Distribución de temperaturas HEB-360

 Altura de estudio z = 0

Considerando el perfil HEB360 en el eje de llamas, es lógico razonar que las secciones más próximas al suelo serán aquellas con temperaturas más altas. Esto se demuestra en la Figura 9-16, donde la temperatura máxima del acero al nivel del suelo es igual a 832˚C.

Figura 9-16. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=0)

 Altura de estudio z = 0.5 metros

La Figura 9-17 muestra que al estudiar la distribución de temperaturas a 0.5 metros sobre el suelo, el valor máximo se reduce hasta los 755˚C. Sin embargo, sigue estando muy por encima de los requerimientos tanto a nivel térmico (400˚C) como mecánico (610˚C).

Figura 9-17. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=0.5)

 Altura de estudio z = 1 metro

Estudiando la distribución de temperaturas del perfil HEB360 a una altura de un metro sobre el suelo, la Figura 9-18 muestra una temperatura máxima del perfil de acero de 625˚C. En este caso, pese a seguir necesitando el incluir elementos de protección en el acero, se aprecia una notable reducción de la temperatura máxima en comparación a los resultados anteriores.

Figura 9-18. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=1)

 Altura de estudio z = 1.5 metros

Análogamente a lo descrito en el caso anterior, la Figura 9-19 representa la distribución de temperaturas del perfil a una altura de 1.5m. La temperatura máxima en esta situación tiene lugar a los 36 minutos, con un valor de 526˚C. Esto indica que, desde un punto de vista mecánico ya no sería necesario aplicar elementos de protección. Sin embargo, sí sería necesario desde un punto de vista térmico.

Figura 9-19. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=1.5)

 Altura de estudio z = 2 metros

Figura 9-20. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=2)

Tal y como se observa en la Figura 9-20, la temperatura máxima del perfil HEB-360 a una altura de dos metros sobre el suelo es de 468˚C. Esta distribución de temperaturas está muy próxima a la temperatura mínima requerida desde el punto de vista térmico, por lo que, como se demuestra en las siguientes páginas, la protección será muy pequeña.

 Altura de estudio z =2.5 metros

Analizando la distribución de temperaturas del perfil a una altura de 2.5m sobre el suelo, ocurre el mismo planteamiento que el anteriormente descrito. De acuerdo con la Figura 9-21, la temperatura máxima del perfil es de 429˚C.

Figura 9-21. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=2.5)

 Altura de estudio z =3 metros

A partir de la Figura 9-22, se observa como la distribución de temperaturas del acero se encuentra en todo momento por debajo de los 400˚C. En concreto, la máxima temperatura alcanza un valor de 396˚C, por lo que no sería necesario emplear protección pasiva del acero en ninguna de los análisis realizados.

Figura 9-22. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=3)

 Altura de estudio z = 3.45 metros

En base al resultado anterior es evidente que a la altura del techo no será necesario proteger el perfil HEB-360. Tal y como se muestra en la Figura 9-23, la máxima temperatura del acero es de 370˚C, confirmándose lo ya descrito.

Figura 9-23. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=3.45)

9.6.2.2. Elemento con protección pasiva 9.6.2.2.1. Análisis térmico

A partir del análisis del perfil HEB-360 desprovisto de material de protección se ha podido determinar que la altura exacta a partir de la cual no sería necesario considerar el recubrimiento de la sección – temperatura igual o inferior a 400˚C – es igual a 2.93 metros. Por consiguiente y siguiendo la metodología anterior, se ha determinado el espesor de protección necesario en dicho perfil discretizando la altura en tramos de medio metro.

 Altura de estudio z = 0

Al nivel del suelo, el mínimo espesor de protección necesario para verificar que no se producen pérdidas de las características resistentes del acero es igual a 11mm. Este resultado se demuestra a partir de la Figura 9-24 mostrada en la página siguiente, donde se observa que la máxima temperatura del perfil de acero es igual a 400˚C.

Figura 9-24. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 11mm, z=0)

 Altura de estudio z = 0.5 metros

En este caso, el espesor necesario para satisfacer el correcto funcionamiento del perfil es de 10mm. Tal y como se observa en la Figura 9-25, la temperatura máxima obtenida a una altura de medio metro sobre el suelo es de 390˚C.

Figura 9-25. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 10mm, z=0.5)

 Altura de estudio z = 1 metros

Analizando el perfil a una altura de un metro sobre el suelo se obtiene que el espesor de protección necesaria es de 8mm. La distribución de temperaturas del perfil, ilustrada en la Figura 9-26 de la siguiente página, muestra que se alcanza un temperatura máxima de 385˚C.

Figura 9-26 Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 8 mm, z=1)

 Altura de estudio z = 1.5 metros

Analizado en el perfil a una altura de 1.5 metros y utilizando un espesor de recubrimiento de 6mm, la Figura 9-27 muestra una temperatura máxima de 390˚C.

Figura 9-27. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 6mm, z=1.5)

 Altura de estudio z = 2 metros

Como ya se demostró en el análisis del material desprovisto de protección pasiva, a partir de los dos metros de altura, la temperatura del perfil de acero es muy próxima a los 400˚C. Esto hace indicar, por consiguiente, que el espesor de recubrimiento necesario va a ser muy pequeño, lo cual se confirma al observar la Figura 9-28 de la página siguiente. Apenas 5mm de protección consiguen satisfacer los requerimientos del análisis térmico, obteniendo una temperatura máxima de 385˚C.

Figura 9-28. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 5mm, z=2)

 Altura de estudio z = 2.5 metros

Como se dijo en la página anterior, aplicando un espesor de 5mm en el perfil HEB360 a una altura de 2.5m se tiene, tal y como muestra la Figura 9-29, una temperatura máxima de 350˚C.

Figura 9-29. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 5mm, z=2.5)

9.6.2.2.2. Análisis mecánico

Como última fase de la hipótesis de fuegos localizados del perfil HEB-360 es necesario realizar un análisis basado en resistencia, es decir, verificar que a la temperatura a lo largo de todo el inferior sea inferior a 610˚C. Se ha determinado que, a partir de 1.06m, no sería necesario considerar el uso de elementos protectores que, en comparación a los resultados obtenidos en el análisis térmico, supone una reducción en casi 2m de altura. Siguiendo la metodología anterior, se muestra la distribución de temperaturas en el perfil discretizada en tramos de medio metro.

 Altura de estudio z = 0

La Figura 9-30 muestra la distribución de temperaturas en el perfil al nivel del suelo y considerando un espesor de protección de 5mm. Se aprecia una notable reducción en la cantidad de protección a emplear con respecto a los resultados obtenido en el análisis térmico.

Figura 9-30. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 5mm, z=0 metros)

 Altura de estudio z = 0.5 metros

En el análisis del perfil para una altura de 0.5m sobre el suelo y adoptando espesor de protección pasiva de 5mm. A partir de los resultados recogidos en la Figura 9-31 se determina que la máxima temperatura en el perfil HEB-360 es de 525˚C, muy por debajo de los 610˚C que establecían el límite desde un punto de vista resistente. Por otro lado, comparación con los resultados obtenidos en la Figura 9-25, el espesor de material protector necesario se ha conseguido reducir en la mitad.

Figura 9-31. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, protección 5mm, z=0.5 metros)

 Altura de estudio z = 1.06 metros

Como ya se comentó al inicio de este análisis, a partir de una altura de 1.06m deja de ser necesario adoptar protección sobre el elemento. En este sentido, la Figura 9-32 recoge la distribución de temperaturas del perfil, confirmando que máxima temperatura en ningún momento supera los 610˚C descritos en las comprobaciones resistentes.

Figura 9-32. Distribución temperatura HEB-360 (Fuego localizado, sin protección, z=1.06 metros)