Abstract:
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El presente proyecto consiste en el estudio del comportamiento de columnas de
fundición ante la acción térmica del incendio y la elaboración de un procedimiento de
cálculo, para estimar el tiempo de resistencia al fuego de las mismas. Dichas columnas
de fundición eran de uso habitual en edificaciones del siglo XIX y principios del siglo
XX y fueron muy utilizadas en edificación industrial y arquitectónica. En la zona del
Eixample barcelonés existen grandes cantidades de estas columnas. Incluso en
rehabilitaciones posteriores se siguen conservando dado que dotan al edificio de un alto
valor histórico y patrimonial.
Las columnas de hierro fundido (o fundición de hierro) no han vuelto a ser utilizadas
como elemento estructural desde entonces, sólo existen en los edificios que se
conservan desde aquella época. Fueron desplazadas por el acero, mucho más resistente
y fiable. Por este motivo existe muy poca información al respecto sobre su
comportamiento térmico en caso de incendio. Sí existen sin embargo numerosos
estudios sobre sus propiedades mecánicas estructurales. Para el procedimiento se
utilizarán modelos analíticos basados en estudios anteriores y modelos avanzados de
elementos finitos.
En el estudio se utilizará el modelo de incendio normalizado, fuego tipo ISO, que es el
que se utiliza habitualmente para evaluar y certificar resistencias a fuego de elementos
estructurales. El procedimiento de cálculo elaborado consiste en aplicar unas tablas de
temperatura para pilares de fundición, con las que se obtiene una temperatura de colapso
en relación con la carga soportada y la geometría de la columna. Una vez conocida la
temperatura de colapso del pilar aplicando un programa de elementos finitos se obtiene
el tiempo de resistencia del pilar. También se realiza la comprobación termomecánica
para mostrar la fiabilidad del método de las tablas adimensionales.
El programa de elementos finitos aplica sobre el contorno del pilar la curva de fuego
que se le introduzca en la programación. El programa tiene en cuenta el comportamiento
térmico del material de fundición y muestra de una manera gráfica el tiempo y la
temperatura que alcanza toda la sección transversal del pilar. De este modo podemos
conocer el tiempo en que la columna alcanzará dicha temperatura de colapso. Sabiendo
el tiempo en el que fallará la columna se puede conocer si el local o edificio donde se
encuentra la columna cumple con la normativa actual sobre resistencias a fuego de
estructuras. En caso de que no cumpla procede entonces la aplicación de sistemas
activos y/o pasivos de protección contra incendios.
Se mostrará un ejemplo de aplicación de curva paramétrica del Eurocódigo-1, y también
el modelo de dos zonas con el programa Ozone que construye una curva tiempotemperatura
a partir de la introducción de los datos de dimensiones del local,
comportamiento térmico de los cerramientos (paredes, techos y suelo), cantidad de
combustible existente y dimensiones de las aberturas que alimentan de oxígeno al
incendio mediante elementos finitos.
Finalmente el cálculo de tiempo de resistencia al fuego de pilares de fundición puede
asimilarse al utilizado en el acero siempre y cuando la carga a considerar de los pilares
sea axil de compresión. (Carga centrada y sin momentos flectores). |