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EVALUACION DE ESTRUCTURAS  EN INCENDIOS 

PRIMERA COMPAÑÍA DE BOMBEROS LOS ANDES 

“BOMBA ANDES”

Primera Compañía Bomberos Los Andes 

TIPOS Y COMPORTAMIENTOS DE ESTRUCTURAS  Acero estructural: es vulnerable al fuego. En su presencia pierde rápidamente forma y  consistencia, se producen colapsos sin tiempo de intervención. A 500º una viga de  12mm se alarga 74mm. Entre 315 y420º el acero empieza a debilitarse y sufre violentas  torsiones y flexiones.  El límite elástico de resistencia: a los 3 min. es inferior al admisible. A los 7 min.  desciende gradualmente. A los 8 min. resistencia nula.  Madera: siendo altamente combustible, compite en resistencia y estabilidad con el  acero, elemento no combustible. Quedan afectados únicamente en su capa superficial.  Hor migón ar mado: a 600º la resistencia a la tracción se reduce aprox. a 0. A esas Tª,  “explota” el hormigón y salen las armaduras a la vista. El recubrimiento de las  armaduras debe ser superior a 3 cm. para que no ocurra. 

RESISTENCIA AL FUEGO 

Las cualidades del hormigón disminuyen paulatinamente ante la influencia de  temperaturas elevadas y con mayores consecuencias si se trata de hormigones armados.  Los fenómenos son fundamentalmente:  Una deformación por efecto de la temperatura. Una ligera modificación del coeficiente  de conductibilidad térmica. Una variación en su capacidad resistente.  Causas físicas:  El coeficiente de dilatación aumenta según el tipo de árido, siendo este aumento muy  desfavorable para hormigones con árido de cuarzo. También se produce un fenómeno  de evaporación que se acusa de modo notable durante el proceso de enfriamiento.  Causas químicas:  El agua de hidratación perdida por efecto de la temperatura no podrá ser recuperada de  la misma forma, dando su pérdida lugar a cambios en la estructura química del cemento.  La destrucción del hormigón a causa del fuego casi nunca se debe a la deshidratación  del cemento. Los áridos de cuarzo sufren una brusca transformación a 573ºC. O sea,  configuran su composición química, creando nuevos enlaces (o deteriorándose).

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Comportamiento ante un incendio: el aumento de la temperatura va a producir una  creciente pérdida de resistencia en el hormigón, dependiendo de las condiciones del  hormigón, según proceso de fabricación, puesta en obra y tipo de árido.  Influencia del grado de carga:  En hormigones normales, el grado de carga crítico se encuentra a la tercera parte de su  tensión de rotura. Al ser calentado, se observará un comportamiento más favorable que  si hubiese estado descargado. El problema más grave es la reducción de resistencia  debido al calentamiento excesivo de las armaduras. Este calentamiento será menor  cuanto mayor sea la resistencia térmica de su recubrimiento. Habrá que estar atentos a  posibles grietas  que disminuirán la sección resistente y anulan el efecto de adherencia  entre el acero y el hormigón

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EVALUACION DE ESTRUCTURAS EN UN INCENDIO 

La evaluación de estructuras en peligro, deberá tomar un lugar importante en las  prioridades que establece el líder, utilizando el triade o solo por sentido común,  obviamente si están involucradas estructuras.  La mayor preocupación, no son las estructuras ya colapsadas, si no las parcialmente  colapsadas. Los especialistas ya sean de estructuras o personal de emergencia que esta  preparada para estos tipos de emergencias, decidirán la evaluación que corresponda al  caso.  INDICACIONES DE COLAPSO:  Algunas indicaciones de colapso de una estructura, son datos fáciles de distinguir, con  solo observar la estructura. El detectar este colapso o su posible ocurrencia, permitirá  realizar un trabajo mas seguro, en una zona de alta peligrosidad.  è  Paredes  fuera de plomo: Las paredes pandeadas, las paredes que se observan  ladeadas o que se han separado se sus zapatas, pisos y techos, y las paredes que  tienen un efecto de pliegue o de onda.  è  Humo o agua a través de los ladrillos: Eso significa que el cemento que unía  los ladrillos ya no esta intacto, este se pudo haber deteriorado con el movimiento  de la estructura completa. Lo más importante es que la gravedad es la que  mantiene a los ladrillos unidos representando una situación muy peligrosa.  è  Vigas separadas: Puede ser el resultado del fuego, explosión, sismos, tornados o  cualquier otra razón que pudiera causar que un edificio se moviera. En la  mayoría de las construcciones de tipo PRE ensamblado, estas vigas son las que  sostienen el techo y en su lugar las paredes verticales.  è  Vigas de acero pandeadas:  Esta es usualmente el resultado de un fuerte  incendio, donde las vigas, expuestas a alta temperatura, se fatigan y fallan,  causando que se pandeen y se separen de las paredes. Las vigas de madera  laminada, usualmente tienen la tendencia de absorber más el calor y mantenerse  intactas por más tiempo.

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è  Expansión desigual, explosiones: En muchas partes del país, los edificios están  construidos especialmente para expandirse y contraerse, de acuerdo a las  condiciones climatologicas presentes. Estos edificios, cuentan con juntas que  permiten la expansión, y por ello, a través del tiempo pueden crear grietas  internas a medida que pasan los años. Las explosiones son obviamente, una  historia aparte, siempre se debe tener la precaución, antes de entrara un edificio,  de saber si este sufrió algún tipo de explosión.  è  Implicaciones de un incendio fuerte: Es común, para una estructura colapsarse,  durante o después de haberse envuelto en fuego excesivo. El gran porcentaje de  los incendios, so considerados, incendios confinados, en otras palabras, los  muebles son el material combustible. Si se le permite al fuego que se extienda en  la estructura, cosa que no toma mucho tiempo, entonces se debe considerar la  posibilidad de esta por completo, colapse.  è  Sobrecarga, envejecimiento: En las antiguas áreas comerciales, se pueden  encontrar edificios antiguo de ladrillos sobrecargados de maquinaria, lo que  puede presentar un peligro obvio durante un sismo, la edad de cualquier edificio,  debería de ser considerada un problema potencial en cualquier evento; los techos  viejos, con solo una pequeña pendiente, tienden a pandearse con los años,  debido a los depósitos de agua a través de los años.

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ESTUDIO DE CASO  EDIFICIO TIPICO 

SECCIONES GENERALES DE VIGAS DE ACERO OCUPADAS

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DETALLE 

ANALISIS

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CURVA DE EMISION DE CALOR DE UN SOFA Y DE UN ESTANTE

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MODELACION DE LIBERACION DE CALOR EN FUNCION DEL TIEMPO 

GRAFICO DE LIBERACION DE TEMPERATURA VERSUS TIEMPO

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SECUENCIA DE LIBERACION DE CALOR Y GASES EN FUNCION DEL  TIEMPO

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“El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía necesaria para  levantar un kilogramo de la sustancia en un grado centígrado.”  Sustancia 

Concreto  Acero  Nitrógeno  Vapor de agua  Dióxido de Carbono 

Calor específico [J /Kg*C] 

3.300  450  1.038  1.690  845 

TABLAS DE RELACIONES  Temperaturas ­ Tiempos.

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Pérdidas de resistencia ­ Temperatura. 

Disminución del Módulo de Elasticidad ­ Temperatura. 

GRADUACION DE MATERIALES RESISTENTES AL FUEGO

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Ejemplo edificio WINDSOR, Madrid:  La tor re Windsor  fue uno de los primeros rascacielos inteligentes construidos en  Madrid. Tenía 106 metros de altura 

El edificio Windsor soportó temperaturas de hasta 1000º C y la estructura de  hormigón mantuvo su capacidad portante

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