19 Oct 12

Propiedades de resistencia del concreto frente al fuego

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El concreto es un material que tiene las propiedades adecuadas para proporcionar una protección contra al fuego. Las excelentes propiedades de resistencia permiten proteger vidas cumpliendo de forma eficaz todos los objetivos en cuanto a protección.

En comparación con otros materiales de construcción habituales, el concreto presenta de forma fácil y económica un mejor comportamiento frente al fuego, cabe resaltar que el concreto no arde, no aumenta la carga del fuego y detiene la propagación del mismo. De esta manera protege eficazmente, proporcionando recorridos de emergencia seguros a los ocupantes,

El concreto tampoco produce humo ni gases tóxicos, lo que contribuye a disminuir el riesgo de los ocupantes. Disminuye la magnitud del incendio y con ello también el riesgo de contaminación ambiental.

Fotografía tomada de la galería de ell brown http://www.flickr.com/photos/ell-r-brown/3912785783/

La solidez del concreto frente al fuego facilita la extinción de los incendios y reduce el riesgo de colapso estructural. Convirtiéndose en un material fácil de reparar después de un incendio.

El concreto tiene buenas propiedades con respecto a la resistencia al fuego. Por lo que podemos considerar los siguientes criterios para definir el desempeño del concreto:

1. La capacidad para soportar cargas.

2. La resistencia a la penetración de las flamas.

3. La resistencia a la transferencia de calor, cuando el concreto se utiliza para proteger el acero.
En la práctica lo que se requiere del concreto estructural es que preserve durante cierto tiempo la acción de la estructura.

Vale la pena recordar que los metales pierden resistencia con el aumento de temperatura y en el caso del acero después de los 430 °C se empieza a perder resistencia, llegando hasta la mitad de su resistencia a los 600 grados C.

Considerando solamente el comportamiento del concreto como material, el fuego introduce altos gradientes de temperatura y como consecuencia, las capas calientes de la superficie tienden a separarse y descascararse de la parte interior que está más fría; lo cual fomenta la formación de grietas en las juntas o en los planos de las varillas de refuerzo y una vez que el acero quede expuesto, conduce el calor y acelera su acción.

El efecto del aumento de la temperatura sobre la resistencia del concreto es insignificante a menos de 300 °C, pero después de los 400 °C puede ocurrir una pérdida muy importante de resistencia, llegando a valores inferiores al 45% de f’c.

Fotografía tomada de la galería en Flickr de Smokeshowing: http://www.flickr.com/photos/smokeshowing/

En conclusión, se debe realizar un diseño integral de la estructura que va a resistir el fuego, teniendo en cuenta el espesor, profundidad de recubrimiento del acero y resistencia a la compresión del concreto (las mezclas más pobres sufren una pérdida de resistencia relativamente menor que las ricas), la temperatura y tiempo a la que estaría expuesto el concreto.

 Nota aclaratoria de responsabilidad: las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.


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Sobre el autor

Eduardo Claros ingeniero_civil Ciudad: Bogotá País: Colombia

Soy Ingeniero Civil Especialista en Patología de la Construcción. Desde muy pequeño me gustaba armar y desarmar objetos, rompecabezas y demostré gran habilidad para las matemáticas. Trabajé como Jefe de Planta de Concreto durante seis años y actualmente soy Asesor Técnico en Argos. Mi área de fortaleza es la Patología del Concreto. Me gusta entrar al detalle de las cosas, su funcionamiento y origen. Soy perfeccionista.


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44 Responses to Propiedades de resistencia del concreto frente al fuego

    Christian Vidal says:

    Ing. Antes que nada un cordial saludo.
    El concreto por si solo resiste temperaturas del orden de los 300 °C y adicionando micro fibras de polipropileno minimizo las expansiones y desconchados en la superficie de este? En el blog hace referencia al concreto normal o este tiene que tener alguna especificación en cuanto al diseño de mezclas, ejem. rel. a/c. consumo mínimo de cemento, aditivos especiales?

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    OMAR TAVERA G. says:

    Cordial saludo Ing. Eduardo, le agradezco por compartirnos este interesante aporte; quisiera pedirle el favor, si fuera posible, me ilustrara un poco mas a profundidad esta afirmación: “las mezclas más pobres sufren una pérdida de resistencia relativamente menor que las ricas”, conforme a esto entiendo que los concretos con f´c de menor valor son mas resistentes a la acción del fuego?

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    rios.hectoromar766 says:

    Quisiera saber si un silo de semillas que se prendió fuego todavía tiene vida útil y si están dadas las condiciones para volver a llenarlo nuevamente y si hay riesgos de derrumbe …gracias

    Responder a este comentario
    hector omar rios says:

    Quisiera saber si un silo de semillas que se prendió fuego todavía tiene vida útil y si están dadas las condiciones para volver a llenarlo nuevamente y si hay riesgos de derrumbe …gracias

    Responder a este comentario
    demetrio guerrero bonilla says:

    es práctica fundir columnas en concreto a partir de placas macizas o vigas a partir de pisos superiores para que sigan desarrollando actividades portantes como si tuvieran continuedad vertical. Estructuralmente por qué se acepta o por qué no se restringen ?

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    en q normas puedo encontrar mas informacion de el deterioro y la resistencia al fuego en estructuras de concreto

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    Buenas tardes,
    Estamos diseñando unos tanques de concreto armado de 6m3 de volumen interno para el lavado con agua y posterior desinfección con vapor de agua (alrededor de unos 100°C) de sustratos de cultivo hortícola. Que podemos hacer para evitar el descascaramiento y fisuramiento del concreto o que otra opción tenemos en cuanto a materiales para la fabricación de estos tanques? Gracias de antemano.

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    Buena información. Me podría ayudar . si deseo que mi construcción de concreto armado soporte temperaturas de 900 °c o mas . lo soporta el concreto armado ? Y si es asi. Que espesor debería tener? Muchas gracias

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Al, se debe realizar un diseño integral de la estructura que va a resistir el fuego, teniendo en cuenta el espesor, profundidad de recubrimiento del acero y resistencia a la compresión del concreto, la temperatura y tiempo al que estaría expuesto el concreto.
      La NSR 10 en el Capitulo J da los requisitos para el diseño de estos elementos para protección contra incendios, así mismo la NFPA 221 Standard for High Challenge Fire Walls, Fire Walls, and Fire Barrier Walls da los lineamientos para el diseño de los muros.

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    IVONNE VILLCA says:

    mi pregunta es la siguiente si se refuerza probetas con fibras de acero 3D considerando temperaturas de 600°c de alguna manera esta ayuda a la adherencia ? considerando que esta sobre los 300° ya existiría disgregacion del hormigon cual seria el tope máximo de temperatura para someter a la probeta ?

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Ivonne, las fibras metálicas no es la solución más recomendable, ya que incrementa la difusión térmica, se dilata y acelera el proceso de incremento de temperatura interna y los daños en la matriz son irreversibles .
      En fibras la que mejor protección pasiva ha tenido ha sido la microfibra de polipropileno ya que disminuye el efecto spalling o desconchado de la cara superficial del concreto, el cual se da cuando va incrementando la temperatura del concreto y se incrementa la presión interna que supera la resistencia del concreto produciendo explosiones violentas en el concreto.

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    IVONNE VILLCA says:

    ingeniero un gusto saludarlo ¡ mi pregunta es la siguiente si se refuerza probetas con fibras de acero 3D considerando temperaturas de 600°c de alguna manera esta ayuda a la adherencia ? cnsiderando que esta sobre los 300° ya existiria disgreacion del hormigon cual seria el tope maximo de temperatura para someter a la probeta ?

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    Jorge Monasterio says:

    Eduardo:
    Tengo un problema en el talud de concreto de una muro de proteccion de un quemador de gas. Este ha sufrido quebramientos en las juntas de dilatacion y se han formado grietas grandes, debido a la temperatura.
    Que producto debo usar para reparar estas grietas?
    Gracias

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    Hola Eduardo, tengo un horno Calabacero es para el birote, mi pregunta sería si lo puedo lecharear con cemento el motivo es porque tengo fugas y quisiera ponerle cemento de unos 2.5 cm con u a malla pollera.. Gracias espero su pronta respuesta

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Alcides, te recomiendo que veas el articulo en el Blog: “Propiedades de resistencia del concreto ante el fuego”.

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    Ricardo Rojas Osorio says:

    Porfavor orientarme para colocar un concreto autonivelante de 5 cms de espesor,trafico peatonal,en losacero de entrepiso,para que no se agriete.

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    hola Eduardo , consulta : quiero hacer una estufa de ladrillos de concreto (portland arena y agua) quiero saber si tengo que agregarle algo a la mezcla para que sea mas resistente al fuego y no se raje con temperaturas de 250 y 300 grados max. los ladrillos refractarios aca son muy caros , por eso pense en hacer una estufa-horno de hormigon /concreto , gracias

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    Yamilett Santoyo says:

    Buen día Eduardo:

    Una consulta, cuáles serían los parámetros a tener en cuenta para la construcción de los soportes que van resistir un tanque de mas de 200 m3 que contendrá GNL, y que podría estar expuesto a temperaturas altas como fuego y también temperaturas criogénicas de -170 °C.
    En todo caso, si me podrías referir alguna bibliografía para consultar

    Muchas gracias

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Yamilett
      La NSR 10 en el Capitulo J da los requisitos para el diseño de estos elementos para protección contra incendios, así mismo la NFPA 221 Standard for High Challenge Fire Walls, Fire Walls, and Fire Barrier Walls da los lineamientos para el diseño de los muros.
      Ahora tambien va a estar sometido a temperaturas muy bajas, entonces hay que identificar la condición más permanente y considerar en el diseño para el concreto la más exigente. Para condiciones criogénicas el concreto debe tener un diseño y un proceso de colocación especial. Dentro de las caracteristicas están: Relación A/C 0,37 +/- 2, Aire incluido 4% +/-1%, uso de aditivos de última generación, mezcla con consistencia autocompactante y de baja exudación. Y no se debe olvidar el recubrimiento del acero mínimo para ambas condicones.

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    max quelca laura says:

    hola que tal eduardo, queria preguntar si me podes facilitar informacion de hormigones sometidos a altas temperaturas puesto que estoy realizando mi tesis de pregrado en la ciudad de bolivia, asi colaborar a mi pais y a las futuras generaciones. gracias

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Laura, muchas gracias por tu interés en este artículo. En Brasil el Ing. Paulo Helene, ha desarrollado varias investigaciones al respecto, con el cual puede obtener información más detallada.

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      IVONNE VILLCA says:

      hola max ¡ un gusto saludarte quería saber si habias encontrado algo de información sobre tu tema puesto que mi tema es algo similar me puedes dar tu correo o algo por lo caul podamos comunicarnos gracias ¡ ahhh tb soy de bolivia ( potosi ) 🙂

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    Buenas tardes,
    Me dedico a diseñar instalaciones eléctricas y contra incendios.
    Actualmente me ha salido la oportunidad de realizar un proyecto de actividad en el que además de definir las instalaciones eléctrcas e instalación activa contra incendios he de decir si la pasiva da la nave donde la propiedad va a desarrollar la actividad cumple.
    Según el GUIA_TECNICA_RSCI REGLAMENTO DE SEGURIDAD CONTRA INCENDIOS DE INDUSTRIAS me dice el RF que me han de cumplir paredes techos y estructura.
    Las paredes son de bloque de hormigón, la estructura de T de hierro y el techo de panel sanwchic, pero el problema es que no sé dónde encontrar tablas o documento que me diga que grado de protección que cumple el material citado…
    Donde puedo encontrar dichas tablas.

    Un saludo y gracias por adelantado

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    Juan Carlos Cadavid Montoya says:

    Hola Eduardo, estoy diseñando una losa en concreto sobre terreno natural para almacenar asfalto (Temperatura máxima 150 grados), quisiera saber si requiero aplicar algún producto en especial para esta losa o el concreto reforzado solo me aguanta. Es de aclarar que la losa estará cargada continuamente con asfalto a esta temperatura.

    Muchas gracias.

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Juan Carlos, En el caso que plantea de la losa con temperatura máx 150°C, es importante definir la temperatura mínima a la que va a estar sometido y el tiempo en que se puede dar el enfriamiento de la losa, puesto que el gradiente temperatura generaría el fenómeno de alabeo que puede generar grietas. Por lo cual es importante en el diseño de la separación de las juntas, revisar aparte del factor de esbeltez, factor de forma y radio relativo de rigidez, tener en cuenta el chequeo del alabeo por gradiente térmico y definir la longitud crítica que en este caso se debe al gradiente positivo (temperatura más alta en la superfice que en la parte inferior) y calcular el movimiento de la junta por expansión y contracción.

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    buenas tardes,
    tengo unas estufas que utilizan carbon mineral y estan construidas con ladrillo refractario y cemento refractario, pero en las mañanas cuando realizan el lavado el choque termico termina dañandolas, como puedo hacerlas de concreto con fachad de ladrillo que me aguanten este choque?

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Fernando, una de las caracteristicas de las materiales es el cambio de volumen ante los choques térmicos y de esto no se escapa el concreto. El cemento refractario que estas usando es ideal para altas temperaturas y el ladrillo tiene un muy buen comportamiento, pero los cambios de temperatura bruscos lo afectan.
      Lo más recomendable es que los cambios de temperatura se den gradualmente o realizar el lavado a una temperatura del orden de 70°C, para mitigar el efecto

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    Pedro Bautista Karduss says:

    Hola Eduardo,
    El concreto resiste bajas temperaturas o temperaturas criogénicas? -160°C
    Existe algun tipo de aditivo o recubrimiento a aplicar para mejorar su resistencia a bajas temperaturas?

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      EDUARDO CLAROS says:

      Hola Pedro, Si, el concreto puede resistir temperaturas bajas y temperaturas criogénicas alrededor de -190°C. Pero es importante que estos concretos para estas condiciones especiales, tenga un diseño y un proceso de colocación especial.
      Dentro de las caracteristicas están: Relación A/C 0,37 +/- 2, Aire incluido 4% +/-1%, uso de aditivos de última generación, mezcla con consistencia autocompactante y de baja exudación.

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    mi pregunta es si el cemento puede resistir una temperatura de 1,000 ° C, es un horno para ladrillos de ceramica

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    Alejandra Carreño says:

    Hola Eduardo, que bibliografía respecto al ataque por fuego me recomiendas.
    Gracias

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    EDUARDO CLAROS says:

    Hola Claudia, la temperatura en el aire a la cual se puede llegar en un tiempo de 4 horas puede ser del orden de 1200 °C en recintos cerrados o 700°C cuando el fuego es al aire libre. Condiciones que son muy nocivas para el concreto reforzado.
    Una señal que puedes identificar es ver el color del concreto: si es color rosa indica que el concreto estuvo sometido a temperaturas del orden de 300 a 600°C; si es gris claro de 600 a 900 °C; si está de color blanco o amarillo claro estuvo a una temperatura de más de 900°C. Otra señal es ver el descascaramiento y fisuramiento. Recuerda que no solo se afecta el concreto sino tambien el acero y la adherencia entre los dos, los gradientes de temperatura internos y externos y las deformaciones que hayan generado las cargas a las cuales están sometidos. Por lo cual te recomiendo que se haga la inspección visual e identificar estas señales y realizar extracción de núcleos para evaluar la resistencia mecánica del concreto; chequear condiciones del acero y la adherencia al concreto.
    Para esto te puedes ayudar de un Patólogo, para que te realice el diagnóstico.

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      IVÁN BAYONA says:

      Quisiera conocer más sobre los colores del concreto de acuerdo al tiempo de exposición, donde puedo buscar?

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    Hola… tengo una pregunta una losa que fue expuesta a 4hs de fuego me imagino que no sirve… ahora las vigas de arrastre y columnas tampoco sirven??? Gracias

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    juan ribeiro says:

    hola, tengo que amurar la puerta de un hornito de barro y me dijeron que lo haga con concreto ya que la puerta es muy pesada, resistira? ya que si bien el fuego no va a dar directamente el horno levanta alrededor de 400º.gracias!

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    Eduardo Claros says:

    Hola Carlos, debido a su alta conductividad, la temperatura de los elementos estructurales del
    acero está bastante cerca de la temperatura del fuego circundante. A este respecto, y
    considerando una temperatura crítica similar a la de alguna de las barras (500/
    600° C), el periodo de resistencia al fuego de los elementos del acero es alrededor de
    10 a 20 min. Para alcanzar periodos de fuego de 60, 120, y por encima de los 240 min,
    por lo general es necesario utilizar una cubierta de protección contra el fuego, el
    espesor de la cual podría variar desde unos pocos milímetros hasta 50/60 mm,
    dependiendo del tipo de material y de otros parámetros relevantes.

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    carlos leyva piña says:

    queria saber q tipo de cemento son los mas adecuados para construcciones que sean resistentes por 4 horas al fuego

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    Se incendió el segundo piso de mi casa…la casa tiene losa app 12 ó 14 cms…primer piso estructura de hormigón y ladrillos…una losa y el segundo piso de madera y el techo madera y placas asbesto …el fuego duró más de 20 min y destruyó el segundo piso…y el techo…llamas 5 más app
    Mi consulta es saber o estimar si la losa tiene daños..y magnitud de los mismos si se pensara en ellos…
    Gracias

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      Eduardo Claros says:

      Hola Mario, si las flamas del incendio llegaron directamente la losa por los 20 minutos que mencionas, con seguridad el grado de afectación a la losa fue alta, y es identificable por las grietas y descascaramientos que se pudieron presentar y más aun afectando en un porcentaje importante la resistencia; si no fue así y el agrietamiento no se presentó, te sugiero realizar un ensayo de resistencia a la compresión con núcleos preferiblemente y que el elemento sea evaluado por un especialista en patología para identificar alguna otra patología que este presente en la losa.

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