Efecto de las tolerancias en el comportamiento al fuego de la madera
Efecto de las tolerancias en el comportamiento al fuego de la madera
Conexiones ocultas en uniones de madera y comportamiento al fuego: resultados experimentales.
LOCK T y FIRE STRIPE GRAPHITE a la prueba del fuego: con ocasión del CIMAD 2024, el congreso ibero-latinoamericano dedicado a las construcciones de madera, nuestro equipo español pudo comprobar cómo influye la presencia de holguras y de fresados en el comportamiento al fuego de las uniones con conexiones metálicas ocultas.
El reciente estudio, realizado por la Universidad Politécnica de Cataluña, en colaboración con Rothoblaas, EPSEB (Escuela Politécnica Superior de Edificación de Barcelona) y el Centro de Ciencia y Tecnología Forestal de Cataluña, ha analizado el efecto de la presencia de tolerancias incluso milimétricas en el comportamiento al fuego de las uniones con conexiones ocultas en las estructuras de madera.
El estudio ha sido realizado por Laia Haurie, Alina Avellaneda y Ana Lacasta (Universidad Politécnica de Cataluña), Sergio Campesino (Rothoblaas) y Pilar Giraldo (CTFC-INCAFUST).
Comparación madera y hormigón : ¿cuál resiste más al fuego?
En general, las estructuras de madera y las de hormigón responden de manera diferente al fuego. La madera, aunque es un material combustible, forma una capa de carbonización que, al proteger su núcleo y los elementos instalados en su interior, frena el colapso estructural.
Las estructuras de hormigón, aunque no son combustibles, pueden sufrir daños importantes y perder su resistencia mecánica cuando son sometidas a temperaturas elevadas.
Estudios comparativos muestran que, en caso de incendio, los elementos de madera maciza pueden mantener su integridad estructural durante más tiempo que el hormigón: por ejemplo, la madera quema lentamente, aproximadamente 0,65 mm por minuto, y la carbonización de la superficie aísla y protege la madera subyacente, que mantiene entre el 85 % y el 90 % de su integridad estructural según las dimensiones del elemento y del tiempo de exposición al fuego.
Por el contrario, el hormigón puede sufrir daños irreversibles a temperaturas superiores a 600 °C y presentar fenómenos de "spalling" explosivo, en los que fragmentos de hormigón se desprenden violentamente debido a la presión del vapor interno (International Timber) (Cement.org).
Qué ocurre a las uniones de madera en caso de incendio: condiciones del experimento
El objetivo del experimento era evaluar cómo influyen, en el comportamiento de las uniones en caso de incendio, las tolerancias de instalación milimétricas en las conexiones entre vigas de madera con conectores metálicos ocultos.
Se realizaron tres tipos de conexiones utilizando madera laminada de abeto GL24h:
Conexión sin tolerancia.
Conexión con tolerancia de 4 mm.
Conexión con tolerancia de 5 mm, sellada con una cinta intumescente FIRE STRIPE GRAPHITE.
Se utilizó el conector LOCK T de Rothoblaas. Cada conexión se probó con y sin fresado en el elemento principal de madera, que también influye en la exposición al fuego del conector.
Para cada tipo de conexión, se colocaron dos termopares: uno en la zona de contacto entre las vigas de madera y otro en la unión entre la placa metálica y la viga secundaria. Se utilizó un tercer termopar para controlar la temperatura de la llama.
La figura 1 muestra las tres conexiones antes del ensayo (a: sin tolerancia, b: con tolerancia de 4 mm, c: con tolerancia de 5 mm y cinta intumescente).
El ensayo consistió en aplicar una llama directa sobre la zona de unión de las dos vigas y registrar las temperaturas en los dos puntos de conexión madera-madera y madera-acero.
La figura 2 ilustra el momento de la prueba al fuego
Resultados y posibilidades
El ensayo demostró claramente el efecto de la transmisión de calor del metal hacia la madera en presencia de conectores metálicos instalados con diversas tolerancias.
La temperatura en la zona entre la madera y LOCK T superó los 500 °C después de 2 minutos en el caso de la unión sin fresado, mientras que la conexión insertada en la viga con fresado se mantuvo por debajo de 100 °C.
El conector con zona de tolerancia no protegida mostró un aumento rápido de la temperatura, alcanzando valores de aproximadamente 500 °C después de 40 minutos, mientras que la conexión insertada en la viga con fresado sin ningún espacio de tolerancia alcanzó un valor de aproximadamente 200 °C.
La adición de una cinta intumescente FIRE STRIPE GRAPHITE resultó efectiva para bloquear el paso de gases calientes y mantener las temperaturas más bajas respecto a la conexión sin tolerancia.
La Figura 4 muestra el impacto que el cajeado puede tener en la evolución de la temperatura en correspondencia de la conexión y la evolución de las temperaturas durante las pruebas para las diferentes configuraciones.
La temperatura en la zona de contacto madera-metal en la conexión expuesta, sin fresado para insertarla en la viga, superó los 500 °C después de tan solo 2 minutos, mientras que en la unión con conexión empotrada y con conexión empotrada más cinta intumescente, las temperaturas se mantuvieron significativamente más bajas.
La tabla 1 recoge las temperaturas a los 15 minutos de ensayo para los diversos prototipos.
Conclusiones
El ensayo ha confirmado que la protección de las conexiones metálicas ocultas mediante fresado es una estrategia efectiva para disminuir el riesgo en caso de incendio.
Las conexiones instaladas con una tolerancia no protegida mostraron una mayor carbonización y una reducción de la sección transversal de la madera. La utilización de una cinta intumescente como FIRE STRIPE GRAPHITE ha demostrado que puede proteger de forma efectiva el conector, llegando a tener un comportamiento al fuego incluso mejor que en las conexiones aplicadas sin espacios de tolerancia.
Productos Rothoblaas para la resistencia al fuego
Para garantizar la máxima resistencia al fuego en las estructuras de madera, Rothoblaas ofrece una gama de productos diseñados específicamente para este fin, incluida la cinta intumescente FIRE STRIPE GRAPHITE.
Estas soluciones se han estudiado para mejorar la resistencia al fuego de las conexiones metálicas ocultas y reducir el riesgo de colapso estructural.
Para más información, es posible consultar el folleto dedicado a los productos Rothoblaas para la resistencia al fuego.
Img 5. Uniones después de la exposición a llama abierta
Detalles técnicos
- País:
- Any
- Productos:
- LOCK T FIRE STRIPE GRAPHITE
