Ingeniería Estructural: Efectos del Fuego en Armaduras de Acero

Efectos del fuego en estructuras de acero

• Las armaduras de acero en estructuras sometidas a incendio pierden resistencia debido a la carga térmica, lo que reduce la capacidad portante del elemento y puede provocar su hundimiento o el colapso de la estructura.

Fallo termomecánico (colapso por adherencia)

• El fallo termomecánico se produce debido a la falta de resistencia a tracción del hormigón en masa, que requiere la combinación con otro material que compense sus carencias de resistencia.
• La introducción de armaduras de acero en el hormigón provoca fuertes tensiones internas y pérdida de adherencia entre los dos materiales, lo que deja expuesto el acero a la carga térmica con la consiguiente pérdida de resistencia.
• El fallo termomecánico se puede generar al principio del incendio, pero es más intenso al final, cuando se produce un enfriamiento brusco producido por una extinción agresiva.
• Las grietas características de este fenómeno tienen el borde y la superficie interior limpias, sin ahumar.

Fallo termohidráulico (desprendimiento por aumento de la presión interna)

• El fallo termohidráulico se produce cuando un elemento de hormigón armado queda expuesto a un incendio, lo que provoca un aumento de la presión interna del agua libre o capilar y una temperatura del agua retenida en el interior no permeable.
• El agua capilar se evapora, lo que retarda el calentamiento de la capa más externa, mientras que la ocluida en el interior no permeable se ve sometida a temperaturas superiores a la de ebullición, lo que genera fuertes tensiones locales de tracción en el material.
• Si se concentran tensiones internas locales muy altas, se puede llegar a producir un desprendimiento o una rotura explosiva de la capa de hormigón, lo que se conoce como Spalling.
• El Spalling se define como el desprendimiento de gruesas capas de hormigón, lo que deja ampliamente expuestas las armaduras de acero.
• El desprendimiento genera un doble efecto: conduce el calor con mucha rapidez a otros puntos del interior del elemento constructivo y se produce una pérdida exponencial de la resistencia del acero, lo que puede provocar un colapso estructural.
• El Spalling suele tener lugar al inicio del incendio, lo que hace que el interior quede expuesto al humo y el hollín, resultando en grietas y coqueras muy ennegrecidas.