7. DESCRIPCIÓN PROYECTO AMPLIACIÓN CMVC
7.3. E STABILIDAD FRENTE AL FUEGO EXIGIBLE A LA ESTRUCTURA
Con el objetivo de definir la resistencia mínima exigible de los elementos de acero, el proyecto de ampliación del CMVC se basa en la metodología definida en el Código Técnico de la Edificación (CTE) DB-SI. Esta normativa presenta dos alternativas de cálculo en función del grado de precisión con el que se realizan estas verificaciones, las cuales están basadas en determinar un tiempo de resistencia mínimo que todo elemento estructural debería ser capaz de soportar. A lo largo de este capítulo, se describe con detalle ambos métodos de cálculo.
Como una primera aproximación, se puede considerar que la resistencia de un elemento estructural frente a situaciones de incendio en un sector de incendio determinado es suficiente si se alcanza la indicada en la Tabla 7-1. Estos valores representan el tiempo, en minutos, que es capaz de resistir un estructura frente a un ISO-fuego.
Tabla 7-1. Resistencia al fuego suficiente de los elementos estructurales. Fuente: CTE-DB-SI (2010)
Frente a los valores mostrados en la tabla anterior, resulta necesario tener en cuenta las siguientes consideraciones específicas:
En el caso de viviendas unifamiliares agrupadas o adosadas, los elementos de la estructura común deberán tener una resistencia equivalente a la de uso residencial.
Si la altura de evacuación supera los 28 metros, las plantas de sótano en usos comerciales, de pública concurrencia u hospitalario deberán tener una resistencia mínima de R180.
Al analizar aparcamientos situados bajo un uso distinto, si éste se encuentra robotizado, la resistencia ha de aumenta hasta R180.
Como segunda alternativa de cálculo, el CTE, en su Anejo B, especifica que se puede verificar la resistencia frente a una situación de incendio de un elemento estructural si este soporta la acción del fuego durante un tiempo equivalente de exposición al fuego. Este parámetro, tal y como se desarrolla a continuación, tiene en cuenta las características geométricas y térmicas del sector de incendio, así como el valor de cálculo de la carga de fuego.
Para elementos estructurales de hormigón armado o acero puede tomarse como valor de cálculo del tiempo equivalente al obtenido a partir de la expresión mostrada en la Ecuación 7.1.
[min] (7.1)
El coeficiente de conversión (kb) función de las propiedades térmicas de la envolvente del sector, se considera igual a 0.07. Además, los valores del coeficiente de corrección según el material estructural (kc) se toma de acuerdo con la Tabla 7-2.
Tabla 7-2. Valores de kc según el material estructural. Fuente: CTE-DB-SI (2010)
Por otro lado, el parámetro wf representa el coeficiente de ventilación cuyo valor se obtiene tal y como se muestra en la Ecuación 7.2. Cabe destacar que, para recintos en los que la superficie de suelo del sector (Af) es inferior a 100 m2 y en los que no hay aberturas en el techo (Ah), el coeficiente wf se puede determinar en base a la Ecuación 7.3. Las distintas relaciones de área que se deben considerar al analizar un recinto determinado vienen ilustradas en la Figura 7-5.
(7.2)
(7.3)
Figura 7-5. Parámetros para calcular el coeficiente de ventilación. Fuente: Navarrete Roselló, V. (2014)
Para el cálculo del coeficiente de ventilación, es necesario definir la relación tanto de la superficie de las aberturas en fachada como de las aberturas en el techo con la superficie construida del suelo del sector (Ecuaciones 7.4 y 7.5). El valor del coeficiente de aberturas (O), quedó definido en la Ecuación 3.5, en el capítulo de fuegos paramétricos.
(7.4)
(7.5)
Una vez calculados los dos parámetros anteriores, se puede determinar el coeficiente bv, tal y como se define en la Ecuación 7.6.
(7.6)
Finalmente, para poder determinar el tiempo equivalente de exposición al fuego, faltaría obtener el valor de cálculo de la densidad de carga de fuego, el cual queda definido en la Ecuación 7.7.
Se observa que esta expresión es muy similar expresión mostrada en la Ecuación 4.2, de hecho, el valor del coeficiente de combustión (m), el de la densidad de fuego característico (qf,k) y el de los coeficientes δq1 y δq2 coinciden con los valores tipificados por el Eurocódigo (ver Capítulo 4 de este proyecto).
[MJ/m2] (7.7)
Sin embargo, tal y como se muestra en la Tabla 7-3, el coeficiente según las medidas activas existentes desarrollado por el CTE únicamente toma en consideración tres tipos de medidas activas, que en comparación con la Tabla 4-3, resulta un análisis mucho más limitado que el considerado por el Eurocódigo.
Tabla 7-3. Valores del coeficiente δn.i según las medidas activas existentes. Fuente: CTE-DB-SI (2010)
Además, el CTE añade a la Ecuación 7.7 un coeficiente δc en función de las consecuencias del incendio y de la altura de evacuación del edificio. Los distintos valores están recogidos en la Tabla 7-4, considerando además que en los casos en los que pueda haber un número considerado de víctimas (hospitales), los vales indicados en la tabla deben multiplicarse por 1.5.
Tabla 7-4. Valores de δc por las posibles consecuencias del incendio, según la altura de evacuación del edificio. Fuente: CTE-DB-SI (2010)
Una vez definidas las dos alternativas propuestas por el CTE, se puede apreciar como el cálculo del tiempo equivalente de exposición al fuego resulta un método mucho más completo y específico que los valores tabulados mostrados en la Tabla 7-1.
Sin embargo, en base a lo descrito en el Capítulo 4 de este trabajo, a la hora de calcular el valor de cálculo de la densidad de carga de fuego, la formulación descrita en el CTE es mucho más limitada a la hora de considerar distintas medidas activas de protección frente a incendios (coeficiente δn.i). Además, el CTE tiene en cuenta un parámetro δc y un coeficiente de seguridad para situaciones con un número considerado de víctimas que, en comparación a la formulación descrita por los Eurocódigos, sólo hacen que sobredimensionar el valor de la densidad de carga del fuego.
Finalmente, es necesario resaltar que, de acuerdo con la Norma EN 1991-1-2, el tiempo equivalente de exposición al fuego sólo debe utilizarse cuando el cálculo se fundamenta en valores tabulados o ISO-fuegos. Ante esto, el CTE presenta una limitación clara frente a los Eurocódigos, ya que no tiene en cuenta las hipótesis o escenarios de fuegos paramétricos y localizados descritos a lo largo de este trabajo.