hp) 2B + 2D B + 2D B + 2D
Secc. huecas cuadradas o rectangulares
A(Hp) 2B + 2D B + 2D
Secciones huecascirculares
A(Hp) 4D
D
D
B
B
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A continuación y a modo de ejemplo se exponen una serie de situaciones de distintos perfiles lami-nados en caliente que dará una idea para el calculo de su masividad una vez cajeados con placa de yeso Glasroc F.
Los factores de forma (masividades) antes del ca-jeado y el valor de la sección ortogonal necesaria
para su cálculo después del cajeado, se pueden ha-llar en las distintas tablas publicadas por los fabri-cantes de perfiles laminados.
No obstante seguidamente se exponen una rela-ción de los perfiles laminados en caliente más usua-les, con sus factores de forma por cajeado a tres y cuatro caras expuestas.
IPN
h(mm)
b(mm)
A(cm2)
Factor de forma m-1
Protección 4 caras Protección 3 caras
80 80 42 7,6 321,1 265,8
100 100 50 10,6 283,0 235,8120 120 58 14,2 250,7 209,9140 140 66 18,2 226,4 190,1160 160 74 22,8 205,3 172,8180 180 82 27,9 187,8 158,4200 200 90 33,4 173,7 146,7
220 220 98 39,5 161,0 136,2240 240 106 46,1 150,1 127,1260 260 113 53,3 140,0 118,8280 280 119 61,0 130,8 111,3300 300 125 69,0 123,2 105,1
320 320 131 77,7 116,1 99,2340 340 37 86,7 110,0 94,2360 360 143 97,0 103,7 89,0380 380 149 107,0 98,9 85,0400 400 155 118,0 94,1 80,9
450 450 170 147,0 84,4 72,8500 500 185 179,0 76,5 66,2550 550 200 212,0 70,8 61,3600 600 215 254,0 64,2 55,7
IPE
h(mm)
b(mm)
A(cm2)
Factor de forma m-1
Protección 4 caras Protección 3 caras
80 80 46 7,6 329,8 269,6
100 100 55 10,3 301,0 247,6120 120 64 13,2 278,8 230,3140 140 73 16,4 259,8 215,2160 160 82 20,1 240,8 200,0180 180 91 23,9 226,8 188,7200 200 100 28,5 210,5 175,4
220 220 110 33,4 197,6 164,7240 240 120 39,1 184,1 153,5270 270 135 45,9 176,5 147,1300 300 150 53,8 167,3 139,4
330 330 160 62,6 156,5 131,0360 360 170 72,7 145,8 122,4
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
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14 PROTECCIÓN ESTRUCTURAS METÁLICAS
HEB
h(mm)
b(mm)
A(cm2)
Factor de forma m-1
Protección 4 caras Protección 3 caras
100 100 100 26,0 153,8 115,4120 120 120 34,0 141,2 105,9140 140 140 43,0 130,2 97,7160 160 160 54,3 117,9 88,4180 180 180 65,3 110,3 82,7
200 200 200 78,1 102,4 76,8220 220 220 91,0 96,7 72,5240 240 240 106,0 90,6 67,9260 260 260 118,4 87,8 65,9280 280 280 131,4 85,2 63,9
300 300 300 149,1 80,5 60,4320 320 300 161,3 76,9 58,3340 340 300 170,9 74,9 57,3360 360 300 180,6 73,1 56,5
400 400 300 197,8 70,8 55,6450 450 300 218,0 68,8 55,0500 500 300 238,6 67,1 54,5
550 550 300 254,1 66,9 55,1600 600 300 270,0 66,7 55,6
HEM
h(mm)
b(mm)
A(cm2)
Factor de forma m-1
Protección 4 caras Protección 3 caras
100 120 106 53,2 85,0 65,0120 140 126 66,4 80,1 61,1140 160 146 80,6 75,9 57,8160 180 166 97,1 71,3 54,2180 200 186 113,3 68,1 51,7
200 220 206 131,3 64,9 49,2220 240 226 149,4 62,4 47,3240 270 248 199,6 51,9 39,5260 290 268 219,6 50,8 38,6280 310 268 240,2 49,8 37,8
300 C 320 305 225,1 55,5 42,0300 340 310 303,1 42,9 32,7320 359 309 312 42,8 32,9340 377 309 315,8 43,4 33,7360 395 308 318,8 44,1 34,4
400 432 307 325,8 45,4 35,9450 478 307 335,4 46,8 37,7500 524 306 344,3 48,2 39,3
550 572 306 354,4 49,5 40,9600 620 305 363,7 50,9 42,5
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
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14.2 SELECCIÓN DEL REvESTIMIENTO CON PLACAS GLASROC F
UPN
h(mm)
b(mm)
A(cm2)
Factor de forma m-1
Protección4 caras
Protección3 caras
Protección3 caras
80 80 45 11 227,3 154,5 186,4100 100 50 13,5 222,2 148,1 185,2
120 120 55 17,0 205,9 135,3 173,5140 140 60 20,4 196,1 127,5 166,7160 160 65 24,0 187,5 120,8 160,4180 180 70 28,0 178,6 114,3 153,6200 200 75 32,2 170,8 108,7 147,5
220 220 80 37,4 160,4 101,6 139,0240 240 85 42,3 153,7 96,9 133,6260 260 90 48,3 144,9 91,1 126,3280 280 95 53,3 140,7 88,2 122,9300 300 100 58,8 136,1 85,0 119,0
320 320 100 75,8 110,8 68,6 97,6350 350 100 77,3 116,4 71,2 103,5380 380 102 80,4 119,9 72,6 107,2400 400 110 91,5 111,5 67,8 99,5
Para determinar el espesor del revestimiento con placas Glasroc F (Anteriormente denominadas Stu-cal), se seguirán los pasos siguientes:
• Determinar el periodo en minutos que se nece-sita.
• Fijar si la protección a realizar es a cuatro, tres ca-ras, etc.
• Obtener el correspondiente factor de forma.
En el gráfico siguiente, buscar la columna que corresponde a los minutos de protección que se necesita, localizando en el eje vertical el correspon-diente factor de forma. El espesor total de las placas Glasroc F a emplear, se indica en el interior de cada columna.
Esta tabla está validada por el informe de Ensayo nº 5021295 del Applus según norma UNE-EN 1363-1:2000.
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
140
70
15 30 60 90
13mm
25mm
25mm
13mm
13mm
280
300
38mm
38mm
120 180
45
80
13mm
13mm
110
Resistencia al fuego (minutos)Informe Applus nº 5034906 según Ensayo con
Norma UNE-EN 1363-1:2000>ENV 13381-4:2002
Fact
or d
e fo
rma
(Mas
ivid
ad):
Hp
/A (M
-1)
25 mm
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
b
t
T
h
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14 PROTECCIÓN ESTRUCTURAS METÁLICAS
14.3 INSTALACCIÓN
ProtEcciÓN dE ElEMENtos vErticalEs (PilarEs)
Las placas Glasroc F se fijan a la estructura por me-dio de las grapas Clip de fuego de Placo dispuestas cada 30 cm, encajándose sobre las alas del perfil a proteger.
Las placas Glasroc F se atornillan sobre los Clip de fuego mediante tornillos TTPC.
En el caso de utilización de dos placas para obte-ner la protección requerida, las juntas en los ángu-los se alternarán.
Cuando la altura del pilar sea superior a la de la longitud de la placa, en la junta horizontal creada, se colocará una lambeta de placa Glasroc F 13 para asegurar la continuidad de la protección.
En el caso de protección se realice a 3 caras, se co-locará un perfil angular CR2, en la pared o muro de arranque de la protección.
ProtEcciÓN dE ElEMENtos horizoNtalEs (vigas)
La flexión a la que se ven sometidas las vigas, ori-ginan deformaciones en ellas, deformaciones que pueden provocar la fisuración y degradación pre-matura de su protección frente al fuego.
Las indicaciones siguientes permiten prevenir la aparición de fisuras en el elemento de protección frente al fuego, con el fin de asegurar su continui-dad y durabilidad.
Angular CR2
0,30 m
Clip fuego
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La longitud máxima de las placas Glasroc F que constituyen la protección será 1,20 m.
Los Clip de fuego se colocarán enfrentándose por parejas y en los extremos de cada placa se instalarán los clips de fuego, situando detrás de cada junta una lambeta de protección de la junta de unos 20 cm de largo. De esta manera se asegura la continuidad de la protección por la parte interior de la junta.
Los clip intermedios se situarán cada 30 cm. Las placas se atornillarán a los Clip de fuego mediante tornillos TTPC.
En el caso de que en la protección se empleen dos capas de placas, las juntas entre capas de placas se alternarán, de modo que las juntas de dos capas su-cesivas no coincidan.
En el caso de que la protección se realice a 3 caras, se colocará un Angular CR2 fijado al forjado supe-rior, que servirá para la fijación de las placas Glasroc F a la parte superior, y para asegurar el correcto en-lace con la cara inferior de la protección.
ENcuENtros ENtrE ProtEccioNEs
En las uniones entre vigas y pilares, la protección de las vigas se realizará antes que la protección de
los pilares y antes de la ejecución de la tabiquería de distribución interior o los falsos techos.
ENcuENtros coN otros ElEMENtos dE la obra
En caso de que por motivos de aislamiento acús-tico la protección deba sea ser interrumpida por un tabique, la constitución de los paramentos del tabi-que (número, tipo y espesor de las placas) debe ser equivalente al de la protección.
En el caso de protección de pilares, la ejecución de la protección se realizará previamente a la ejecución de los falsos techos.
Angular CR2
0,20 m
Lambeta protección de juntas entre placas
0,30 m
