Resistencia al fuego de pilares tubulares de fundición de hierro

Abstract

El presente proyecto consiste en el estudio del comportamiento de columnas de fundición ante la acción térmica del incendio y la elaboración de un procedimiento de cálculo, para estimar el tiempo de resistencia al fuego de las mismas. Dichas columnas de fundición eran de uso habitual en edificaciones del siglo XIX y principios del siglo XX y fueron muy utilizadas en edificación industrial y arquitectónica. En la zona del Eixample barcelonés existen grandes cantidades de estas columnas. Incluso en rehabilitaciones posteriores se siguen conservando dado que dotan al edificio de un alto valor histórico y patrimonial. Las columnas de hierro fundido (o fundición de hierro) no han vuelto a ser utilizadas como elemento estructural desde entonces, sólo existen en los edificios que se conservan desde aquella época. Fueron desplazadas por el acero, mucho más resistente y fiable. Por este motivo existe muy poca información al respecto sobre su comportamiento térmico en caso de incendio. Sí existen sin embargo numerosos estudios sobre sus propiedades mecánicas estructurales. Para el procedimiento se utilizarán modelos analíticos basados en estudios anteriores y modelos avanzados de elementos finitos. En el estudio se utilizará el modelo de incendio normalizado, fuego tipo ISO, que es el que se utiliza habitualmente para evaluar y certificar resistencias a fuego de elementos estructurales. El procedimiento de cálculo elaborado consiste en aplicar unas tablas de temperatura para pilares de fundición, con las que se obtiene una temperatura de colapso en relación con la carga soportada y la geometría de la columna. Una vez conocida la temperatura de colapso del pilar aplicando un programa de elementos finitos se obtiene el tiempo de resistencia del pilar. También se realiza la comprobación termomecánica para mostrar la fiabilidad del método de las tablas adimensionales. El programa de elementos finitos aplica sobre el contorno del pilar la curva de fuego que se le introduzca en la programación. El programa tiene en cuenta el comportamiento térmico del material de fundición y muestra de una manera gráfica el tiempo y la temperatura que alcanza toda la sección transversal del pilar. De este modo podemos conocer el tiempo en que la columna alcanzará dicha temperatura de colapso. Sabiendo el tiempo en el que fallará la columna se puede conocer si el local o edificio donde se encuentra la columna cumple con la normativa actual sobre resistencias a fuego de estructuras. En caso de que no cumpla procede entonces la aplicación de sistemas activos y/o pasivos de protección contra incendios. Se mostrará un ejemplo de aplicación de curva paramétrica del Eurocódigo-1, y también el modelo de dos zonas con el programa Ozone que construye una curva tiempotemperatura a partir de la introducción de los datos de dimensiones del local, comportamiento térmico de los cerramientos (paredes, techos y suelo), cantidad de combustible existente y dimensiones de las aberturas que alimentan de oxígeno al incendio mediante elementos finitos. Finalmente el cálculo de tiempo de resistencia al fuego de pilares de fundición puede asimilarse al utilizado en el acero siempre y cuando la carga a considerar de los pilares sea axil de compresión. (Carga centrada y sin momentos flectores).