Proyecto básico: Estrategia de seguridad ante incendio en edificios de varias plantas para uso comercial y residencial SS008a-ES-EU

Proyecto básico: Estrategia de seguridad ante incendio en edificios de varias plantas para uso comercial y residencial Describe los principales requisitos y prácticas para la seguridad ante incendio y vías de evacuación. Describe la ingeniería de seguridad ante incendio y analiza la protección pasiva contra incendio y el uso de estructuras de acero no protegidas y parcialmente protegidas

Índice 1.

Principios de la seguridad ante incendio

2

2.

Requisitos de la seguridad ante incendio

3

3.

Vías de evacuación

4

4.

Ingeniería de seguridad ante incendio

5

5.

Medidas de protección activa contra incendios

6

6.

Medidas de protección pasiva contra incendios

7

7.

Factor de forma

8

8.

Elementos de acero sin protección

9

9.

Secciones mixtas

10

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1.

Principios de la seguridad ante incendio

Los principales requisitos de la seguridad ante incendio descritos en los reglamentos nacionales son los siguientes: ‰ Permitir la evacuación segura de los ocupantes. ‰ Controlar el desarrollo del incendio. ‰ Evitar la propagación del incendio. Por ejemplo, es posible que existan condiciones de contorno específicas cuando un edificio se encuentra cerca del límite de la propiedad. ‰ Permitir una extinción efectiva del incendio. ‰ Evitar el colapso del edificio. Sin embargo, la relación entre estos principios y las disposiciones específicas de los reglamentos varían de un país a otro. La estructura debe disponer de suficiente resistencia al fuego para satisfacer estos requisitos. Los reglamentos incluyen de forma implícita la protección de la estructura del edificio para evitar daños desproporcionados en caso de producirse un pequeño incendio. También se reconoce que las medidas 'activas' de protección contra incendios son eficaces a la hora de reducir la severidad de los incendios, aunque no son obligatorias excepto en algunos países para edificios de una altura superior a 30 m (generalmente de 7 a 8 plantas)

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2.

Requisitos de la seguridad ante incendio

Los reglamentos especifican los siguientes requisitos para el diseño del edificio: ‰ Resistencia mínima al fuego (generalmente en incrementos de 30 minutos). El período de resistencia al fuego es el tiempo nominal que un edificio soportará un incendio nominal (estándar) sin colapsar, sin romperse el perímetro del compartimento o sin producirse una deformación excesiva. ‰ Áreas máximas de compartimentación ‰ Distancia máxima de recorrido de las vías de evacuación. La Tabla 2.1 indica los períodos de resistencia al fuego según el tipo de uso (Nota: Estos períodos dependen de los reglamentos nacionales y son diferentes según el país europeo). Tabla 2.1

Requisitos típicos de resistencia al fuego en edificios Resistencia al fuego (minutos) según la altura del edificio (m)

Tipo de edificio 30

Uso residencial

30

60

90

90

Oficinas

30

60

90

90, incluidos rociadores

Tiendas

30

60

90, incluidos rociadores

120, incluidos rociadores

Nota : Esta tabla está basada en las prácticas en el Reino Unido; otros países europeos pueden tener requisitos diferentes.

La resistencia al fuego puede obtenerse utilizando uno o varios de los elementos siguientes: ‰ Resistencia inherente de los elementos estructurales. ‰ Uso de protección pasiva contra incendios (ej.: spray base cemento o pintura intumescente) para limitar el aumento de temperatura de la estructura. ‰ Uso de protección activa contra incendios (ej.: rociadores) para limitar la severidad del incendio.

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3.

Vías de evacuación

El diseño de las vías de evacuación depende de las distancias hasta las áreas protegidas contra incendios, según se indica a continuación en la Tabla 3.1. Estas distancias dependen de los reglamentos nacionales. Para oficinas, las distancias mínimas influyen en el tamaño máximo del compartimento. Las escaleras ¿?con protección contra incendios y la provisión de múltiples vías de evacuación son muy importantes, especialmente en edificios altos. En la construcción en acero, puede ser necesario utilizar núcleos de hormigón o acero en los edificios de más de 20 plantas. Tabla 3.1

Distancias máximas hasta las escaleras de evacuación o áreas protegidas contra incendios Distancia (m) a recorrer en:

Tipo de edificio Una dirección

Varias direcciones

Uso residencial

9

18

Oficinas

18

45

Tiendas

18

45

Nota : Estas distancias recorridas se proporcionan a modo de ejemplo. Están basadas en prácticas en el Reino Unido; otros países europeos pueden tener requisitos diferentes.

En un edificio de varias plantas, el diseño de la distribución en planta se ve influenciado al tener en cuenta las vías de escape, en especial en los núcleos verticales (vías de salida verticales protegidas). En la construcción en acero, esto signifique probablemente distribuir los núcleos estructurales alrededor de la planta, donde también pueden utilizarse para estabilizar el edificio y transmitir las fuerzas horizontales a la cimentación.

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4.

Ingeniería de seguridad ante incendio

En muchos países, EN1993-1-2 y EN1994-1-2 constituyen los primeros documentos formales sobre ingeniería de seguridad ante incendio que se pueden utilizar convenientemente en el diseño. La ingeniería de seguridad ante incendio es una filosofía de diseño basada en un proceso integral, en el que se abordan los riesgos de incendio, la severidad del incendio (teniendo en cuenta los escenarios de incendio), las vías de evacuación (evacuación segura), el control de humos (mediante medidas activas y sistemas de activación) y la respuesta estructural al incendio. La ingeniería de seguridad ante incendio se utiliza en ocasiones como alternativa a los métodos prescriptivos basados en la resistencia al fuego de los componentes individuales, cuando el edificio contiene una baja carga de fuego y las vías de evacuación en caso de incendio son adecuadas. En edificios de oficinas, la ingeniería de seguridad ante incendio se puede utilizar de forma eficiente en los siguientes casos de diseño, en los que: ‰ rociadores u otros sistemas activos reducen el riesgo y la severidad de un incendio ‰ los sistemas de detección y alarma permiten una evacuación más rápida ‰ un atrio u otro recinto interno de gran tamaño permite una compartimentación efectiva en caso de incendio ‰ se puede fundamentar una reducción de la resistencia al fuego en la carga de fuego y las condiciones de ventilación ‰ las vías de evacuación y el control de humos en las vías de evacuación protegidas son adecuadas Por ejemplo, en oficinas se puede demostrar el mismo nivel de seguridad mediante un diseño de ingeniería de seguridad ante incendio en el que una reducción de la resistencia al fuego de 90 a 60 minutos se justifica para las vigas secundarias y la losa del forjado (véase más adelante). La ingeniería de seguridad ante incendio puede tener mayores ventajas cuando: ‰ la estructura es grande y los posibles ahorros justifican el trabajo de diseño. ‰ se trata de una estructura no usual y puede no estar adecuadamente considerada en los métodos prescriptivos tradicionales.

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5.

Medidas de protección activa contra incendios

Los sistemas de protección activa son los que detectan el humo o fuego y activan un sistema de extinción de incendios. Los rociadores son el sistema de protección activa más frecuentemente utilizado, el cual permite ofrecer una descarga local de agua para evitar el humo o el desarrollo de pequeños incendios hasta un punto en el que se puede producir el "flash-over”. En última instancia, este sistema puede extinguir completamente el incendio. Es posible especificar tres tipos de sistema de rociadores teniendo en cuenta el peligro (riesgo) y la aplicación (uso del edificio), los cuales se definen en EN12845:2004: Sistemas fijos de lucha contra incendios. Sistemas de rociadores automáticos. Diseño, instalación y mantenimiento: ‰ Riesgo bajo

Uso no industrial y edificios comerciales, por lo general

‰ Riesgo medio

Grupo I y IV - El Grupo I corresponde a sótanos y áreas de almacenamiento de edificios comerciales

‰ Riesgo elevado

Áreas con materiales altamente combustibles

Los rociadores tienen normalmente “ampollas" de cristal que se rompen cuando se calientan y que se activan sobre un área determinada del suelo para extinguir el incendio sin producir daños desproporcionados a causa del agua. En edificios bajos, las tuberías pueden estar llenas de agua ("tubería húmeda”), pero en edificios más altos, las tuberías están "secas" hasta que una fuente secundaria las activa. Los rociadores para bajo riesgo se especifican generalmente para oficinas, hospitales o edificios más pequeños, y el número de rociadores no debe sobrepasar 500 por instalación en un sistema de tubería húmeda o 250 en un sistema de tubería seca. En edificios altos, la diferencia de altura entre los rociadores más bajos y más altos en una instalación no debe sobrepasar los 45 m. Para riesgo leve, el caudal mínimo es de 255 l/min, que aumenta a 375 l/min para un riesgo medio, y el diámetro nominal de la tubería es de 65 mm. Otras formas de sistemas activos incluyen: ‰ Gas halón (para equipos en los que el uso de agua sea inadecuado) ‰ Pantallas o cortinas automáticas ‰ Sistemas de extracción de humos Los rociadores y otros sistemas activos son muy eficientes a la hora de extinguir y prevenir incendios, y pueden permitir una reducción de los requisitos de resistencia al fuego, y definir áreas de compartimentación más grandes o una mayor separación de los sistemas de evacuación de humos.

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6.

Medidas de protección pasiva contra incendios

Las estructuras de acero generalmente están protegidas contra incendios, pero se puede utilizar la ingeniería de seguridad ante incendio para justificar el uso de elementos de acero sin protección. Existen cinco medidas de protección pasiva contra incendios: ‰ Protección mediante proyectado –

se aplica alrededor de un perfil.

‰ Protección mediante paneles

–

se aplica como una ‘caja’.

‰ Revestimiento intumescente

–

se aplica alrededor de un perfil.

‰ Recubrimiento de hormigón

–

forma un recubrimiento rectangular alrededor del elemento.

‰ Elemento mixto

–

por ejemplo, columnas tubulares rellenas de hormigón.

En los revestimientos intumescentes o de paneles, los parámetros importantes son el período de resistencia al fuego y la velocidad de calentamiento del elemento, definidos por su masividad y forma (véase la definición de Factor de forma a continuación). La Tabla 6.1 presenta los espesores típicos de protección contra incendios para proyectado o paneles y para revestimientos intumescentes. Los revestimientos intumescentes se aplican como una sola capa para grosores de 0,6 a 1,8 mm, y como revestimientos de dos capas para grosores de 2,0 a 3,5 mm. Estos revestimientos se expanden durante el calentamiento para aislar el elemento. Los revestimientos intumescentes se pueden aplicar fuera de obra para incrementar la eficacia del proceso de construcción, lo que es una opción práctica para una resistencia al fuego de hasta 90 minutos (aunque algunos organismos nacionales sólo reconocen una resistencia al fuego de 60 minutos para estos revestimientos). Estos revestimientos se utilizan cada vez con mayor frecuencia, ya que simplifican y aceleran la fabricación in situ. Tabla 6.1

Sistema

Proyectado/Panel

Revestimientos intumescentes

Espesores típicos de protección contra incendios (para vigas) Resistencia al fuego (minutos)

Espesor (mm) para el Factor de forma del elemento en m-1 100

200

300

30

10 *.

10

12

60

12

18

20

90

15

20

25

120

20

30

35

30

0,6 *.

0,6

0,9

60

0,6

1,1

1,5

90

1,2

2,1

3,4

Nota : Estos espesores dependen del producto utilizado, y sólo se proporcionan con una finalidad orientativa. Esta tabla se basa en prácticas en el Reino Unido; otros países europeos pueden tener requisitos diferentes.

* Espesor Mínimo Page 7

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7.

Factor de forma

El Factor de forma define la velocidad de calentamiento del elemento, y está influido por su forma, la protección parcial y el tipo de sistema de protección contra incendios. Para una mayor simplicidad, se define de la forma siguiente: Factor de forma = Superficie calentada por unidad de longitud (A)/Volumen por unidad de longitud (V)

Cmp/images/2005/12280

Este parámetro reconoce la diferencia entre una exposición por los 4 lados (por ejemplo, en columnas) y una exposición por 3 lados (para vigas que sostienen losas). La Figura 7.1 muestra las fórmulas de los factores de forma. b tf

h

tw

A/V =

2b + h - t w (b - w t ) tf + 0.5ht w

A/V =

(1)

b+h (b - w t ) tf + 0.5ht w

(2)

tf

h

tw

b A/V =

1.5b + h - t w (b - tw ) t f + 0.5ht w

(3)

A/V =

0.5b + h (b - tw ) t f + 0.5ht w

(4)

Leyenda: 1. Exposición por 4 lados – protección del perfil 2. Exposición por 4 lados – protección de caja 3. Exposición por 3 lados – protección del perfil 4. Exposición por 3 lados – protección de caja

Figura 7.1

Definición del Factor de forma para diferentes tipos de protección contra incendios

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8.

Elementos de acero sin protección

Es posible utilizar el diseño estructural en el estado límite de resistencia al fuego, para justificar la resistencia al fuego inherente de las vigas de acero sin protección en los siguientes casos: ‰ Vestíbulos, donde la intensidad de fuego es baja y las vías de evacuación son adecuadas. ‰ Vigas mixtas, en las que la losa está reforzada para resistir los efectos de membrana en tracción. ‰ Vigas parcialmente protegidas, por ejemplo en un forjado de canto reducido o vigas integradas. ‰ Secciones de acero parcial o totalmente embebidas, y columnas tubulares rellenas de hormigón. ‰ Elementos de acero externos, o elementos de acero protegidos parcialmente por la fachada o por pantallas. Este es un tema específico y se debe buscar asistencia especializada. La Figura 8.1 muestra un ejemplo de una estructura de acero sin protección en una estructura arriostrada verticalmente.

Figura 8.1

Estructura arriostrada verticalmente, diseñada con principios de ingeniería de seguridad ante incendio para eliminar la protección contra incendios.

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9.

Secciones mixtas

Las secciones mixtas, en la forma de secciones de acero parcial o totalmente embebidas o secciones huecas rellenas de hormigón pueden obtener una resistencia al fuego de 60-90 minutos a causa del efecto aislante del hormigón y de las secciones mixtas entre el acero y el hormigón. La resistencia al fuego puede incrementarse a 120 minutos si se incorpora una armadura de refuerzo adicional. La Figura 9.1 muestra algunos ejemplos de secciones mixtas.

(1)

(2)

(3)

(4)

Leyenda: 1. Columna tubular rellena de hormigón 2. Sección en H parcialmente embebida 3. Forjado de canto reducido o viga integrada 4. Viga mixta parcialmente embebida

Figura 9.1

Secciones mixtas de acero con resistencia al fuego inherente

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Registro de calidad TÍTULO DEL RECURSO

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Referencia(s) DOCUMENTO ORIGINAL Nombre

Compañía

Fecha

Creado por

R.M. Lawson

SCI

Ene 05

Contenido técnico revisado por

G.W. Owens

SCI

May 05

Contenido editorial revisado por

D.C. Iles

SCI

May 05

1. Reino Unido

G.W. Owens

SCI

25.05.05

2. Francia

A. Bureau

CTICM

25.05.05

3. Suecia

A Olsson

SBI

25.05.05

4. Alemania

C. Mueller

RWTH

25.05.05

5. España

J. Chica

Labein

25.05.05

6. Luxemburgo

M. Haller

PARE

25.05.05

G.W. Owens

SCI

10.05.06

Contenido técnico respaldado por los siguientes socios de STEEL:

Recurso aprobado por el Coordinador técnico DOCUMENTO TRADUCIDO Traducción realizada y revisada por:

eTeams International Ltd.

Recurso de traducción aprobado por:

Labein

29.09.05

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