Cálculo de resistencia al fuego de secciones de hormigón armado según la 2.ª generación del EC2

Calcula la distribución de temperaturas, ajusta las propiedades de los materiales y utiliza el método avanzado del Eurocódigo 2 para obtener una utilización realista, en lugar de resultados conservadores de cumple/no cumple. Esto permite optimizar los nuevos diseños y ayuda a que los elementos existentes cumplan las verificaciones sin necesidad de refuerzo.

Cómo ejecutar el cálculo de resistencia al fuego

El cálculo de resistencia al fuego solo se realiza cuando está activado, ya sea marcándolo en el asistente al crear un proyecto o activándolo después en la Configuración del proyecto. Los proyectos que no lo necesitan no se ven afectados. Una vez activado, la aplicación se adapta: aparecen datos adicionales del elemento y ajustes del proyecto, las secciones incorporan una nueva pestaña Exposición al fuego, los efectos de carga se dividen en dos grupos y la pestaña Verificación incluye los resultados del análisis térmico y un bloque específico de cálculo de resistencia al fuego en la Verificación global.

Datos de entrada

• Clase de resistencia al fuego: de R30 a R240, que determina la duración del análisis.
• Curva de fuego: las curvas nominales estándar, externa y de hidrocarburos de la norma EN 1991-1-2, además de la curva estándar de tiempo-temperatura ASTM E119.
• Humedad inicial del hormigón y temperatura del elemento: el estado del elemento antes del incendio.
• Parámetros de transferencia de calor: coeficiente de convección y emisividad del elemento y del fuego, preestablecidos para cada curva de fuego, de modo que los valores por defecto ya son los de la norma.
• Caras expuestas al fuego: se definen para cada sección en la nueva pestaña Exposición al fuego mediante cuatro opciones sencillas (superior, inferior, izquierda, derecha). Un algoritmo deduce a qué bordes de la sección transversal corresponde, incluso en formas con esquinas entrantes, y los bordes expuestos se dibujan en rojo en la escena.

Efectos de carga en situación de incendio

Los esfuerzos internos en situación de incendio no son los mismos que para ELU y ELS, por lo que los efectos de carga se dividen. Una nueva propiedad, Tipo de combinación, asigna cada efecto a ELU + ELS o a Cálculo de resistencia al fuego, y el árbol los agrupa en consecuencia. La introducción masiva de los esfuerzos internos de incendio está disponible en el grupo, del mismo modo que para los efectos ordinarios.

Propiedades de los materiales

La sección transversal se discretiza en una malla y el campo de temperaturas se calcula en incrementos de tiempo hasta la clase de resistencia requerida, con unos ajustes de malla propios que son más finos que los del análisis seccional. A partir de la temperatura de cada elemento de hormigón y de cada barra de armadura individual, la aplicación obtiene las propiedades reducidas de los materiales (resistencia del hormigón, límite elástico y límite de proporcionalidad de la armadura, y módulo de elasticidad) utilizando los coeficientes de reducción de la norma EN 1992-1-2. Las tablas de coeficientes de reducción forman parte de la Configuración del proyecto, por separado para hormigón con áridos silíceos y calizos y para armadura laminada en caliente y conformada en frío. Están rellenadas con los valores de la norma y siguen siendo editables, con reglas de ordenación y de rango que garantizan que una tabla editada mantenga su sentido físico.

Tipos de resultados del campo de temperaturas

• Temperatura: la distribución de temperaturas en la sección como mapa de calor con su paleta de colores.
• Coeficientes de reducción: la misma vista para la reducción de resistencia resultante, que es lo que realmente rige la verificación.

Ambos se muestran para un incremento de tiempo seleccionable, y por defecto se muestra el último. Junto a la escena, la vista de datos enumera la temperatura y los coeficientes de reducción de los elementos de hormigón y, por separado, de cada barra de armadura, de modo que el ingeniero puede consultar el valor de la barra concreta que le interesa.

Verificaciones normativas en situación de incendio

La situación de cálculo de resistencia al fuego se verifica con los mismos tipos de verificación que los usuarios conocen del cálculo habitual: Resumen, Respuesta N-M-M, Cortante, Torsión e Interacción. Los resultados aparecen en un bloque independiente de Cálculo de resistencia al fuego dentro de la Verificación global, junto al bloque ELU + ELS, de modo que ambas situaciones son visibles una al lado de la otra. El cortante sigue el enfoque específico que exige la norma para el fuego: la verificación se evalúa sobre una sección transversal reducida, con la resistencia del hormigón tomada de la temperatura de referencia en el centro de gravedad y la resistencia de los estribos a partir de la temperatura de referencia en la sección a media altura del alma, reconociendo que un estribo atraviesa zonas de distinta temperatura y uniformiza el calor a lo largo de su longitud. 

Como en el resto de Section, las tablas de resultados detalladas son desplegables para mostrar las ecuaciones con los valores intermedios en que se basan, y todo se puede imprimir en el informe.

Publicado en la versión 26.1 de IDEA StatiCa.