Introducción
El análisis de incendio no es una tarea rutinaria para un ingeniero estructural. Este artículo muestra la solución detrás de IDEA StatiCa, que calcula automáticamente la temperatura de las placas en el modelo de unión bajo exposición al fuego.
Los componentes de soldadura y perno toman la temperatura de la placa conectada con la temperatura más alta. Más información sobre las hipótesis: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Modelo e hipótesis
Se verificará la temperatura del rigidizador en este punto de unión. La unión estará expuesta al fuego y debe resistir al menos 15 minutos R15. La curva de incendio utilizada para la simulación es "Curva de incendio exterior (EN 1993-1-2)." Hay un aviso importante: no se ha aplicado protección contra incendios.
Fórmulas normativas
Las hipótesis se basan en EN 1993-1-2 para materiales de acero sin protección. Al no existir aislamiento protector, el material queda directamente expuesto al calor por convección y radiación de las llamas, lo que provoca un calentamiento mucho más rápido.
El Eurocódigo define varias curvas nominales de incendio temperatura–tiempo utilizadas en el diseño estructural contra incendios:
- Curva de incendio normalizada (ISO 834 / EN 1991-1-2, Ec. 3.1)
- Representa un incendio de compartimento convencional y severo.
- Uso: Para la clasificación estándar de resistencia al fuego (R30, R60, R90, …). Se aplica habitualmente en el diseño prescriptivo y en los ensayos de laboratorio.
- Curva de incendio de hidrocarburos
- Aumento rápido de temperatura, alcanzando ~1100 °C en 5 minutos.
- Uso: Para incendios que involucran hidrocarburos (almacenamiento de petróleo, gas, combustible, industria petroquímica, túneles con tráfico pesado).
- Curva de incendio exterior
- Aumento de temperatura menor en comparación con la curva normalizada, máx. ~680 °C.
- Uso: Para la exposición al fuego de fachadas y muros exteriores.
- Curvas de incendio paramétricas (no incluidas en IDEA StatiCa)
- Basadas en el tamaño del compartimento, la ventilación y la densidad de carga de fuego.
- Muestran fases de calentamiento y enfriamiento.
- Uso: Para el diseño basado en prestaciones de compartimentos reales de edificios donde se conocen la carga de fuego y la ventilación.
Cómo deben seleccionar los ingenieros la curva de incendio
Cumplimiento normativo/clasificación de resistencia requerida: → Usar Curva de incendio normalizada.
Petroquímica, túneles, almacenamiento de líquidos inflamables: → Usar Curva de incendio de hidrocarburos.
Fachadas, elementos exteriores expuestos a incendio al aire libre: → Usar Curva de incendio exterior.
Escenario de incendio realista (diseño basado en prestaciones): → Usar Curva de incendio paramétrica (si se dispone de datos de entrada suficientes).
Factor de sección Am/V
Sensibilidad general
El factor de sección (Am/V) es una constante significativa para cada placa. En la ecuación gobernante aparece como numerador, lo que indica que aumentar el incremento de temperatura influye en la temperatura al final de la simulación. Observemos la sensibilidad del factor en el rango [50, 300] incrementando de 25 en 25.
Cómo calcular el valor para el rigidizador
El cálculo del factor de sección para rigidizadores de referencia debe aclarar la metodología para calcular los rigidizadores. Si una cara no alineada con el borde de la placa está cubierta por otra placa, el área cubierta debe excluirse del cálculo del factor de sección. Ignorar este aspecto puede dar lugar a resultados engañosos en comparación con la verificación manual.
Procedimiento de cálculo paso a paso
El procedimiento descrito describe el flujo de trabajo del incremento de temperatura a lo largo del tiempo para la curva de incendio exterior.
Comparación de IDEA StatiCa frente al cálculo manual
La temperatura calculada por IDEA StatiCa alcanzó 608 grados Celsius.
Mediante el procedimiento manual paso a paso, la temperatura alcanzó 609 grados Celsius.
Conclusión
El objetivo era introducir mayor transparencia en el flujo de trabajo del diseño contra incendios y animar a los ingenieros estructurales a utilizar con confianza IDEA StatiCa para el diseño contra incendios y la verificación normativa de uniones y elementos de acero en comparación con los cálculos manuales.
En el diseño contra incendios, la temperatura se convierte en una variable de estado crítica. Esta influye directamente en la rigidez y resistencia de los materiales a través de las propiedades dependientes de la temperatura definidas en EN 1993-1-2.
