“Efecto del aumento de la temperatura en las
propiedades mecánicas del ACERO Estructural”

El acero estructural tiene excelentes propiedades, que por ello ha sido utilizado en obras ingeniería de cualquier tipo de complejidad, como material de la estructura; además que su rápido montaje, facilita el desarrollo de la obra. No obstante, existen factores externos que podrían afectar la estabilidad de la estructura.

Uno de éstos factores externos, son los incendios, que a pesar de que el acero es un material incombustible, éstos provocan que sus propiedades mecánicas fundamentales sean afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los elementos en el transcurso de un incendio.

Un elemento estructural de acero sin protección está en función de la carga de fuego, el factor de aberturas; el factor de forma y el coeficiente de emisividad.

• La carga de fuego se refiere a la máxima cantidad de material combustible que puede existir en una sola área de fuego de un edificio.
• El factor de aberturas afecta de manera que cada compartimiento del edificio debe constituir una barrera contra la propagación del incendio; por lo tanto, dependiendo de la propagación del fuego, así se vera afectada la estructura del edificio.
• El factor de forma de un perfil es la relación entre el perímetro (m) expuesto al fuego y la sección (m2) del perfil.
• El Coeficiente de emisividad es un factor que depende de la posición del perfil con respecto a las llamas.

A partir de los aspectos antes mencionados, fue posible la tabulación de la temperatura máxima aproximada que puede alcanzar un perfil, según sean los casos, con el fin de obtener la carga crítica que soportará a tal temperatura.

El efecto del aumento de temperatura en los perfiles de acero perjudica las propiedades del material, lo cual influye sustancialmente en la estabilidad de la estructura y por ello, se deben considerar en caso de existir incendios de importancia. Entre los efectos del incremento de la temperatura en los perfiles se encuentran:

• La relación entre esfuerzo aplicado y deformación obtenida se ve alterada con el aumento de temperatura interna del perfil. Es decir, la resistencia que presenta un perfil a una temperatura mayor (600 ºC), es mucho menor que uno que se encuentre a una temperatura normal (20ºC); así también, la deformación a una temperatura alta, es mucho mayor que a una temperatura normal.
  
• El incremento de la temperatura del perfil, produce un descenso notable en el límite elástico y estudios demuestran que a partir de los 1000°C de temperatura interna el acero pierde totalmente sus propiedades mecánicas.
  
• Otra de las propiedades del acero afectadas, es su módulo de elasticidad, al aumentar la temperatura del perfil; motivo por el cual debe ser recalculado.
  
  
• La dilatación producida por la elevación de temperatura en elementos lineales puede contribuir al derrumbe o colapso de la estructura, debido a que si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta.

Efectos como los anteriores son de suma importancia, por lo tanto se deben considerar, ya que, ante un incendio se desear mantener la estabilidad de la estructura con el fin de mantener a salvo tanto la vida de las personas que pudieran encontrarse atrapadas por el incendio como también la vida de las personas de rescate que ingresan en la edificación incendiada.

Es decir, a pesar de la estructura quede inservible, a través de la consideración de los efectos de la temperatura sobre las propiedades del acero, se espera lograr la estabilidad de la estructura por un período que permita estabilizar el fuego en la edificación.

Elaborado por: Olman Ramírez Fallas

Basado en:
Ministerio de trabajo asuntos sociales España.
Autor: Arquitecto. Santiago González García.
Pagina web: http://www.mtas.es/insht/ntp/ntp_201.htm

Referencia:
Herrera, 1981. La prevención de daños por incendios en la Arquitectura. Editorial Limosa. México