divendres, 18 d’abril del 2014

Peritatge del comportament estructural d'un sostre de bigues de fusta afectat per un incendi

Un incendi és la combustió d'un foc accidental o no controlat. En el sector de l'edificació s'ha avançat molt en la prevenció d'incendis, però aquests són encara massa freqüents en els edificis. 
Imatge de l'any 1994 de l'incendi del Gran Teatre del Liceu de Barcelona. (Imatge extreta de la prensa)

Els incendis en els edificis, provoquen modificacions essencials en els elements constructius i en els materials, encara que no tots els materials es comporten igual
En el cas de les estructures, els incendis arriben a alterar la geometria i la capacitat mecànica, pot afectar substancialment l'equilibri i la resistència estructural d'un edifici. 
Per verificar la capacitat portant d'una estructura afectada per un incendi és necessari realitzar un peritatge estructural
En aquest article es descriu alguns aspectes sobre els peritatges estructurals de forjat de bigues fusta afectats per un incendi.

Avaluació estructural

Per conèixer el grau d'afectació d'un element estructural és necessari realitzar una avaluació de l'element estructural afectat. 
L'objectiu de l'avaluació estructural és comprovar la capacitat restant de resistència al foc que li queda a les bigues afectades per l'incendi, així com la resta de comprovacions i condicions que han de complir segons la normativa aplicable. 
És per això que per realitzar l'avaluació de les bigues de fusta dels forjats afectades per un incendi s'han d'examinar els requisits i paràmetres establerts en el Codi Tècnic de l'Edificació -CTE- en els següents apartats:
  • Annex D del Document Bàsic SE de seguretat estructural 
  • Document Bàsic SE de seguretat estructural 
  • Document Bàsic SE-AE de seguretat estructural accions en l'edificació. 
  • Document Bàsic SE-M de seguretat estructural en estructures de fusta. 
  • Annex I del Document Bàsic SI E Resistència al foc de les estructures 
  • de fusta 
Aquesta avaluació estructural forma part dels treballs que realitzen els perits en estructures d'edificació legal o forense.


Avaluació qualitativa

Com en tot peritatge s'ha de realitzar una primera observació de reconeixement de l'edifici per examinar els signes o símptomes visibles que puguin indicar informació sobre el comportament de l'estructura afectada per l'incendi.


Descripció de l'observat

Els signes més habituals són els mateixos de qualsevol forjat afectat per deformació: fissures, esquerdes, trencaments, planor de paviments, portes que freguen, etc .....
L'avaluació qualitativa de l'edifici serveix per a tenir una primera idea de l'abast de l'incendi i determinar si és necessari la realització d'un peritatge estructural que determini la capacitat resistent residual del forjat o per contra descartar el peritatge pel fet que les evidències són tan clares que aconsellen la demolició del forjat. 

En el cas que sigui necessari a realització d'un peritatge estructural s'haurà de realitzar una avaluació quantitativa de l'estructura.


Avaluació quantitativa

Una avaluació quantitativa pot tenir diverses fases en funció de l'estat de l'estructura. 
La primera i més elemental consisteix en una presa de dades per a realitzar un peritatge analític que estimi si el comportament del sostre es satisfactori i ho serà en el futur amb suficients garanties. 
Una altra fase pot consistir en fer assajos com la realització de proves de càrrega, etc ... 
El pressupost econòmic del client és qui fixarà les fases a realitzar i el perit és qui determinarà amb les dades obtingudes i la informació que se li ha facilitat de les diferents proves realitzades, l'estàndard de qualitat del peritatge i la seguretat aconseguida amb la avaluació que s'ha realitzat. 
El peritatge més simple i més habitual consisteix en la presa de dades i l'examen analític mitjançant càlculs en els quals s'estima com es comportará l'estructura en el futur.


Presa de dades

Per poder realitzar un peritatge analític de l'estructural serà necessari disposar de: 

  • Les dades dels elements constructius que formen l'estructura. 
  • La profunditat de carbonització en les bigues de fusta 
Dades dels elements constructius








Profunditat de carbonització de les bigues de fusta
Per a determinar la profunditat de carbonització de les bigues de fusta, es poden utilitzar eines de diagnosi, encara que el més aconsellable és la realització de cales a les pròpies bigues.








Verificació de la capacitat portant de les bigues de fusta

Per realitzar la verificació de la capacitat portant de les bigues de fusta s'ha de realitzar una sèrie de comprovacions analítiques.


Comprobació de la flexió simple

La flexió és la deformació de les bigues en la direcció perpendicular al seu eix longitudinal.

L'índex de flexió que s'ha d'obtenir es de:

I m = sm,d / fmd =  £ 1


Comprobació de la fletxa[1] o deformació màxima

La comprovació de la fletxa o deformació màxima es realitza perquè totes les bigues tenen limitada la seva deformació o fletxa, per aquest motiu s'ha de comprovar que el càlcul de la deformació no superen els límits establerts per la normativa.



L'índex de deformació màxima que s'ha d'obtenir és de :
I def,fi = £ 1

Comprobació de l'esforç tallant
L'esforç tallant, de tall, cisalla o cisallament, és l'esforç intern resultant de les tensions paral·leles a la secció transversal d'una biga. 

L'índex de l'esforç tallant que s'ha d'obtenir és de:

 I cort = t / fv,d  =  £ 1 

Comprovació de las bigues davant el foc
La comprovació de les bigues davant del foc es fa mitjançant el mètode de la secció eficaç. 
La secció eficaç és la secció necessària per resistir les accions a què serà sotmesa la biga i és per això que serveix per poder peritar o avaluar una estructura afectada per un incendi. 
Amb la secció eficaç, més una profunditat eficaç de carbonització, es dissenyen, dimensionen i calculen totes les estructures de fusta, ja que la profunditat de carbonització és la que garanteix l'estabilitat al foc d'un element estructural en cas d'incendi. 
A l'Estat Espanyol la normativa a aplicar és el Codi Tècnic de la Edificació -CTE-, que en l'apartat E2.1, de l'annex SI-I de resistència al foc de la fusta, del document bàsic DB SI de seguretat en cas d'incendi, estableix el següent:
La comprobación de la capacidad portante de un elemento estructural de madera se realiza por los métodos establecidos en DB SE-M, teniendo en cuenta las reglas simplificadas para el análisis de elementos establecidos en E.3, y considerando:
a) una sección reducida de madera, obtenida eliminando de la sección inicial la profundidad eficaz de carbonización, def, en las caras expuestas, alcanzada durante el periodo de tiempo considerado;

                                           def = dchar,n + k· d0
dchar,n =profundidad carbonizada nominal de cálculo
d0de valor igual a 7 mm.
kde valor igual a 1 para un tiempo, t, mayor o igual a 20 minutos y t/20 para tiempos inferiores,en el caso de superficies no protegidas o superficies protegidas cuyo tiempo del inicide la carbonización, tch, sea menor o igual que 20 minutos. Para superficies protegidas cuyo tiempo del inicio de la carbonización, tch, sea mayor que 20 minutos se considerarà que kvaría linealmente desde cero hasta uno durante el intervalo de tiempo comprendido entre cero y tch, siendo constante e igual a uno a partir de dicho punto.


[1] Es denomina fletxa, a la deformació màxima d'un punt respecte a la directriu de la barra de la que forma part. Existeixen diferents tipus de fletxa, la majoria de les quals estan limitades per la norma. Aquestes son la fletxa instantània, la diferida, la total a plaç infinit i la activa.