Diseño de fuego estructural según EN 1993-1-2 (curvas de fuego)

Artículo técnico

Usando RF- / STEEL EC3 , puede aplicar curvas de temperatura-tiempo nominales en RFEMRSTAB . Se implementan la curva estándar de tiempo-temperatura (ETK), la curva de fuego externo y la curva de fuego de hidrocarburos. Además, el programa ofrece la opción de especificar directamente la temperatura final del acero. Esta temperatura del acero se puede calcular utilizando la curva paramétrica de temperatura-tiempo, como se describe en el Anexo a EN 1992‑1‑2. Las diferentes exposiciones al fuego se explican en este artículo.

Fuego

El incendio es una acción en la estructura y, por lo tanto, está regulado con todas las condiciones de contorno en EN 1991‑1‑2. Esta norma también incluye todas las curvas de temperatura-tiempo nominales y modelos simples de fuego natural que pueden actuar sobre una estructura.

Curvas nominales de temperatura-tiempo

A lo largo de los años, se realizaron muchas pruebas de incendio para evaluar el comportamiento de los componentes estructurales en caso de incendio. Durante las pruebas, fue posible determinar el desarrollo de un incendio a lo largo del tiempo, así como la curva de temperatura según la carga del incendio y los componentes y materiales.

Estas curvas de temperatura-tiempo son aplicables solo hasta cierto punto, ya que no incluyen ninguna fase de desarrollo de incendios ni fase de enfriamiento. Debido a estas pruebas y por una evaluación uniforme estándar, se ha codificado una ley de temperatura y tiempo basada en acuerdos internacionales. EN 1991‑1‑2 proporciona tres conceptos de curva de fuego que pueden usarse para el método simplificado según EN 1993‑1‑2.

Figura 01 - Conceptos de la curva de fuego según EN 1991‑1‑2

Curva de tiempo-temperatura estándar (ETK):
$ \ begin {array} {l} {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm g \; = \; 20 \; + \; 345 \; \ cdot \; \ log_ {10} (8 \; \ cdot \; \ mathrm t \; + \; 1) \\ {\ mathrm \ alpha} _ \ mathrm c \; = \; 25 \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm W} {\ mathrm m \; \ cdot \ ; \ mathrm K} \ end {array} $
Curva de fuego externa
$ \ begin {array} {l} {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm g \; = \; 660 \; \ cdot \; (1 \; - \; 0.687 \; \ cdot \; \ mathrm e ^ { 0.32 \ cdot \ mathrm t} \; - \; 0.313 \; \ cdot \; \ mathrm e ^ {- 3.8 \ cdot \ mathrm t}) \; + \; 20 \\ {\ mathrm \ alpha} _ \ mathrm c \; = \; 25 \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm W} {\ mathrm m \; \ cdot \; \ mathrm K} \ end {array} $
Curva de fuego de hidrocarburos
$ \ begin {array} {l} {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm g \; = \; 1,060 \; \ cdot \; (1 \; - \; 0.325 \; \ cdot \; \ mathrm e ^ { -0.167 \ cdot \ mathrm t} \; - \; 0.675 \; \ cdot \; \ mathrm e ^ {- 2.5 \ cdot \ mathrm t}) \; + \; 20 \\ {\ mathrm \ alpha} _ \ mathrm c \; = \; 50 \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm W} {\ mathrm m \; \ cdot \; \ mathrm K} \ end {array} $

Además, hay una curva de incendio parametrizada, pero está destinada a usarse para el diseño general de protección contra incendios de acuerdo con la norma EN 1993‑1‑2. En este caso, la curva estándar de tiempo-temperatura es la curva de incendios más utilizada, ya que la mayoría de los estudios experimentales sobre materiales de protección contra incendios se realizaron de acuerdo con esta curva. En contraste, la curva de fuego externo no es de gran importancia ya que la temperatura de esta curva aumenta hasta 660 ° C y, por lo tanto, no es adecuada para un mayor tiempo de exposición al fuego con el material de protección contra incendios. La curva de fuego de hidrocarburos es similar a la curva de fuego del túnel, ya que la temperatura de esta curva se eleva a 1.350 ° C y el aumento es incluso más pronunciado que el de cualquier otra curva de fuego.

Exposición al fuego paramétrico

Si se utiliza la exposición paramétrica al fuego como escenario de incendio, se debe garantizar el efecto de reducción de carga del componente estructural. No debe ocurrir ninguna falla del componente durante la fase de incendio, incluida la fase de enfriamiento, o dentro del tiempo requerido de resistencia al fuego. El apéndice A de EN 1991‑1‑2 proporciona una curva paramétrica de temperatura-tiempo. Este escenario de incendio ya no está permitido en Alemania, ya que hay un anexo nacional vinculante de la norma EN 1991‑1‑2 que debe aplicarse. Este escenario fue reemplazado por un incendio de diseño, que permite una descripción completa de un posible escenario de incendio, es decir, desde la fase de desarrollo sobre la fase de incendio del compartimento hasta la fase de descomposición.

Figura 02 - Curvas de temperatura-tiempo paramétricas según EN 1991-1-2 / NA

Las secciones de la curva están limitadas por puntos distintivos que resultan en la distribución de la velocidad de liberación de calor. Al determinar los valores de temperatura, es necesario distinguir entre incendios controlados por ventilación y incendios controlados por combustible. Además, la aplicación de este modelo de fuego natural es limitada. Se aplica a superficies con un área de hasta 400 m² y una altura de hasta 6 m. En el caso de los incendios de diseño con control de ventilación, el valor característico de la tasa máxima de liberación de calor se puede calcular utilizando las ecuaciones que se proporcionan en el Apéndice A.

Referencia

[1] Eurocódigo 1: Acciones en estructuras - Parte 1‑2: Acciones generales - Acciones contra incendios en estructuras ; EN 1991‑1‑2: 2002 + AC: 2009
[2] Anexo nacional - Parámetros determinados a nivel nacional - Eurocódigo 1: Acciones en estructuras - Parte 1‑2: Acciones generales - Acciones en estructuras expuestas al fuego ; DIN EN 1991‑1‑2 / NA: 2015‑09
[3] Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero. Parte 1‑1: Reglas generales y reglas para edificios . EN 1993‑1‑1: 2005 + AC: 2009
[4] Anexo nacional - Parámetros determinados a nivel nacional - Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero - Parte 1‑1: Reglas generales y reglas para edificios ; DIN EN 1993‑1‑1 / NA: 2015‑08
[5] Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero. Parte 1‑2: Reglas generales. Diseño estructural contra incendios . EN 1993‑1‑2: 2005 + AC: 2009
[6] Anexo nacional - Parámetros determinados a nivel nacional - Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero - Parte 1‑2: Reglas generales - Diseño de incendios estructurales ; DIN EN 1993‑1‑2 / NA: 2010‑12

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