diseño de los elementos constructivos de una vivienda de madera

Escuela de Construcción Civil
“DISEÑO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE UNA
VIVIENDA DE MADERA UNIFAMILIAR AISLADA SEGÚN
REQUERIMIENTOS MÍNIMOS DE RESISTENCIA AL FUEGO”
Tesis para optar al titulo de:
Ingeniero Constructor
Profesor Patrocinante:
Sr. Gustavo Lacrampe H.
Ingeniero Constructor
CRISTÓBAL JORGE VELÁSQUEZ MENA
VALDIVIA – CHILE
2010
ÍNDICE
RESÚMEN
INTRODUCCIÓN
OBJETIVOS
CAPÍTULO I:
INCENDIOS
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
El Fuego
Introducción
Definición
Fundamento Químico
1
1
1
1
1.2
Desarrollo de un Incendio
1.2.1 Introducción
1.2.2 Iniciación de Fuego
1.2.3 Etapas
1.2.3.1 Primera Etapa o de Inicio
1.2.3.2 Segunda Etapa o de Crecimiento
1.2.3.3 Tercera Etapa o de Declinación
1.2.4 Propagación del Fuego
1.2.5 Transmisión del Calor
1.2.5.1 Conducción
1.2.5.2 Convección
1.2.5.3 Radiación
1.2.6 Productos de la Combustión
1.2.6.1 Calor
1.2.6.2 Gases y Llamas
1.2.6.3 Humo
1.2.7 Control de Incendio: Teoría de extinción del fuego
1.2.7.1 Extinción por Reducción de Temperatura
1.2.7.2 Extinción por Eliminación del Combustible
1.2.7.3 Extinción por Dilución de Oxigeno
1.2.7.4 Extinción por Inhibición Química de la Llama
3
3
3
3
3
3
4
5
5
6
6
7
7
7
8
8
9
9
9
9
10
1.3
1.3.1
1.3.2
10
10
11
Protección de Incendios
Protección Pasiva
Protección Activa
CAPÍTULO II:
COMPORTAMIENTO DE LA MADERA FRENTE AL FUEGO
2.1
Introducción
13
2.2
Combustibilidad de la Madera
13
2.3
2.4
2.4.1
2.4.2
Resistencia Mecánica de la durante un Incendio
Reacción de la Madera frente al Fuego
Reacción al Fuego
Resistencia al Fuego
14
16
16
17
2.5
Protección de la Madera frente al Fuego
17
2.6
Cono Calorimétrico
18
CAPÍTULO III:
NORMATIVA
3.1
Introducción
20
3.2
Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones
20
Normas de Resistencia al Fuego
Resistencia al Fuego de los Elementos de Construcción
Clasificación de los Edificios
Condiciones Reglamentarias para Desarrollar
el Diseño de la Vivienda
20
21
21
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.2.4
3.3
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.3.6
3.3.7
3.3.8
Listado Oficial de Elementos de Construcción Resistentes
al Fuego (Ministerio de la Vivienda)
Elemento Constructivo:
Tabique Facilplac 8 mm F-15
Elemento Constructivo:
Tabique Superboard Pizarreño 6 mm F-15
Elemento Constructivo:
Tabique Perimetral Etsapol Eps 50 mm Et 85 mm / F –15
Elemento Constructivo:
Panel Muro Perimetral Fundación Chile, 95 mm / F – 30
Elemento Constructivo:
Tabique Perimetral Termopol Eps 50 mm Et 83 mm / F– 30
Elemento Constructivo:
Tabique Volcopanel e = 62mm / Volcanita Std.12,5 mm / F–30
Elemento Constructivo:
Complejo Techumbre Termopol, 80 / F – 15
Elemento Constructivo:
Techumbre Madera, Cielo Lana mineral, Volcán RF 12,5mm
22
25
26
26
27
27
28
29
29
30
3.4
3.4.1
Norma Ensayos de Resistencia al Fuego Nch 935/1 – Of 97
Descripción Del Ensayo
30
31
3.5
Organismos Certificadores
33
CAPÍTULO IV:
PARÁMETROS DE PROTECCIÓN AL DISEÑO
4.1
Introducción
35
4.2
Compartimentación
35
4.3
La Madera como Barrera Física Contra el Fuego
35
4.4
Parallamas
37
4.4.1 Tabiques de Primer Piso
4.4.1.1 Transversal Cortafuego
4.4.1.2 Solera Superior y Solera Inferior
4.4.1.3 Jamba-Pie Derecho
4.4.1.4 Vigas de Dintel Macizo
4.4.2 Estructuras de Piso y Entrepisos
4.4.2.1 Cadeneta de Compartimentación
4.4.2.2 Cadeneta de Apoyo
4.4.2.3 Viga Cortafuego
4.4.2.4 Cadeneta Cortafuego
4.4.3 Tabiques de Segundo Piso
4.5
Materiales de Construcción y su Combustibilidad
37
38
38
38
38
41
42
42
42
42
45
46
4.5.1 Plancha de Yeso Cartón
4.5.1.1 Plancha de Yeso Cartón con Características Estándar
4.5.1.2 Plancha de Yeso Cartón con Especiales Características
de Resistencia a la Humedad
4.5.1.3 Plancha de Yeso Cartón con Especiales Características
de Resistencia al Fuego
47
48
4.5.2 Planchas de Fibrocemento
4.5.2.1 Planchas de Fibrocemento Estándar
4.5.2.2 Planchas de Fibrocemento de Alta Densidad
4.5.2.3 Planchas de Fibrocemento de Superficie Texturaza
49
49
49
50
4.5.3 Aislantes Térmicos
4.5.3.1 Poliestireno Expandido
4.5.3.2 Fibra Sintética
4.5.3.3 Lana Mineral
4.5.3.4 Lana de Vidrio
51
51
51
51
51
4.5.4 Barnices Retardantes e Ignífugos
4.5.4.1 Barnices Retardantes
4.5.4.2 Ignífugos para Madera
52
52
53
48
49
CAPÍTULO V:
PROPUESTA DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
5.1
Introducción
54
5.2
Consideraciones para el Diseño
54
5.3
Soluciones Tipo para los Elementos Constructivos
56
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.3.5
Tabique Soportante Perimetral F-30
Tabique Soportante Interior F-30
Tabique Autosoportante F-15
Cielo Raso de 1º Piso Y Dormitorios de 2º Piso F – 30
Cielo Raso de Segundo Piso Y Otros Recintos F-15
57
59
61
63
64
5.4
Soluciones Tipo para los Muro Cortafuego
65
5.4.1
5.4.2
5.4.3
5.4.4
Panel Doble Muro F- 60
Tabique Promatect F- 60
Tabique Superboard Pizarreño F – 60
Tabique Owens Corning F- 60
CAPÍTULO VI: Conclusiones
Bibliografía
65
68
70
71
73
75
ÍNDICE DE FIGURAS
CAPÍTULO I:
INCENDIOS
Figura 1.1: Triángulo del Fuego
2
Figura 1.2: Gráfico de Fases de un Incendio
4
Figura 1.3: Sistema Activo para el Combate de Incendio,
consistente en Dispositivo Sprinkler
11
Figura 1.4: Detector de Humo
11
CAPÍTULO II:
COMPORTAMIENTO DE LA MADERA FRENTE AL FUEGO
Figura 2.1y 2.2: Carbonización Efectiva en Piezas
de Madera Aserrada de Pino
13
Figura 2.3: Desarrollo Típico de Temperatura a través
de una Pieza de Madera
14
Figura 2.4: Curva de Desarrollo de Temperaturas y Resistencias
Comparativas en Ensayos de Fuego
15
Figura 2.5: Cono Calorimétrico para Ensayos de Reacción
al Fuego en Materiales
17
Figura 2.6: Los principales resultados obtenidos en el Cono Calorimétrico
17
CAPÍTULO III:
CONSIDERACIONES TÉCNICAS Y REGLAMENTARIAS
Figura 3.1: Escalera de emergencia
22
Figura 3.2: Vivienda consumida por el Fuego
23
CAPÍTULO IV:
PARÁMETROS DE PROTECCIÓN AL DISEÑO
Figura 4.1: Sección transversal de una pieza maciza de madera
de Pino radiata 2”x2” sometida a la acción del fuego
34
Figura 4.2: Los parallamas
35
Figura 4.3: Tabique de 1º o 2º piso con sus componentes de
resistencia al fuego
36
Figura 4.4: Tabique de 1º piso con vano de ventana y sus
componentes de resistencia al fuego
37
Figura 4.5: Tabique de 1º piso con vano de puerta y sus
componentes de resistencia al fuego
38
Figura 4.6: Perfil de distribución en componentes estructurales de entrepiso 40
Figura 4.7: Estructura de entrepiso y distribución de sus componentes
que mejora la resistencia al fuego del elemento completo
40
Figura 4.8: Etapa 1, montaje del friso y vigas principales en la estructura
de entrepiso
41
Figura 4.9: Etapa 2, montaje vigas secundarias en la estructura
de entrepiso
41
Figura 4.10: Etapa 3, colocación y fijación de vigas cortafuego sobre
tabiques paralelos y ortogonales a vigas secundarias
41
Figura 4.11: Tabique de 2º piso con vano de ventana y sus
componentes de resistencia al fuego
42
Figura 4.12: Muro interior revestido con placas de yeso cartón
45
Figura 4.13: Barrera de protección en placa de fibrocemento
de 8 mm de espesor bajo alero para evitar penetración de
llamas hacia la estructura de techumbre bajo la cubierta
47
Figura 4.14: Tabique perimetral con aislante térmico tipo lana de vidrio
49
CAPÍTULO V:
PROPUESTA DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
Figura 5.1: Requerimiento mínimo de resistencia al fuego por
tipo de elemento de construcción y servicio, para viviendas
unifamiliares no pareadas ni adosadas
52
Figura 5.2: Solución mínima F-30 para tabiques soportantes perimetrales
54
Figura 5.3: Solución mínima F-30 para tabiques soportantes interiores
56
Figura 5.4: Solución mínima F-15 para tabiques autosoportantes interiores
57
Figura 5.5: Solución mínima F-30 para cielo raso en cielos bajo
estructura de entrepiso o dormitorios de 2º piso
58
Figura 5.6: Solución mínima F-15 para cielo raso en cielos
de segundo piso, excepto dormitorios
59
Figura 5.7: Elemento constructivo cortafuego tipo
panel doble muro F-60, Fundación Chile
61
Figura 5.8: Corte esquemático de utilización del panel doble
muro F-60, Fundación Chile
62
Figura 5.9: Elemento constructivo F- 60 Promatect H- 86
63
Figura 5.10: Corte esquemático de utilización del tabique
cortafuego Promatect H- 86
64
Figura 5.11: Elemento constructivo F- 60 Superboard Pizarreño 8-60-M
65
Figura 5.12: Elemento constructivo F - 60 Owens Corning STD
66
Figura 5.13: Corte esquemático de utilización del tabique
cortafuego Owens Corning STD
67
INDICE DE TABLAS
CAPÍTULO I:
INCENDIOS
Tabla 1.1: Sistemas que intervienen en un incendio y como actúan
en cada etapa del incendio
5
CAPÍTULO III:
CONSIDERACIONES TÉCNICAS Y REGLAMENTARIAS
Tabla 3.1: Resistencia al fuego requerida para los elementos
de construcción de edificios
20
Tabla 3.2: Clasificación de los edificios
21
Tabla 3.3: Clasificación según tiempos de resistencia al fuego
29
Tabla 3.4: Programa térmico para el horno, según fórmula
30
CAPÍTULO V:
PROPUESTA DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
Tabla 5.1: Componentes y materiales mínimos requeridos
para cumplir con las exigencias de diseño
53
Tabla 5.2: Componentes y materiales mínimos requeridos
para cumplir con las exigencias de diseño
55
Tabla 5.3: Componentes y materiales mínimos requeridos
para cumplir con las exigencias de diseño
57
Tabla 5.4: Componentes y materiales mínimos requeridos
para cumplir con las exigencias de diseño
58
Tabla 5.5: Componentes y materiales mínimos requeridos
para cumplir con las exigencias de diseño
59
RESUMEN
La presente tesis tuvo como objetivo aplicar la normativa y legislación sobre
resistencia al fuego sobre los elementos constructivos de madera de una vivienda
desde el punto de vista del diseño, para entregar una solución mínima que permita
obtener una vivienda resistente y segura frente a la acción del fuego.
Ya que hoy en día el uso de la madera en la construcción se ve amenazada
por nuevos sistemas y materiales de construcción que presentan aparentemente
propiedades seguras frente al fuego, además son escasas las soluciones de diseño
de las estructuras de madera.
El estudio consistió en realizar un diseño de los elementos constructivos de
una vivienda de madera y brindar parámetros de diseño mediante el método de
protección pasiva, teniendo presente los parámetros mínimos de los documentos
legales y normativas nacionales.
SUMMARY
This thesis was aimed at implementing the regulations on fire resistance of
wood building elements of a dwelling from the point of view of design, to deliver a
minimal solution that can achieve strong and secure housing against the action of fire.
Since nowadays the use of wood in construction is threatened by new systems
and building materials that have properties apparently safe from the fire, they are also
rare design solutions for wood structures.
The study design consisted of a constructive element of a wooden house and
provide design parameters by the method of passive protection, bearing in mind the
minimum parameters of the legal documents and national regulations.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, el uso de la madera ha tenido una baja participación en la
construcción de viviendas de nuestro país; alrededor 13 por ciento de la superficie
de una vivienda se construye con este noble material en los muros. Más aún, la
tendencia es a la baja, en comparación con países como Estados Unidos y Canadá,
9 de cada 10 casas tienen su estructura en madera, al igual que en Suecia el 90 por
ciento de la construcción de viviendas unifamiliares se realiza en este material y en
otros lugares Europeos como Alemania, cerca del 17 por ciento del total de la
construcción también tiene como base este elemento natural, allí incluso se levantan
edificaciones de hasta 3 pisos de altura, lo que demuestra la confianza que existe
para su uso en países desarrollados.
En nuestro país, la elección de una vivienda definitiva pasa por la seguridad
que esta nos puede ofrecer. Entre una vivienda de hormigón, albañilería o estructura
metálica y una comparada con la vivienda de madera, en la mayoría de los casos
existe una marcada tendencia hacia las más sólidas y que ofrecen mayor seguridad.
El principal argumento utilizado para dicha elección, es la percepción de
mayor ocurrencia de incendios que tiene la vivienda de madera por sobre las otras.
El incendio de una vivienda no se genera por tratarse de una casa de madera o
“material ligero”, como equivocadas ocasiones se le llama, sino que se produce por
una serie de factores independientes a la materialidad de la construcción.
Si bien es cierto la madera se quema dado que es un material combustible o
inflamable, ésta presenta una serie de ventajas en caso de un eventual incendio, ya
que presenta una mayor resistencia al fuego que otros materiales que no lo son,
como el acero. Estos últimos aunque no ardan, pierden rápidamente sus propiedades
mecánicas y además pueden producir importantes calentamientos a otros materiales
favoreciendo con ello el desarrollo del incendio. Esta serie de ventajas que presenta
la madera más una adecuada disposición y diseño de los elementos constructivos de
la estructura de la vivienda, nos puede otorgar una mayor capacidad de resistencia al
fuego que otros materiales.
Así como es muy baja la presencia en el mercado nacional de las viviendas de
madera; son escasas las soluciones constructivas de los diversos elementos
constructivos que conforman una vivienda en cuanto a un diseño que optimice las
propiedades de la madera de resistencia al fuego.
Sin embargo en Chile existe una normativa que permite realizar un diseño
adecuado de los elementos constructivos bajo requerimientos mínimos de resistencia
al fuego que aseguran una vivienda resistente y segura frente a la acción del fuego
por un tiempo necesario para la correcta evacuación de las personas y una eventual
extinción del fuego.
Con el fin de eliminar las falsas creencias que actúan en desmedro de la
madera y con estos antecedentes entregaré propuesta para la solución mínima de
los elementos constructivos de una vivienda de madera unifamiliar de dos pisos que
cumpla con los requisitos mínimos de resistencia al fuego exigidos por la Ordenanza
General de Urbanismo y Construcciones.
OBJETIVOS GENERALES
•
Sugerir un diseño adecuado de una vivienda de madera resistente y segura
frente a la acción del fuego.
•
Fomentar el uso eficiente de la madera y acabar con las falsas creencias que
desmedran la madera.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•
Establecer parámetros de diseño de construcción.
•
Definir los materiales de construcción no combustibles.
•
Proponer una solución de diseño de los elementos constructivos de madera
de una vivienda de modo que cumpla con los requisitos mínimos de
resistencia al fuego de la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones.
CAPÍTULO I:
INCENDIOS
1.1
EL FUEGO
1.1.1 INTRODUCCIÓN
El fuego durante nuestra historia ha sido pilar fundamental en el desarrollo
tecnológico de nuestras culturas, quizás el humano tomo conciencia de su
superioridad cuando dominó el fuego, pero por tratarse de un fenómeno natural,
muchas veces no lo podemos controlar.
El hombre a través de su historia ha debido desarrollar ciertas técnicas para
prevenir y evitar que su poder destructivo amenace nuestro entorno y más
específicamente nuestras viviendas.
Es por eso que es fundamental conocer la iniciación del fuego y el posterior
desarrollo de un incendio.
1.1.2 DEFINICIÓN
El fuego es un proceso químico, el cual ocurre por la oxidación violenta de
una materia combustible. En este proceso hay desprendimiento de llamas, calor y
gases. Es un proceso muy exotérmico, se puede entender como la manifestación
visual de la combustión.
1.1.3 FUNDAMENTO QUÍMICO
Para producir fuego se requieren tres cosas fundamentales:
1. Un combustible (para efectos de esta tesis el combustible serán los
materiales de construcción y la madera).
2. Un comburente, el oxígeno del aire.
3. Calor (una energía de activación), que puede darse con una chispa u otra
llama, la iniciación del fuego en una vivienda ocurre generalmente por
recalentamiento de circuitos eléctricos, velas, braceros, cigarrillos mal apagados,
etc..
Estos tres elementos del fuego pueden representarse mediante el triángulo
del fuego, sin la suma de los tres no se produce el fuego.
1
Figura 1.1: Triángulo del fuego.
Fuente: El Fuego: Prevención y Combate, Capítulo I. Monografías.
Cada combustible tiene una temperatura de ignición distinta, a la que es
necesario llegar para inflamarlo. La ignición o temperatura de ignición se puede
definir como la temperatura mínima necesaria para que los vapores generados por
un combustible comiencen a arder, en el caso de madera la temperatura de ignición
es entre 320 – 350. En la mayoría de los casos, una vez que comienza la reacción de
oxidación, el calor desprendido en el proceso sirve para mantenerlo.
Los gases producidos por la combustión (principalmente vapor de agua y
dióxido de carbono), a alta temperatura por el calor desprendido por la reacción,
emiten luz visible: las llamas (gases incandescentes).
En una vivienda los gases y llamas son producidos en una primera etapa por
los alajamientos y recubrimientos, luego son la estructura o elementos constructivos
de madera.
La composición de los gases desprendidos, así como su temperatura,
determinan el color de la llama. Así, son rojas, anaranjadas o amarillas en el caso de
papel y madera; o azules en el caso de muchos gases de hidrocarburos, como los
usados domésticamente, pero pueden ser de otros colores cuando arden otros
elementos. (El Fuego. Wikipedia, La Enciclopedia Libre).
Así mismo, el fuego está determinado por algunos factores que dependerían
por ejemplo, de los distintos combustibles que lo originan, de manera tal que los
procesos industriales generan cada cierto tiempo, por sus tareas, distintos tipos de
fuego, o los mismos con distintas intensidades que sólo logran un buen avance en
las áreas de investigación anti-incendios, pero que para efectos de esta investigación
no son relevantes.
2
1.2
DESARROLLO DE UN INCENDIO
1.2.1 INTRODUCCIÓN
El objetivo de la presente tesis es sugerir un diseño seguro frente a la acción
del fuego, pero sólo por un cierto periodo de tiempo necesario para permitir el
salvamento de las personas, de manera que no se propague con facilidad y pueda
ser extinto a tiempo. Es por eso que es necesario conocer la fenomenología de los
incendios una vez que ese tiempo sea superado.
1.2.2 INICIACIÓN DE FUEGO
La mayoría de los incendios empiezan siendo pequeños y van adquiriendo
mayor proporción e intensidad si existe el oxígeno y combustibles disponibles.
En el interior de una estructura puede que el oxígeno se agote a medida que
crece en tamaño el incendio, de esta forma el fuego se desarrolla en tres etapas
distintas.
1.2.3 ETAPAS
Desde el comienzo y hasta el término de un incendio, pueden distinguirse tres
etapas claramente diferenciadas.
La rapidez con que se producen estas etapas, depende directamente de dos
variables:
1. La Carga de combustible que se encuentra al interior de la vivienda.
2. El Sistema constructivo empleado, el que se opondrá en mayor o menor medida al
avance de las llamas, dependiendo de los revestimientos de protección y barreras
físicas utilizadas.
Estas dos variables se detallaran en el Capítulo IV.
1.2.3.1 PRIMERA ETAPA O DE INICIO
Es el desarrollo inicial de un incendio, existe el oxígeno adecuado y la
combustión es relativamente completa, como resultado, el incendio es muy rápido,
las llamas vigorosas y la emisión de humo y calor mínimos. Las temperaturas
alcanzadas son del orden de 35 a 400 °C.
1.2.3.2 SEGUNDA ETAPA O DE CRECIMIENTO
En esta etapa, el incendio es difícil de controlar y se desencadena una rápida
combustión de los elementos inflamables en el interior de la vivienda. También se
3
produce una disminución de la capacidad resistente en la estructura en forma
acumulativa. El oxígeno comienza a consumirse y desciende su cantidad hacia el
lugar del fuego. En ella aumentan las llamas y la temperatura sube de 400 a 550 °C.
(Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15).
1.2.3.3 TERCERA ETAPA O DE DECLINACIÓN
Se reduce drásticamente el contenido de oxígeno, retrocediendo el fuego a su
punto de origen y se mantiene latente en forma de brasas, al no poder propagarse
por falta de oxígeno. La producción de calor es muy elevada, con temperaturas de
550 hasta 1100 °C. (Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección
Contra El Fuego. Unidad 15).
En esta etapa, la combustión incompleta emite un humo denso, quedando
atrapado en el interior del edificio junto con los gases combustibles sobrecalentados,
estos gases se calientan por encima de su temperatura de inflamación, la que no se
puede producir por falta de oxígeno. Si penetra aire en el lugar antes de desalojar los
gases, éstos pueden inflamarse y provocar una explosión súbita llamada back-draft
(explosión de humo), que es la que tanto daño hace a las estructuras y a los
bomberos.
La estructura resistente de la vivienda ha colapsado y las llamas comienzan a
declinar, dado que el material combustible, en general, ha sido consumido.
Figura 1.2: Gráfico de las fases de un incendio en función del tiempo y la temperatura.
Fuente: Elaboración propia.
4
Tabla 1.1: Sistemas que intervienen en un incendio y como actúan en cada etapa del
incendio.
Fuente: Elaboración propia.
1.2.4 PROPAGACIÓN DEL FUEGO
La mayoría de las personas tienen ideas erróneas sobre los incendios, como
la velocidad con que se propagan las llamas, las temperaturas que puede alcanzar,
los gases tóxicos y las explosiones. Muchas veces, la muerte de personas se debe a
que estas vuelen a entrar a una vivienda incendiada tratando de salvar sus bienes o
seres queridos, encontrando sólo la muerte. Además, como no se imaginan que
podrían quedar atrapadas en uno, no están preparadas para hacer frente a tal
emergencia.
En una vivienda de madera mal diseñada, las llamas se pueden propagar tan
rápidamente que en 2 minutos, una simple flama puede propagarse por toda la
habitación donde empezó el fuego. En 3 minutos, todo lo que hay en una habitación
puede calentarse tanto que puede estallar en llamas. En 5 minutos, una casa puede
estar completamente en llamas.
De ahí la importancia de que una vivienda tenga un diseño adecuado en
cuanto a la disposición de los elementos y materiales, basándose en los tiempos de
resistencia que pueden soportar los elementos constructivos de una vivienda los
cuales veremos más adelante; además de las formas en que se transmite el calor de
un elemento a otro.
1.2.5 TRANSMISIÓN DEL CALOR
Existen tres formas de transmisión del calor que son: conducción, convección
y radiación.
5
1.2.5.1 CONDUCCIÓN
Esta forma de transmisión se realiza a través de un cuerpo sólido en el que
existe variación de temperatura entre distintos puntos del mismo, cuando existe una
mayor diferencia de temperatura entre estos puntos, más calor se transmitirá.
Los buenos conductores del calor tienden a desprenderse del mismo. Es muy
frecuente en edificios, encontrarnos con estructuras de acero; cuando un pilar de
acero adquiere temperaturas superiores a 500º C, pierde sus propiedades
mecánicas, no resiste el peso que tiene que soportar y la estructura colapsa. Por
esta razón, las estructuras de acero suelen protegerse con materiales aislantes o
intumescentes.
Conductividad Térmica
En cambio la madera transmite muy mal el calor. La conducción de un material
depende de sus propiedades moleculares. Esta se ve reflejada por la conductividad
térmica que puede definirse como la propiedad física de los materiales para medir la
capacidad de conducción de calor y se puede expresar mediante su coeficiente de
conductividad térmica λ. Mientras mayor sea la conductividad térmica del material,
mejor conductor de calor será. En el caso de la madera el valor de λ es
aproximadamente 0,13 W/(m·K) y si lo comparamos con el acero será mucho menor.
Aproximadamente el acero es entre 400 y 1000 veces mayor.
Dilatación Térmica
Se denomina dilatación térmica al cambio de longitud, volumen o alguna otra
dimensión métrica que sufre un material debido al cambio de temperatura que se
provoca en ella por cualquier medio. Se expresa mediante el coeficiente de dilatación
térmica α. En el caso de la madera de pino el coeficiente de dilatación lineal o por
longitud es aproximadamente 3x10-6 ºC-1 y comparado con el acero es unas 4 veces
menor.
1.2.5.2 CONVECCIÓN
Se denomina a la transmisión del calor a través del movimiento de gases y
fluidos.
El aire caliente dentro de una vivienda se expandirá y elevara. Por esta razón,
el calor que se propaga por convección, lo hace mayormente en dirección
ascendente, aunque las corrientes de aire pueden llevar calor en cualquier dirección.
Las corrientes de convección son generalmente la causa del movimiento del calor de
un piso a otro, de un salón a otro y de un área a otra. La propagación del incendio
6
por pasillos, escaleras y ductos de ascensores, entre paredes, y a través de las
fachadas son principalmente causadas por la convección de corrientes calientes y
esto conlleva mayor influencia en cuanto a la posición de ataque del incendio y
ventilación que se ha producido por la radiación y la conducción. (Los Incendios.
Causas de los Incendios. Monografias).
1.2.5.3 RADIACIÓN
El calor se transmite sin ningún medio o soporte material a través de ondas
electromagnéticas en el espacio que transportan paquetes de energía térmica. A
diferencia de la conducción y convección las sustancias que intercambian calor no
tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío.. Las
superficies oscuras y rugosas absorben más calor que las superficies brillantes y
pulidas. La mayor fuente natural de radiación proviene del sol.
Existe una cuarta forma de transmisión del calor, por desplazamiento de
partículas incandescentes; es frecuente que al calentarse o quemarse las partículas
de un combustibles sólido o líquido desprendan o salten partículas sólidas o líquidas
incandescentes, como consecuencia de tensiones o sobrepresiones internas.
1.2.6 PRODUCTOS DE LA COMBUSTIÓN
Cuando un material (combustible) se enciende, el mismo experimenta un
cambio químico. Ninguno de los elementos que constituyen el material son
destruidos en el proceso, pero toda la materia es transformada en otra forma o
estado. Aun cuando se encuentren dispersos, los productos de la combustión son
iguales en peso y volumen a aquellas de combustible de la combustión. Cuando un
combustible se incendia, se generan ciertos productos que se pueden a clasificar
dentro de cuatro grupos diferentes: gases, llama, calor y humo. (Los incendios.
Producción, procesos y operaciones Autor: Matías Martínez Ferreira, mayo 2005).
Un combustible incendiado genera nuevos y numerosos productos de
combustión, dentro de los más comunes están el Monóxido de carbono CO, Dióxido
de carbono CO2, Cianuro de hidrógeno CHN, Cloruro de carbonilo COC 12, Sulfuro de
hidrogeno SH2, Anhídrido sulfuroso SO2, Amoniaco, Dióxido de nitrógeno NO2, etc.
1.2.6.1 CALOR
El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes
zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo
7
siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor
temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se
encuentren en equilibrio térmico.
En este sentido, el calor es el producto de la
combustión responsable por la propagación del incendio. En sentido fisiológico, es el
causante directo de las quemaduras y otras formas de lesiones personales. Las
lesiones causadas por el calor incluyen la deshidratación, agotamiento, y lesiones a
las vías respiratorias, además de las quemaduras. (Los incendios. Producción,
procesos y operaciones Autor: Matías Martínez Ferreira, mayo 2005).
1.2.6.2 GASES Y LLAMAS
La llama es lo visible, el cuerpo luminoso de un gas en combustión. Cuando
un gas en combustión se combina con la adecuada cantidad de oxigeno, la llama se
hace más caliente y menos luminosa. Esta pérdida de luminosidad se debe a la
completa combustión del carbón. Por estas razones, la llama es considerada como
producto de la combustión. (Los incendios. Producción, procesos y operaciones
Autor: Matías Martínez Ferreira, mayo 2005).
El calor, el humo y el gas sin embargo, pueden generar los llamados
incendios latentes, los cuales son en forma lenta y sin la evidencia de llama. Suelen
ocurrir mayormente en los bosques y árboles y pueden ser producidos
principalmente por calentamiento espontáneo, impacto de un rayo, propagación a
través de una red natural de canales de la turba (material orgánico).
1.2.6.3 HUMO
El humo encontrado en la mayoría de los incendios consiste en una mezcla de
oxigeno, nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, diminutas partículas
de carbón y productos derivados que han sido liberados de los materiales
involucrados.
Algunos materiales emiten más humo que otros. Los combustibles incluidos
por lo general generan un denso humo negro. Los aceites, pinturas, barnices,
melazas, azúcar, gomas, azufre y muchos plásticos también emiten por lo general
grandes cantidades de humo negro. (Los incendios. Producción, procesos y
operaciones. Autor: Matías Martínez Ferreira, mayo 2005).
8
1.2.7 CONTROL DE LOS INCENDIOS: TEORÍA DE LA EXTINCIÓN DEL FUEGO
La extinción del fuego está basada en la interrupción de uno o más factores de
los elementos esenciales del proceso de combustión. La combustión con llama
puede ser extinguida reduciendo la temperatura, eliminando el combustible, oxigeno,
o deteniendo la reacción química en cadena. Si el fuego se encuentra en su etapa
latente, solamente existen tres opciones para la extinción: reducción de la
temperatura, eliminación del combustible, y dilución del oxigeno. (Los Incendios.
Causas de los Incendios. Monografías).
1.2.7.1 EXTINCIÓN POR REDUCCIÓN DE TEMPERATURA
El método más común de extinción es por enfriamiento con agua. El proceso
de extinción por enfriamiento depende del enfriamiento del combustible hasta el
punto donde no se produzcan vapores suficientes que se puedan encender. Si
observamos los tipos de combustibles, encontraremos que los combustibles sólidos y
líquidos, y gases inflamables con un bajo punto de ignición no pueden ser
extinguidos por enfriamiento con agua debido a que la producción de vapor no puede
ser reducida significativamente. La reducción de temperatura depende de la
aplicación de un caudal adecuado, y en forma apropiada para así lograr establecer
un balance negativo de calor. (Los Incendios. Causas de los Incendios.
Monografías).
1.2.7.2 EXTINCIÓN POR ELIMINACIÓN DEL COMBUSTIBLE
En algunos casos, un incendio puede ser extinguido eficientemente con la
remoción de la fuente de combustible. Esto se puede lograr deteniendo el flujo de un
combustible líquido o gaseoso, o removiendo el combustible sólido del área del
gaseoso del incendio. Otro método de remoción del combustible es el permitir que el
incendio continúe hasta que el combustible sea consumido. (Los Incendios. Causas
de los Incendios. Monografías).
1.2.7.3 EXTINCIÓN POR DILUCIÓN DE OXIGENO
Este método consiste en la reducción de oxigeno dentro del área de incendio.
Esto se puede lograr se introduciendo un gas inerte dentro del incendio o separando
el oxigeno del combustible. (Los Incendios. Causas de los Incendios. Monografías).
9
1.2.7.4 EXTINCIÓN POR INHIBICIÓN QUÍMICA DE LA LLAMA
Este método consiste en introducir agentes extintores, tales como el polvo
químico seco y el halon, los cuales interrumpen la producción de llama en la reacción
química, resultando en una rápida extinción. (Los Incendios. Causas de los
Incendios. Monografías).
1.3
PROTECCIÓN DE INCENDIOS
En general, las viviendas de madera no presentan un criterio de seguridad que
permita lograr un razonable y adecuado comportamiento frente al fuego.
Para lograr este objetivo, y como punto de inicio para el diseño, se debe
atender a dos métodos de protección para las estructuras:
•
Protección pasiva
•
Protección activa
1.3.1 PROTECCIÓN PASIVA
La protección pasiva de las estructuras consiste en reducir el riesgo de
incendio a través de la utilización de componentes, materiales y elementos de
construcción, que por sus características y propiedades reducen la generación de
gases y limitan la propagación del fuego, retardando su acción durante un
determinado lapso. De esta forma, se busca tener el tiempo necesario para efectuar
una rápida evacuación o salvamento de los ocupantes de la vivienda, antes del
eventual colapso de la estructura.
La protección pasiva debe cumplir con tres objetivos fundamentales:
1. Permitir el rápido escape y salvamento de los ocupantes de la edificación
Una vez declarado un incendio al interior de una vivienda, sus ocupantes
deben salir del lugar siniestrado en forma inmediata.
Una vivienda resistente al fuego no es aquella que no se incendia, sino la que
permite la evacuación de sus ocupantes en un tiempo razonable, sin que se
produzcan lesiones o decesos por la generación de gases tóxicos y por caída o
desplome de las estructuras afectadas.
2. Que las llamas no se propaguen con facilidad a otros recintos de la vivienda y
edificaciones vecinas.
Los materiales utilizados en los elementos de construcción que conforman una
vivienda deben proporcionar una resistencia adecuada a la acción del fuego, de
10
manera que contengan el avance de las llamas entre dependencias adyacentes
dentro de ella, y hacia construcciones vecinas.
3. Que en caso de incendio, se facilite su extinción.
El diseño arquitectónico de una vivienda debe considerar todas aquellas
variables necesarias para permitir el accionar de bomberos en un incendio declarado.
Este aspecto consiste en no obstaculizar los accesos de la vivienda y contar
con medidas básicas de seguridad para la extinción de incendios.
1.3.2 PROTECCIÓN ACTIVA
La Protección Activa consiste en implementar sistemas que, conectados a
sensores o dispositivos de detección, entran en funcionamiento automáticamente
frente a determinados rangos de partículas y temperatura del aire, descargando
agentes extintores de fuego como agua, gases, espumas o polvos químicos. Los
más comunes usados para la extinción de fuego son el dispositivo sprinkler (rociador)
el cual requiere una instalación de red con agua a presión, independiente a la red de
agua de abastecimiento del edificio. Se activa automáticamente ante un aumento
desmedido de la máxima temperatura aceptada para el medio, y los detectores de
humo que es una alarma que se activa ante la presencia de humo en un recinto el
cual es autónomo y funciona con pilas convencionales, de fácil instalación en
cualquier lugar de la vivienda (sin necesidad de cables), con 24 horas de protección
continua. También están los extintores, red húmeda, red seca, los bomberos, etc.
Estos sistemas se proyectan normalmente en edificios públicos, comerciales,
oficinas y viviendas de dos pisos de madera de gran superficie.
11
Figura 1.3: Srinkler, sistema activo para el combate de incendio.
Fuente: Fotografía de una vivienda particular.
Figura 1.4: Detector de humo.
Fuente: Fotografía en el Casino Dreams, Valdivia.
12
CAPÍTULO II:
COMPORTAMIENTO DE LA MADERA FRENTE AL FUEGO
2.1 INTRODUCCIÓN
La imagen actual de la madera, por parte de la sociedad chilena, no hace
justicia a sus numerosas ventajas constructivas, ya que es considerada un material
altamente inflamable y, por ende, peligroso. No obstante y como contrapartida, cabe
destacar su gran versatilidad, resistencia sísmica, calidez, rapidez de construcción,
fácil transporte y buen aislamiento térmico, entre otros, como características que le
permiten ser parte integral de múltiples aplicaciones.
2.2 COMBUSTIBILIDAD DE LA MADERA
La madera, al estar formada por carbono, es un material combustible y
susceptible de ser degradada por el fuego. La degradación se produce mediante
reacciones químicas (combustión) que disminuyen paulatinamente su sección
resistente y pueden provocar su total destrucción, en función de la duración de su
exposición al fuego. La combustión de la madera se produce al combinarse,
mediante la acción del calor, sus principales componentes, el carbono y el hidrógeno,
con el oxígeno para producir, respectivamente, anhídrido carbónico y agua.
Muchos de los materiales que se emplean normalmente en la construcción no son
combustibles (no aportan alimento al desarrollo del incendio), sin embargo, ninguno
es a prueba de fuego y pierden estabilidad estructural cuando alcanzan
determinadas temperaturas. A pesar de que la madera sea un material inflamable a
temperaturas relativamente bajas, en relación con las que se producen en un
incendio, es más seguro de lo que la gente cree:
•
Su baja conductividad térmica hace que la temperatura disminuya hacia el
interior.
•
La carbonización superficial que se produce impide por una parte la salida de
gases y por otra la penetración del calor.
•
Y al ser despreciable su dilatación térmica no actúa sobre las estructuras y no
las deforma.
13
Figura 2.1: Secciones transversales residuales.
Figura 2.2: Rebanadas de probetas después del ensayo.
Figuras 2.1 y 2.2: Carbonización efectiva en piezas de madera aserrada de pino.
Fuente: HILAM Chile, Arauco. Capítulo 3.
2.3 RESISTENCIA MECÁNICA DE LA MADERA DURANTE UN INCENDIO
Ensayos experimentales en Alemania han demostrado que el efecto aislante
de la capa de carbón de espesor 25 mm condiciona una temperatura del orden de
200 °C en frente de carbonización, muy inferior a los 900°C que se pueden alcanzar
en el ambiente del incendio. Lo interesante es que a una profundidad de 25 mm
14
hacia el interior de la madera no carbonizada las temperaturas se reducen
prácticamente a las existentes antes del inicio del incendio, por lo que sus
propiedades mecánicas corresponden a las de la madera normal. (HILAM Chile,
Arauco. Capitulo 3).
Figura 2.3: Desarrollo típico de temperatura a través de una pieza de madera.
Fuente: HILAM Chile, Arauco. Capítulo 3.
En el siguiente diagrama se ha graficado el desarrollo de las temperaturas
durante un incendio normal, en conjunto con la reducción de la capacidad resistente
que experimentan algunos materiales de construcción producto del calentamiento,
expresada ésta como porcentaje de la resistencia correspondiente a condiciones
normales. Destaca el rápido incremento que experimenta la temperatura ambiental
durante los minutos iniciales de un incendio y la sorprendente reducción de la
capacidad resistente de materiales incombustibles tales como los metales, en ese
mismo período. (HILAM Chile, Arauco. Capítulo 3).
Se asume que un material colapsa cuando su resistencia se reduce al 20 % o
menos de la correspondiente a condiciones normales. Del diagrama se aprecia que
la madera aserrada de 2” x 4” se desploma después de los 25 minutos de iniciado el
incendio.
Interpolando los resultados de la figura 2.1 entre los 20 y 30 minutos,
podemos concluir que una pieza de madera colapsa cuando alcanza el 42% Ao a los
25 minutos.
15
Figura 2.4: Curva de desarrollo de temperaturas y resistencias comparativas en ensayos de
fuego.
Fuente: HILAM Chile, Arauco. Capítulo 3.
2.4 REACCIÓN DE LA MADERA FRENTE AL FUEGO
La acción del fuego sobre la madera se evalúa con dos conceptos básicos o
criterios que hacen referencia a los materiales individuales (reacción al fuego) y a los
elementos estructurales (resistencia al fuego).
La mayoría de los materiales y elementos constructivos utilizados en edificios
públicos, viviendas y otros, deben ser sometidos a ensayos de laboratorio para ser
clasificados de a cuerdo a estos criterios.
2.4.1 REACCIÓN AL FUEGO
La reacción al fuego es el alimento que un material puede aportar al fuego y al
desarrollo del incendio. Es un índice de la capacidad del material para favorecer el
desarrollo del incendio que se mide en parámetros tales como tiempo de ignición,
propagación de llama, tasa de calor liberado y generación de humos entre otros. En
definitiva evalúa como se comporta un material frente al fuego para determinar si el
material es combustible o incombustible.
16
Para determinar la no combustibilidad de materiales de construcción existe la
norma NCh 1914 OF 84. Esta norma establece un método de ensayo relativo a uno
de los aspectos de la reacción al fuego de un material.
2.4.2 RESISTENCIA AL FUEGO
La resistencia al fuego de un elemento constructivo es el tiempo durante el
cuál es capaz de conservar sus cualidades estructurales al soportar las condiciones
de un incendio evitando su transmisión hacia el recinto contiguo al que el separa.
Esta cualidad se mide por el tiempo en minutos durante el cual el elemento
conserva la estabilidad mecánica, la estanquidad a las llamas, el aislamiento térmico
y la no emisión de gases inflamables, además es la que se utiliza para diseñar los
elementos constructivos. Por ejemplo, según la Ordenanza General de Urbanismo y
Construcciones un Tabique Soportante debe tener una resistencia mínima de F-30,
es decir el elemento debe soportar mínimo 30 minutos antes de que presente algún
tipo de fallo.
Bajo estas consideraciones la madera presenta una muy buena resistencia a
fuego gracias a la formaron de la capa de carbón; en cambio, su reacción al fuego es
limitada puesto que cuando forma parte de muebles, revestimientos de muro y cielos
u otras aplicaciones que utilizan piezas más delgadas, arde con facilidad.
2.5 PROTECCIÓN DE LA MADERA FRENTE AL FUEGO
Es posible reducir y en algunas casos impedir la acción del fuego mediante la
ignifugación de la madera, que tiene el objetivo de disminuir el nivel de su
combustibilidad e inflamabilidad.
Ésta se puede realizar mediante un tratamiento con diversos productos
químicos. Sin embargo, lo que se conoce normalmente como ignifugación es el
tratamiento de la madera con productos químicos que provocan modificaciones en el
proceso de su combustión.
Se debe tener presente que para efectos del diseño, al final de esta tesis, no
se contempla una ignifugación de las estructura de madera, pero si se recomienda
para brindar una mayor protección.
17
2.6 CONO CALORIMETRICO
El Cono Calorimétrico es un método de ensayo de fuego estandarizado
internacionalmente y que se usa para determinar la mayor parte de las propiedades
de un producto que son importantes en un fuego o incendio inicial.
Estas propiedades de Reacción al Fuego, tienen especial importancia en los
primeros productos que quedan expuestos a la acción del incendio tales como
muebles, revestimientos interiores de muros, cielos, etc.
Con estos ensayos se puede conocer la toxicidad de los humos generados, el
tiempo que tardan en encenderse una vez expuestos a una fuente de calor, tiempo
de ignición y la cantidad de calor liberado durante el incendio.
Figura 2.5: Cono Calorimétrico para ensayos de reacción al fuego en materiales.
Fuente: Revista BIT, marzo 2002.
El Cono Calorimétrico mide:
- Liberación de Calor
- Tiempo de Ignición
- Pérdida de Masa
- Liberación de Humo
18
Figura 2.6: Los principales resultados obtenidos en el cono calorimétrico.
Fuente: Revista BIT, marzo 2002.
El tiempo de ignición (tiempo en el cual se alcanza la temperatura mínima
necesaria para que los vapores generados por un combustible comiencen a arder) de
los materiales ensayados se ubicó entre los 5 y 50 segundos, resultando ser la
madera de pino radiata la que presentó mayor rapidez de encendido. Este tiempo fue
visiblemente mejorado cuando se utilizó un producto ignífugo, lo que amplió el tiempo
en 30 segundos más. Los tiempos más largos se observaron en las muestras de
tableros de alta densidad.
Respecto a las maderas, el tiempo de ignición se ve fuertemente afectado por
la densidad y contenido de humedad, presentando la madera de Acacia un tiempo de
31 segundos, a diferencia del pino que sólo tardó cinco segundos en encenderse. Sin
embargo el pino radiata tratada con producto ignifugo demoro un tiempo de 35
segundos, lo cual habla de la importancia de tratar con productos ignífugos las
estructuras de madera para así aumentar la capacidad de resistir el fuego por más
tiempo. (Revista BIT, marzo del 2002).
19
CAPÍTULO III:
CONSIDERACIONES TÉCNICAS Y REGLAMENTARIAS
3.1 INTRODUCCIÓN
En cuanto al tema de protección contra incendio y para realizar un diseño
adecuado de viviendas resistentes y seguras frente a la acción del fuego, se debe
recurrir a ciertos requisitos definidos en los siguientes documentos legales y
normativos:
•
Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC).
•
Listado oficial de elementos de construcción resistentes al fuego (Ministerio de
la Vivienda).
•
Normas nacionales relacionadas principalmente la Norma Chilena NCh 935⁄1
Of97 y organismos certificadores.
3.2 ORDENANZA GENERAL DE URBANISMO Y CONSTRUCCIONES
(OGUC).
En el Capítulo 3 “De las condiciones de seguridad contra incendio” de la
Ordenanza General se detallan las normas mínimas de seguridad contra incendio y
como objetivo fundamental busca, que el diseño de los edificios asegure que se
cumplan las siguientes condiciones:
•
Que se facilite el salvamento de los ocupantes de los edificios en caso de
incendio.
•
Que se reduzca al mínimo, en cada edificio, el riesgo de incendio.
•
Que se evite la propagación del fuego, tanto al resto del edificio como desde
un edificio a otro.
•
Que se facilite la extinción de los incendios.
3.2.1 NORMAS DE RESISTENCIA AL FUEGO
El comportamiento al fuego de los materiales, elementos y componentes de la
construcción se determinará de acuerdo con las normas descritas en el articulo 4.3.2
de la presente Ordenanza, como lo es la norma NCh 935/1 Ensaye de resistencia al
fuego - Parte 1: Elementos de construcción general.
20
3.2.2 RESISTENCIA AL FUEGO DE LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN
Los edificios que conforme a este Capítulo requieran protegerse contra el
fuego deberán proyectarse y construirse según alguno de los cuatro tipos que se
señalan en la tabla siguiente y los elementos que se utilicen en su construcción
deberán cumplir con la resistencia al fuego que en dicha tabla se indica. Artículo
4.3.3.
Tabla 3.1: Resistencia al fuego requerida para los elementos de construcción de edificios.
Fuente: Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones.
Elementos verticales:
(1) Muros cortafuego
(2) Muros zona vertical de seguridad y caja de escalera
(3) Muros caja ascensores
(4) Muros divisorios entre unidades (hasta la cubierta)
(5) Elementos soportantes verticales
(6) Muros no soportantes y tabiques
Elementos verticales y horizontales:
(7) Escaleras
Elementos horizontales:
(8) Elementos soportantes horizontales
(9) Techumbre incluido cielo falso
3.2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS EDIFICIOS
Para aplicar lo dispuesto en el artículo anterior deberá considerarse, además
del destino y del número de pisos del edificio, su superficie edificada, o la carga de
ocupación, o la densidad de carga combustible.
21
Tabla 3.2: Clasificación de los edificios.
Fuente: Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones.
3.2.4 CONDICIONES REGLAMENTARIAS PARA DESARROLLAR EL DISEÑO DE
LA VIVIENDA
En edificios con destino habitacional de hasta dos pisos son aplicables las
resistencias de los elementos constructivos establecidos para el tipo d según tabla
3.2. Sin embargo, para efectos de sistemas constructivos en madera, deberán
considerarse las siguientes condiciones reglamentarias para desarrollar el diseño de
la vivienda:
1.- Si a un mismo elemento le correspondieren dos o más resistencias al fuego, por
cumplir diversas funciones a la vez, deberá siempre satisfacer la mayor de las
exigencias. (Artículo 4.3.3. OGUC capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
22
2.- Las viviendas aisladas, pareadas o continuas de hasta dos pisos, cuya superficie
edificada sea inferior o igual a 140 m2, deberán tener una resistencia al fuego a lo
menos F-15 en todos sus elementos y componentes soportantes, siempre que el
muro de adosamiento o muro divisorio, según corresponda, cumpla con las
exigencias de muros divisorios entre unidades, establecidas en la columna signada
con el número (4) en la Tabla 3.1. (Artículo 4.3.5. nº 14 de la OGUC capítulo 3, Título 4:
De la Arquitectura).
3.- Las resistencias al fuego que se indican para muros no soportantes y tabiques (6)
en la Tabla 3.1, deben exigirse sólo cuando dichos elementos separan de piso a cielo
recintos contiguos dentro de una unidad y no contienen puertas o superficies
vidriadas. (Artículo 4.3.5. nº 10 de la OGUC capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
4.- Para muros perimetrales, se exigirá el cumplimiento de la resistencia al fuego que
corresponda, según Tabla 3.1, ya se trate de elementos soportantes o no
soportantes, cualquiera sea el destino de la edificación, con la excepción señalada
anteriormente para viviendas de hasta 140 m2. Las superficies vidriadas, los
antepechos y dinteles no estructurales, están exentos de exigencias con respecto al
fuego. (Artículo 4.3.5. nº 11 de la OGUC capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
5.- Los elementos soportantes inclinados en 20 o más grados sexagesimales
respecto de la vertical, serán considerados como elementos soportantes horizontales
para establecer su resistencia al fuego. (Artículo 4.3.5. nº 12 de la OGUC capítulo 3,
Título 4: De la Arquitectura).
6.- Las escaleras (7) que comunican hasta dos pisos dentro de una misma unidad
estarán exentas de exigencias de resistencia al fuego. (Artículo 4.3.5. nº 13 de la
OGUC capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
23
Figura 3.1: Escalera de emergencia. La protección pasiva persigue, como primer objetivo,
implementar sistemas que permitan la rápida evacuación de personas que habitan una
vivienda, como por ejemplo una escalera de incendios.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica. Protección Contra El Fuego. Unidad 15.
7.- Los muros cortafuego (1) deberán prolongarse a lo menos 0,50 m más arriba de
la cubierta del techo más alto y 0,20 m hacia adelante de los techos voladizos, aleros
u otros elementos combustibles. No obstante, dichas prolongaciones serán
innecesarias cuando se emplee otra solución que garantice el cumplimiento de la
resistencia mínima al fuego establecida en Tabla 3.1. (Artículo 4.3.14. a de la OGUC
capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
8.- En los muros cortafuego (1) no podrán traspasarse elementos ni empotrarse
materiales que rebajen su resistencia al fuego a un valor menor al exigido en la
Tabla 3.1, salvo en el caso de los ductos de instalaciones, que deberán cumplir, a lo
menos, con la mitad de la resistencia al fuego requerida para los elementos que
traspasan. (Artículo 4.3.14. b capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
En este tipo de muros, sólo estará permitido abrir vanos para dar continuidad a
circulaciones horizontales, siempre que en ellos se instale un sistema de cierre que
asegure, como mínimo, una resistencia al fuego correspondiente a la clase F-60. El
sistema de cierre deberá ser automático en caso de incendio y permitir su fácil
apertura en forma manual, debiendo volverse a cerrar en forma automática. (Artículo
4.3.14. c capítulo 3, Título 4: De la Arquitectura).
24
9.- Todo ducto de humo deberá salir verticalmente al exterior y sobrepasar la cubierta
en al menos 1,5 m, salvo que se trate de viviendas unifamiliares en las que dicha
altura podrá ser no menos de 0,50 m. (Artículo 4.3.15. capítulo 3, Título 4: De la
Arquitectura).
Figura 3.2: Vivienda consumida por el fuego.
Fuente: Fotografía personal.
3.3 LISTADO OFICIAL DE ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN RESISTENTES AL
FUEGO (MINISTERIO DE LA VIVIENDA).
No obstante lo dispuesto en el articulo 4.3.2 de la (OGUC), habrá un "Listado
Oficial de Comportamiento al Fuego", confeccionado por el Ministerio de Vivienda y
Urbanismo por la entidad que éste determine, en el cual se registrarán, mediante
valores representativos, las cualidades frente a la acción del fuego de los materiales,
elementos y componentes utilizados en la actividad de la construcción.
Las características de comportamiento al fuego de los materiales, elementos y
componentes utilizados en la construcción, exigidas expresamente en esta
Ordenanza, que no se encuentren incluidas en el Listado Oficial de Comportamiento
al Fuego, deberán acreditarse mediante el certificado de ensaye correspondiente
emitido por alguna Institución Oficial de Control Técnico de Calidad de los Materiales
y Elementos Industriales para la Construcción.
Este listado tiene por objetivo colaborar con el aseguramiento y protección de
la comunidad, en los temas que le son propios, desde el punto de vista de las vidas
humanas como de los bienes materiales.
25
Nuestra legislación y reglamentación técnica dan especial importancia a la
protección pasiva contra la propagación del incendio, como una acción de
prevención, detallando la forma de armado de los materiales e implementos, en la
confección de los Elementos y Componentes para protegerlos en su protagonismo
estructural, mediante recubrimientos adecuados y / o tratamientos diversos.
A continuación se mostraran algunos de los elementos constructivos incluidos
dentro del listado oficial, en el cual se detallará su descripción e institución a la cual
pertenece.
3.3.1 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Tabique Facilplac 8 mm F-15
DESCRIPCION: Elemento de construcción destinado a uso como muro divisorio en
edificios, constituido por una estructura de madera hecha con listones de pino radiata
de 45 x 45 mm. Consta de cinco pie derechos, tres cadenetas, una solera inferior y
otra superior.
Ambas caras de la estructura de madera están forradas con un tablero de partículas
de madera de 8 mm de espesor. Esta configuración deja espacios libres en el interior
del elemento.
Este tablero de partículas de madera presenta una densidad media aparente de 620
kg/m3, y un peso de 83 kilogramos.
Espesor total del elemento: 61 mm.
INSTITUCIÓN: MADERAS Y SINTETICOS S. A. MASISA.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 238.338 (19.01.99) Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2008
(Muro / Tabique Divisorios y/o Perimetrales F-15, Nº 2. Listado Oficial de
Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.2 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Tabique Superboard Pizarreño 6 mm F-15
DESCRIPCION: Elementos (dos por ser asimétricos A y B) de construcción
destinado a uso como muro o tabique divisorio o perimetral en edificios. El elemento
está constituido por una estructura de madera hecha con listones de pino radiata de
70 x 50mm. Consta de seis pie-derechos, tres cadenetas, una solera inferior y otra
superior.
Una de las caras de la estructura de madera está forrada con una plancha de yesocartón, Gyplac ST, de 10 mm de espesor. La otra cara está forrada con una plancha
de fibro-cemento “Plancha Superboard”, de 6 mm de espesor.
26
Todos los componentes del elemento están unidos por medio de clavos. Esta
conformación deja espacios libres en el interior del elemento.
El peso de los elementos es: A de 124 kilogramos y el B de 133 kilogramos.
Espesor total de los elementos, incluido la estructura: 86 mm, aproximadamente.
INSTITUCIÓN: SOCIEDAD INDUSTRIAL PIZARREÑO S.A.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 235.819 (17.08.1998) Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2008
(Muro / Tabique Divisorios y/o Perimetrales F-15, Nº 13. Listado Oficial de
Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.3 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Tabique Perimetral Etsapol Eps 50 mm Et
85 mm / F –15
DESCRIPCION: Elemento de construcción destinado a uso perimetral o divisorio de
edificios, formado por una estructura de madera hecha con listones de pino radiata
de 45 x 75 mm, cepillado. Consta de cinco pie-derechos distanciados entre ejes a
0,60 m, aproximadamente, tres cadenetas separadas entre ejes a 0,60 m, y una
solera inferior y otra superior.
Esta estructuración de madera está forrada por una cara con una plancha de yeso –
cartón estándar de 10 mm de espesor. La otra cara está forrada con una placa de
fibrocemento de 5 mm de espesor.
Todo el conjunto está atornillado a la estructura de madera.
Tal configuración deja espacios libres en el interior del elemento, los cuales están
rellenos con planchas planas de poliestireno expandido que presentan una densidad
nominal de 10 kg/m3 y un espesor de 50 mm.
Espesor total del elemento 85 mm.
El peso del elemento es de 113 kilogramos.
INSTITUCIÓN: ENVASES TERMORESISTENTES S.A. – ACHIPEX A.G.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 278.792 (03.03.03) Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2010
(Muro / Tabique Divisorios y/o Perimetrales F-15, Nº 27. Listado Oficial de
Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.4 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Panel Muro Perimetral Fundación Chile 95
mm / F – 30
DESCRIPCION: Elemento de construcción destinado a uso perimetral o divisorio de
edificios, formado por una estructura de madera hecha con listones de pino radiata
27
de 45 x 75 mm, cepillado. Consta de seis piederechos distanciados entre ejes a 0,40
m, aproximadamente, de una solera inferior y otra superior.
Esta estructuración de madera está forrada por una cara con una placa de madera
“Smart Panel” de 9,5 mm de espesor. La otra cara está forrada con una plancha de
yeso – cartón estándar de 10 mm de espesor. Todo el conjunto está clavado a la
estructura de madera.
Tal configuración deja espacios libres en el interior del tabique, los cuales están
rellenos con una colchoneta de lana mineral con papel por una de sus caras, con
densidad de 40 kg/m3 y 40 mm de espesor, nominales.
El espesor total del elemento: 95 mm
El peso del elemento es de 134 kilogramos.
INSTITUCIÓN: FUNDACIÓN CHILE
Certificado de Ensaye IDIEM Nº 270.243 (29.07.02). Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2010
(Muros / Tabiques Divisorios Y Perimetrales F – 30, Nº 36. Listado Oficial de
Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.5 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Tabique Perimetral Termopol Eps 50 mm Et
83 mm / F– 30
DESCRIPCION: Elemento de construcción destinado a uso perimetral o divisorio de
edificios, formado por una estructura de madera hecha con listones de pino radiata
de 45 x 75 mm, cepillado. Consta de cinco pie-derechos distanciados entre ejes a
0,60 m, aproximadamente, tres cadenetas separadas entre ejes a 0,60 m, y una
solera inferior y otra superior.
Esta estructuración de madera está forrada por una cara con una plancha de
fibrocemento de 5 mm de espesor. La otra cara está forrada con una plancha de
yeso cartón RF 12,5 mm. Todo el conjunto está atornillado a la estructura de madera.
Tal configuración deja espacios libres en el interior del elemento, los cuales están
rellenos con planchas planas de poliestireno expandido que presentan una densidad
nominal de 10 kg/m3 y un espesor de 50 mm.
Espesor total del elemento 83 mm.
El peso del elemento es de 118 kilogramos.
INSTITUCIÓN: AISLANTES NACIONALES S. A.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 269.659 (18.07.02), Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2010
28
(Muros / Tabiques Divisorios Y Perimetrales F – 30, Nº 58. Listado Oficial de
Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.6 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Tabique Volcopanel e = 62mm / Volcanita
Std. 12,5 mm / F–30
DESCRIPCION: Elemento de construcción destinado a uso divisorio de edificios,
está formado por un bastidor de pino radiata hecho con listones de 32 x 32 mm,
plancha de yeso – cartón estándar Volcanita Std. De 12,5 mm de espesor, cada una.
El espacio interior de este elemento está relleno con celdas hexagonales de cartón,
cuya configuración es similar a un panal de abejas.
Las planchas de yeso-cartón están atornilladas al bastidor y a tres lengüetas de pino
que han sido colocadas horizontalmente en el interior del panel en el eje central
vertical, separadas entre sí cada 0,6 m, aproximadamente.
Las juntas se sellaron con masilla base de yeso y cinta de celulosa. Las dimensiones
de las lengüetas de pino son de 32 x 32 x 400 mm.
Esta configuración deja espacios libres en el interior del panel.
El espesor total del tabique es de 57 mm.
El peso total del elemento es de 107 kilogramos, aproximadamente.
INSTITUCIÓN: COMPAÑIA INDUSTRIAL EL VOLCAN S. A.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 319.479 (05.10.04). Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2010
(Muros / Tabiques Divisorios Y Perimetrales F – 30, Nº 69. Listado Oficial de
Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.7 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Complejo Techumbre Termopol 80 / F - 15
DESCRIPCION: Elemento de techumbre para edificios, constituida por una
estructuración de madera de pino radiata con cerchas de 25 x 100 mm, doble
distanciadas a 0,75 m a eje, costaneras de 50 x 50 mm distanciadas cada 0,4 m a
eje y listoneados de 50 x 50 mm distanciados a 0,4 m a eje.
Las cerchas sostienen un cielo formado con planchas de yeso-cartón de 10 mm de
espesor por medio de tornillos de 25 x 8 mm, planchas que tienen su juntura sellada.
Sobre estas planchas va confinado entre cerchas una aislación térmica de
poliestireno expandido, cuya densidad media aparente es de 10 kg/m 3 y el espesor
es de 80 mm. Tiene además, un tapacán de yeso-cartón de 10 mm de espesor.
La cubierta está conformada por planchas onduladas de fibro-cemento (onda
estandar) de 4 mm de espesor y una cumbrera metálica tipo C de 100 x 50 x 6 mm.
29
La altura de la cercha es de 1,1 m.
INSTITUCIÓN: AISLANTES NACIONALES S. A.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 247.026 (10.07.2000) Según NCh 935/1 Of.97
Vigencia Hasta: 31.12.2010
(Techumbre Protegida F-15, Nº 25. Listado Oficial de Comportamiento al Fuego de
Elementos y Componentes de la Construcción).
3.3.8 ELEMENTO CONSTRUCTIVO: Techumbre Madera, Cielo Lana mineral,
Volcán RF 12,5mm F-30
DESCRIPCION: Elemento de techumbre para edificios, constituida por una
estructuración de madera de pino radiata con cerchas de 25 x 100 mm, doble
distanciadas a 1,2 m a eje, costaneras de 50 x 50 mm distanciadas cada
0,5 m a eje y listoneados de 50 x 50 mm distanciados a 0,4 m a eje.
Las cerchas sostienen un cielo formado con planchas de yeso-cartón “R F” de 12,5
mm de espesor por medio de tornillos de 25 x 8 mm, planchas que tienen su juntura
sellada.
Sobre estas planchas va confinado entre cerchas una aislación térmica de lana
mineral, cuya densidad media aparente es de 60 kg/m 3 y el espesor es de 50 mm.
La cubierta está conformada por planchas onduladas de fibro-cemento (onda
estándar) de 4 mm de espesor.
La altura de la cercha es de 2,0 m.
INSTITUCIÓN: COMPAÑÍA INDUSTRIAL EL VOLCAN S. A.
Certificado de Ensaye IDIEM: Nº 221.528 (24.07.96) Según NCh 935/1 Of.84
Vigencia Hasta: 31.12.2008
(Techumbre Protegida F – 30, Nº 8. Listado Oficial de Comportamiento al Fuego de
Elementos y Componentes de la Construcción).
3.4 NORMA ENSAYOS DE RESISTENCIA AL FUEGO NCH 935/1 – OF 97
Prevención de incendio en edificios. Parte 1: Elementos de construcción en
general.
Esta norma tiene por objeto establecer las condiciones de ensayo y los
criterios que permiten determinar la resistencia al fuego de elementos de
construcción en general, tanto de uso vertical como horizontal de una vivienda, con
excepción de puertas y ventanas. Los ensayos de resistencia al fuego son
efectuados en el IDIEM y DICTUC.
30
Los elementos de construcción, una vez sometidos al ensayo de resistencia al
fuego, se clasifican del siguiente modo:
Clase
No resistente
F 15
F 30
F 60
F 90
F 120
F 150
F 180
F 240
Duración entre (min)
inferior a 15
15 y 29
30 y 59
60 y 89
90 y 119
120 y 149
150 y 179
180 y 239
superior a 240
Tabla 3.3: Clasificación según tiempos de resistencia al fuego.
Fuente: Elaboración propia en base a la norma NCh 935/1 of.97)
3.4.1 DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO
Aparatos e implementos necesarios.
Se necesita un horno capaz de someter al elemento en ensayo a las
condiciones de temperatura que se indica más adelante.
Las temperaturas en el horno pueden medirse con termocuplas así como en la
superficie de las probetas de ensayo o en su interior. También puede usarse
termometría infrarroja u otras.
Los elementos, si son estructuras no metálicas, deberán ser sometidos a
carga durante el ensayo. Si son metálicos basta medir su temperatura crítica.
Condiciones de Temperatura.
La temperatura en el horno deberá ser controlada de manera que varíe en
función del tiempo, de acuerdo con la fórmula siguiente, con una tolerancia de ± 15%
en los primeros 10 minutos, ± 10% hasta los 30 minutos y ± 5% después:
T – T0 = 345 log10 ( 8 t + 1 )
t = es el tiempo expresado en minutos contado desde el inicio del ensayo;
T = es la temperatura del horno en el instante t, medida en °C; y
T0=es la temperatura inicial del horno, medida en °C la que estará comprendida
entre 0 y 40°C.
31
Tabla 3.4: Programa térmico para el horno, según fórmula.
Fuente: NCh 935/1 – OF 97
Los elementos a ensayar deberán estar secos y tener tamaño real; no se
aceptará el ensayo sobre elementos prehechos o a los que se les ha recortado una
parte, ni sobre elementos reproducidos a escala. En caso de elementos verticales de
gran tamaño las dimensiones mínimas serán de 2,0 x 2,20 madera. Los elementos
horizontales serán de 3,0 x 4,0 madera.
Para ensayar elementos de constitución heterogénea y asimétrica, se
dispondrá de dos probetas que se ensayarán, respectivamente, por cada una de sus
caras. La resistencia válida es la menor de ambas.
El elemento a ensayar se debe analizar en condiciones normales de trabajo a
fin de reproducir, durante el ensayo, un sistema de empotramiento, apoyos y cargas
similares al que debería ser sometido en la realidad.
Exposición al calor.
Las columnas aisladas se deben ensayar aplicando el calor sobre toda la
superficie y altura.
Los elementos que tengan la función de separar espacios, deben calentarse
solamente por una cara. Aquellos elementos que deban resistir el fuego en una sola
dirección, deben ensayarse según esa dirección. Aquellos otros que hayan de resistir
el fuego en cualquier dirección, deben ensayarse en la dirección que, a criterio de los
técnicos del ensayo, ofrezcan la mayor resistencia.
Criterios de falla del ensayo.
32
La resistencia al fuego de un elemento estructural debe juzgarse según el
criterio de la capacidad de carga que soporte; la de un elemento de separación,
según el criterio de estanquidad y aislamiento; y la de un elemento de separación
que soporte carga, según el criterio de capacidad de carga, estanquidad y
aislamiento.
El elemento que se ensaya se debe calentar normalmente, en la forma
prescrita, hasta que se observe el fallo de alguno de los requisitos exigidos.
Capacidad de soporte de carga
Para elementos estructurales se requerirá que el elemento en ensayo no
llegue a fallar de tal manera que no pueda seguir cumpliendo la función de soporte
de carga para la cual fue diseñado.
Aislamiento térmico
Para elementos de separación verticales u horizontales tales como muros,
tabiques, entrepisos, etc. se requerirá:
a) Que la temperatura media de la cara no expuesta del elemento sea menor o igual
a 140°C; y
b) Que la temperatura máxima en cualquier punto de la cara no expuesta no exceda
a la temperatura inicial en más de 180°C o bien no sobrepase 220°C, cualquiera sea
la temperatura inicial.
Para vigas y columnas de acero se requerirá:
a) Que la temperatura media no exceda los 500°C; y
b) Que la temperatura máxima en cualquier punto, no exceda de 650°C.
Estanquidad a llamas y gases
Para elementos de separación vertical u horizontal tales como muros,
tabiques, entrepisos, losas, etc. no deberá ocurrir la formación de grietas, fisuras u
otras aberturas por donde las llamas o gases pueden pasar. Se considerará que hay
pérdida de estanquidad, cuando se observe una llama sostenida durante 10
segundos como mínimo, en la cara no expuesta, o bien cuando la mota de algodón
especificada se encienda.
3.5 ORGANISMOS CERTIFICADORES
En Chile existe dos organismos que certifican y realizan ensayos de
resistencia al fuego de acuerdo a lo exigido en el artículo 4.3.2 de la Ordenanza
General de Urbanismo y Construcciones el cual señala que las características de
comportamiento al fuego de elementos y componentes en la construcción que no se
33
encuentren incluidas en el Listado Oficial, deben acreditarse mediante informe de
ensaye emitidos por unas de las dos entidades reconocidas hasta la fecha, que son
IDIEM y DICTUC.
Además para aquellos proyectos que cuenten con un Estudio de Seguridad
podrán utilizar materiales, elementos y componentes cuyo comportamiento al fuego
se acredite mediante certificado de ensayes expedido por entidades extranjeras,
reconocidas internacionalmente y que efectúen los ensayes bajo normas de la
Asociación Americana de Pruebas de Materiales (American Society for Testing and
Materials) ASTM, de Laboratorios Aseguradores (Underwriter laboratorios) UL o del
Comité de Normas Alemán (Deutscher Normenausschuss) Normas DIN. (Artículo
4.3.2. capítulo 3, Titulo 4: De la Arquitectura).
34
CAPÍTULO IV:
PARÁMETROS DE PROTECCIÓN AL DISEÑO
4.1 INTRODUCCIÓN
El desarrollo de la industria de la construcción de viviendas de la madera ha
tenido un desarrollo importante en el campo de la prefabricación e industrialización
de sus elementos, partes y componentes. Como es el caso de las viviendas
prefabricadas que usan el sistema de paneles que son construidos fuera del lugar de
la obra y luego transportados a ella para ser ensamblado.
Sin embargo, aún carece de un claro concepto técnico, aplicable al diseño y
especificaciones técnicas, para considerar en todos los casos aquellas variables que
permitan obtener un producto de mayor calidad y seguridad frente a este tema.
En el presente capitulo se entregarán recomendaciones de diseño de los
elementos constructivos y sus componentes, también será necesario dar a conocer
la función de dichos componentes en caso de incendio.
4.2 COMPARTIMENTACIÓN
Por lo anterior, al diseñar tanto arquitectónica como estructuralmente una
vivienda de madera, es necesario considerar el concepto de subdivisiones, definidas
como compartimentos.
Estos compartimentos se conforman por medio de elementos constructivos
como muros, tabiques, entrepisos y puertas, entre otros, de manera que sean lo
suficientemente estancos ante la acción del fuego por un lapso determinado.
La compartimentación permite que, en tanto no se hayan iniciado las acciones
de combate y extinción de las llamas, el fuego se vea obstaculizado en su avance
hacia otras dependencias, recintos o edificios contiguos.
Para cumplir con los objetivos fundamentales de protección pasiva de la
estructura para viviendas de madera, se aplican parámetros de protección al diseño,
los que se detallan en el siguiente titulo. (Centro de Transferencia Tecnológica.
Protección Contra El Fuego. Unidad 15)
4.3 LA MADERA COMO BARRERA FÍSICA CONTRA EL FUEGO
La madera juega un papel preponderante como material retardador en la
propagación de llamas, ya que por naturaleza es un buen aislante térmico y puede
actuar, momentánea pero eficientemente, como una barrera física que impide la
movilización de los gases y la propagación de las llamas.
35
Ante la acción directa del fuego, la madera de Pino radiata se carboniza en
promedio a razón de 0,7 a 0,9 mm/minuto, dependiendo de la calidad superficial. Al
mismo tiempo, la capa carbonizada de madera se transforma en un escudo
resistente que impide la salida de gases y la penetración del calor, lo cual retarda
aun más el avance de las llamas.
Figura 4.1: Sección transversal de una pieza maciza de madera de Pino radiata de 2” x 2”,
sometida a la acción del fuego. Capa carbonizada superficial que sirve de coraza para que
no avance el fuego.
Fuente: Elaboración propia.
Las barreras físicas o barreras de fuego corresponden a un conjunto de piezas
y componentes de madera estratégicamente ubicados e incorporados en el interior
de la estructura resistente y en elementos verticales autosoportantes de la vivienda.
(Centro de Transferencia Tecnológica. Protección Contra El Fuego. Unidad 15).
La escudaría mínima de una pieza de madera en una vivienda, deber ser de
2” x 2”.
36
4.4 PARALLAMAS
La combinación de todos estos elementos le podemos denominar parallamas y
cuyas funciones son:
•
Obstaculizar la ascensión o desplazamiento de gases tóxicos e inflamables.
•
Retardar el avance de las llamas, evitando así que la estructura resistente se
vea afectada al punto de colapsar, antes de asegurar la evacuación de
personas o moradores de la vivienda y la propagación del fuego por el interior
de los paneles a otros recintos.
Recordemos que los gases a altas temperaturas se convierten en llamas.
Figura 4.2: Los parallamas son incorporados directamente a la estructura de la vivienda
actuando como bloqueo y barrera contra la propagación de gases y llamas.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15.
Los “parallamas” se pueden distinguir según el elemento constructivo que es
utilizado:
4.4.1 TABIQUES DE PRIMER PISO
Los tabiques son elementos verticales resistentes o no, al cual deben ser
incorporados los siguientes componentes para mejorar:
37
4.4.1.1 TRANSVERSAL CORTAFUEGO
Su función es bloquear la ascensión de gases y el avance vertical de las
llamas por el interior del tabique hacia estructuras superiores.
4.4.1.2 SOLERA SUPERIOR Y SOLERA INFERIOR
La función en impedir que los gases y llamas penetren con facilidad al interior
de las estructuras.
4.4.1.3 JAMBA-PIE DERECHO
La importancia de que el vano de una puerta o ventana esté estructurado con
dos piezas de igual escuadría, en ambos costados verticales (jamba-pie derecho),
radica en la vulnerabilidad que presentan ambos elementos cuando se produce el
denominado “flashover”, que es el escape explosivo del fuego a través de puertas y
ventanas como reacción ante la falta de oxígeno en el recinto donde se produce el
incendio.
4.4.1.4 VIGAS DE DINTEL MACIZO
En vanos de luz superior a 80 cm de tabiques soportantes perimetrales es
recomendable diseñar piezas macizas de madera, con el objeto de aumentar la
resistencia del elemento, cuando las llamas escapan por dichas aberturas al
momento de producirse el denominado “flashover”.
38
Figura 4.3: Tabique de 1º o 2º piso con sus componentes de resistencia al fuego.
Fuente: Elaboración propia.
39
Figura 4.4: Tabique de 1º piso con vano de ventana y sus componentes de resistencia al
fuego.
Fuente: Elaboración propia.
40
Figura 4.5: Tabique de 1º piso con vano de puerta y sus componentes de resistencia al
fuego.
Fuente: Elaboración propia.
4.4.2 ESTRUCTURAS DE PISO Y ENTREPISOS
La estructura de entrepiso cumple una función preponderante en la resistencia
al fuego de la vivienda.
Para tal efecto, su diseño debe considerar la colocación de algunos
componentes destinados a mejorar dicha condición.
41
4.4.2.1 CADENETA DE COMPARTIMENTACIÓN
Corresponde a piezas de madera de igual escuadría de las vigas secundarias
que estructuran los envigados de piso y entrepiso. La principal función de estos
componentes es retardar la propagación horizontal de las llamas por el interior de la
estructura.
Es recomendable que las cadenetas de compartimentación se coloquen cada 120
cm de distanciamiento, dejando entre ellas una cadeneta de apoyo de menor
escuadría para no incrementar el peso propio de la estructura completa.
4.4.2.2 CADENETA DE APOYO
Cumple la función de servir de apoyo en los bordes de los tableros de piso.
Una cadeneta de apoyo puede ser al mismo tiempo una cadeneta de
compartimentación y se coloca en forma alineada y alternada entre las vigas.
4.4.2.3 VIGA CORTAFUEGO
Los tabiques que dividen interiormente los recintos de una vivienda deben
tener igual condición que la estructura de entrepiso, de modo de evitar el salto o paso
de las llamas por encima de él.
Cuando las vigas secundarias, cuya disposición establece el diseño
estructural, van en forma paralela a un tabique perimetral o interior, debe colocarse
una viga adicional montada y paralela en toda la extensión del tabique, justo encima
de la solera de amarre correspondiente. De este modo, se dificulta el paso de las
llamas a nivel de estructura en entrepiso desde un recinto a otro.
4.4.2.4 CADENETA CORTAFUEGO
Se utiliza para resolver la misma condición anteriormente descrita. La
diferencia es que el componente (cadeneta cortafuego) se ubica cuando las vigas
secundarias que conforman la estructura de entrepiso se distribuyen de manera
ortogonal a los tabiques ubicados bajo aquellos.
Un aspecto importante de considerar es el sello contra fuego que se debe
realizar en toda unión entre tableros estructurales base de piso. Es decir, todo borde
de unión entre dichos tableros debe ser obturado o sellado por medio de vigas
secundarias, cadenetas de compartimentación o de apoyo, según corresponda.
42
Figura 4.6: Perfil de distribución en componentes estructurales de entrepiso.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad15.
El montaje de envigados de entrepiso considera las siguientes tres etapas
para la colocación de parallamas:
1. Montaje del friso y vigas principales
2. Montaje de vigas secundarias
3. Montaje de cortafuegos y parallamas
Figura 4.7: Estructura de entrepiso y distribución de sus componentes que mejora la
resistencia al fuego del elemento completo.
Fuente: Elaboración propia.
43
Figura 4.8: Etapa 1, montaje del friso y vigas principales en la estructura de entrepiso.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15.
Figura 4.9: Etapa 2, montaje de vigas secundarias en la estructura de entrepiso.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15.
Figura 4.10: Etapa 3, colocación y fijación de vigas cortafuego sobre tabiques paralelos y
ortogonales a vigas secundarias.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15.
44
4.4.3 TABIQUES DE SEGUNDO PISO
Para los tabiques de niveles superiores en la vivienda (2º piso o más) deben
considerarse en el diseño las mismas condiciones establecidas para los tabiques del
primer piso.
No obstante lo anterior, se debe tener especial precaución con los antepechos
de ventanas en niveles superiores, cuando inmediatamente en el piso inferior
también se presenta un vano, independientemente que se trate de una puerta o
ventana.
Figura 4.11: Tabique de 2º piso con vano de ventana y sus componentes de resistencia al
fuego.
Fuente: Elaboración propia.
45
De lo anterior se puede afirmar que mientras mayor sea la sección transversal
de las piezas utilizadas, mejor será el comportamiento de la estructura resistente en
los tiempos de contención al avance de las llamas.
4.5 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y SU COMBUSTIBILIDAD
Antes de definir los materiales de construcción que por sus características y
composición presentan propiedades de incombustibilidad, es necesario nombrar
aquellos materiales de uso común que sí son combustibles.
En primer lugar, se debe diferenciar entre:
•
Revestimientos
•
Recubrimientos
•
Elementos de alhajamiento
Si los materiales especificados poseen una alta carga de combustible
(Cantidad total de calor que se desprendería por combustión completa al incendiarse
totalmente un edificio o parte de él), tanto en el alhajamiento como en las
terminaciones de la vivienda, en caso de un incendio declarado es de esperar una
alta probabilidad de desgracias personales, una rápida propagación de las llamas, y
una acelerada destrucción y colapso de la estructura.
Los denominados materiales de recubrimiento y elementos de alhajamiento en
viviendas son los que aportan la mayor cantidad de gases tóxicos y favorecen la
propagación de las llamas por su alta inflamabilidad. (Centro de Transferencia
Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego. Unidad15).
Los materiales de recubrimiento que requieren especial atención al momento
de ser especificados son:
•
Revestimientos de madera como tableros, entablados de muro y cielos de
poco espesor (menor a 3/4”), etc.
•
Papeles murales
•
Cubrepisos y alfombras
•
Adhesivos con solventes volátiles o aromáticos
•
Pinturas base oleosa
•
Barnices
•
Linóleos
46
Por su parte, los elementos de alhajamiento que presentan mayor peligro frente a
la exposición de calor son:
•
Tapices de muebles
•
Cortinajes
•
Muebles
•
Enseres
•
Ropa de cama y personal
•
Papeles y cartones
•
Clóset
•
Artículos y líquidos de aseo, etc.
Se debe tener presente que:
Los elementos de alhajamiento anteriormente descritos están presentes en
mayor o menor medida en casi todas las viviendas unifamiliares.
La voracidad de un incendio no depende del tipo de material predominante en
la estructura soportante, sino de la cantidad y características de los materiales y
elementos antes citados.
Los gases tóxicos son los que provocan la mayor cantidad de decesos en un
incendio y no la acción directa de las llamas, como comúnmente se cree.
Por todo lo anterior, deben considerarse en el diseño revestimientos de
protección que se fijan a los entramados de madera y cuya misión es complementar
y mejorar el tiempo de resistencia al fuego en la estructura o esqueleto soportante,
durante un lapso determinado para la evacuación de las personas que habitan en
ella.
En el capitulo V se entregará un diseño que incluirá revestimientos que
cumplan con el mínimo exigido por la ordenanza general.
A continuación se detallan los principales revestimientos y aislantes con sus
respectivas propiedades frente al fuego.
4.5.1 PLANCHA DE YESO CARTÓN
Es un material sólido, durable y estable. Al mismo tiempo, presenta
características de ductilidad y trabajabilidad (fácil de cortar, clavar y atornillar).
47
Figura 4.12: Muro interior revestido con placas de yeso cartón.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15.
Se utiliza principalmente como revestimiento protector de muros, tabiques y
cielos protegidos de la intemperie en proyectos de construcción de viviendas.
Su principal característica es su flexibilidad e incombustibilidad, lo que lo
convierte en un material recomendado para aplicaciones constructivas resistentes al
fuego.
El núcleo de yeso y el revestimiento de cartón le confieren convenientes
cualidades de aplicación y manipulación.
En la actualidad se comercializan planchas de tres tipos:
4.5.1.1 PLANCHA DE YESO CARTÓN CON CARACTERÍSTICAS ESTÁNDAR.
Las planchas son fabricadas por la industria en los siguientes espesores:
•
Planchas estándar (ST): 8; 10; 12,5; 15; 25; 30 y 45 mm.
4.5.1.2 PLANCHA DE YESO CARTÓN CON ESPECIALES CARACTERÍSTICAS
DE RESISTENCIA A LA HUMEDAD.
Las planchas son fabricadas por la industria en los siguientes espesores:
•
Planchas resistentes a la humedad (RH): sólo en 15 mm.
48
4.5.1.3 PLANCHA DE YESO CARTÓN CON ESPECIALES CARACTERÍSTICAS
DE RESISTENCIA AL FUEGO.
Las planchas son fabricadas por la industria en los siguientes espesores:
•
Planchas resistentes al fuego (RF): 12,5 y 15 mm.
Para efectos de resistencia al fuego la plancha de yeso cartón tipo RF, posee
mejores propiedades frente a la acción de las llamas, dado que en su fabricación se
incorpora fibra de vidrio al núcleo de yeso para aumentar su resistencia.
Estas fibras permiten retardar el colapso de las planchas sometidas al fuego,
por lo tanto actúan como barrera efectiva, protegiendo en forma adicional las
estructuras revestidas con ella. Se ofrecen soluciones desde F-15 hasta F-180
certificadas por el IDIEM y el DICTUC.
4.5.2 PLANCHAS DE FIBROCEMENTO
Como revestimientos de protección representan una buena solución para
recintos húmedos como baños, cocinas, muros a la intemperie, ambientes salinos o
alcalinos.
Poseen propiedades impermeables, imputrescentes e incombustibles.
Es un material comercializado con formatos específicos, según requerimientos
particulares de recintos húmedos o a la intemperie.
4.5.2.1 PLANCHAS DE FIBROCEMENTO ESTÁNDAR
Son aquellas que en su superficie recibirán recubrimientos simples como
pinturas o láminas vinílicas. Son aplicables como revestimiento de tabiques,
especialmente donde se requiere incombustibilidad, y al mismo tiempo, resistencia a
la humedad.
Las planchas son fabricadas por la industria nacional en los siguientes
espesores:
•
4, 5, 6, 8 y 10 mm.
4.5.2.2 PLANCHAS DE FIBROCEMENTO DE ALTA DENSIDAD
Aplicables en muros estructurales y ambientes con humedad constante y en
zonas expuestas a la lluvia.
Estas planchas son fabricadas por la industria nacional en los siguientes
espesores:
•
4 y 6 mm.
49
4.5.2.3 PLANCHAS DE FIBROCEMENTO DE SUPERFICIE TEXTURAZA
Para recibir recubrimiento de terminación, por ejemplo, palmetas cerámicas e
incluso enchapes de ladrillo.
Las planchas son fabricadas por la industria nacional en los siguientes
espesores:
•
6 mm.
Una de las aplicaciones más convenientes de las planchas es como barrera
de protección bajo aleros de la estructura de techumbre, dado su poco espesor e
incombustibilidad, en zonas donde está presente un vano de puerta o ventana.
En efecto, es precisamente en dichos lugares, donde el fuego ataca y destruye
con mayor violencia la estructura de una vivienda, debido principalmente a que los
aleros presentan la permeabilidad necesaria (ventilación) para la rápida propagación
de llamas hacia la estructura de techumbre (entretecho).
Figura 4.13: Barrera de protección en placa de fibrocemento de 8 mm de espesor bajo alero
para evitar penetración de llamas hacia la estructura de techumbre bajo la cubierta.
Fuente: Elaboración propia.
50
4.5.3 AISLANTES TÉRMICOS
En nuestro país se comercializan principalmente cuatro tipos de productos
destinados a la aislación termo-acústica:
•
Planchas de poliestireno expandido
•
Lámina de fibra sintética
•
Planchas o rollos de lana mineral
•
Planchas o rollos de lana de vidrio
4.5.3.1 POLIESTIRENO EXPANDIDO
El poliestireno expandido posee la ventaja de ser un material de muy bajo
peso y relativamente económico.
Además, bien protegido de la acción del calor, no reviste peligro inmediato
para la estructura soportante de una edificación. Sin embargo, en contacto con el
fuego, se consume casi instantáneamente, no sin provocar la aparición de llamas
residuales de corta duración.
4.5.3.2 FIBRA SINTÉTICA
Tiene un comportamiento similar al poliestireno expandido.
4.5.3.3 LANA MINERAL
Es un material compuesto por fibras minerales blancas, largas y extra finas
obtenidas al someter rocas ígneas con alto contenido de sílice a un proceso de
fundición.
Estas fibras son aglomeradas con resinas de tipo fenólico, formando
colchonetas, rollos, bloques y caños premoldeados.
Debido a su origen, la lana de fibra mineral es incombustible y no inflamable,
por lo que tiene las características de material retardador del fuego. No emite gases
tóxicos y posee baja conductividad térmica (del orden de 0,030 a 0,043 W/m °C a 20
°C). (Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El
Fuego. Unidad15).
4.5.3.4 LANA DE VIDRIO
Es un producto fabricado fundiendo arenas a altas temperaturas con alto
contenido de sílice y con adición de otros componentes.
51
Gracias a diferentes procesos de fabricación adicionales, es posible obtener
productos en múltiples formatos como rollos, paneles u otros, de variados espesores,
densidades y que pueden tener diferentes revestimientos adicionales.
Figura 4.14: Tabique perimetral con aislante térmico tipo lana de vidrio.
Fuente: Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego.
Unidad 15.
Dado su proceso de fabricación, es un material capaz de soportar elevadas
temperaturas en caso de incendio. Se puede afirmar que ayuda a retardar la
propagación de las llamas. (Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera.
Protección Contra El Fuego. Unidad 15).
4.5.4 BARNICES RETARDANTES E IGNÍFUGOS
4.5.4.1 BARNICES RETARDANTES
Son aplicables como recubrimiento de terminación en forma superficial, en
muros, tabiques y cielos revestidos en madera. Tienen la particularidad de dar una
terminación muy similar a la aplicación de barnices y su función principal es retardar
la aparición de llamas y disminuir la generación de gases tóxicos.
Estos barnices o pinturas están compuestos en base a emulsiones de caucho
modificado con aditivos especiales, los que confieren a la madera importantes
propiedades de retardo a la propagación de las llamas. (Centro de Transferencia
Tecnológica de la Madera. Protección Contra El Fuego. Unidad15).
52
4.5.4.2 IGNÍFUGOS PARA MADERA
A diferencia de los anteriores, son utilizados con métodos de vacío y presión,
especialmente recomendables para aplicar a la estructura resistente de una vivienda.
Como agente químico, su principal propiedad es reducir la aparición de llamas
en la superficie de la madera, evitando su carbonización acelerada durante un
incendio declarado. Aumenta el tiempo de ignición considerablemente en piezas de
madera, según ensayos efectuados en el cono calorimétrico, puede aumentar unas
siete veces este tiempo.
53
CAPÍTULO V:
PROPUESTA DE DISEÑO DE LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
5.1 INTRODUCCIÓN
La necesidad de implementar un sistema de protección pasiva frente a la
acción del fuego en una vivienda, nace desde que han surgido los incendios en el
interior de ésta.
Es por esto que existen normas que exigen protegerlas contra el fuego. Si
bien es cierto actualmente existen en el mercado una serie de productos y materiales
que presentan propiedades de resistencia al fuego que van incorporados a las
estructuras de una vivienda, existen pocas soluciones constructivas, como las del
Listado Oficial del MINVU para realizar una construcción que cumpla con las normas.
En el Capitulo IV se detalló una serie de materiales y parámetros de diseño de
construcción, los cuales dispuestos de la forma correcta nos ofrecerán una solución
mínima de resistencia al fuego.
En el siguiente capitulo se formularán las Soluciones Tipo para los elementos
constructivos, los cuales nos brindan el tiempo mínimo de estabilidad al fuego de las
estructuras exigido por la Ordenanza General.
5.2 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO
El diseño propuesto en este capitulo se realizará en base a las
consideraciones reglamentarias del Capitulo III y se entenderá como diseño la
utilización, disposición y ordenamiento de los elementos que conforman la estructura
de la vivienda.
Las soluciones tipo serán para una vivienda de madera, unifamiliar, de dos
pisos, aislada cuya superficie edificada sea superior a 140 m2 y otra solución tipo de
muro cortafuego para los diferentes casos de para viviendas pareadas o aisladas
con adosamiento a otra.
Sin embargo se recomienda que estas soluciones sean aplicadas a las
viviendas cuya superficie edificada sea igual o menor a 140 m2, debido a que la
mayoría de las viviendas construidas en nuestro país, corresponden a este rango y la
reglamentación solo exige F-15 para todos sus elementos constructivos.
El diseño de los elementos constructivos deberá satisfacer las resistencias
mínimas que están contenidas en la tabla 3.1, para edificios con destino habitacional
de hasta dos pisos, según la clasificación de la Ordenanza General, es decir para el
tipo d.
54
El diseño se refiere a un conjunto de materiales y/o componentes de
construcción, cuya disposición y ordenamiento metódico cumple con objetivos de
armado, estructuración o división de los diferentes recintos que conforman una
edificación.
En viviendas de madera corresponden a los diferentes elementos verticales y
horizontales que la estructuran y que en caso de incendio, retardan el colapso de
éstas, durante el tiempo establecido en la legislación vigente. Dicha resistencia o
retardo se expresa en minutos, asociada al uso específico del elemento en la
estructura de la vivienda y los materiales que lo conforman.
Una vivienda de madera debe ser diseñada y proyectada con ciertos
parámetros de resistencia al fuego, de todos y cada uno de los elementos de
construcción que la componen.
En una vivienda unifamiliar aislada, cuya superficie edificada sea superior a
140 m2, se exige que los tabiques soportantes, tanto perimetrales como interiores,
posean una resistencia mínima al fuego de 30 minutos (F-30) y sus tabiques
autosoportantes interiores, 15 minutos (F-15).
55
Figura 5.1: Requerimiento mínimo de resistencia al fuego por tipo de elemento de
construcción y servicio, para viviendas unifamiliares no pareadas ni adosadas.
Fuente: Elaboración propia.
5.3 SOLUCIONES TIPO PARA LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS
A continuación se presenta la solución mínima de resistencia al fuego
requerida para cada tipo de tabique según uso o destino:
56
5.3.1 TABIQUE SOPORTANTE PERIMETRAL F- 30
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique
son:
Elemento
Especificaciones
Revestimiento Interior
Yeso cartón ST de 10 mm de espesor
Revestimiento Exterior
OSB de 9,5 mm de espesor ó
Contrachapado fenólico de 10 mm de espesor
Aislante térmico de lana mineral ó
Fibra de vidrio, 60 mm de espesor
Piezas de Pino radiata de 2”x 3”
Aislante Térmico
Entramado Vertical de
madera
Tabla 5.1: Componentes y materiales mínimos requeridos para cumplir con las exigencias de
diseño.
Fuente: Elaboración propia.
57
Figura 5.2: Solución mínima F-30 para tabiques soportantes perimetrales. Una o dos filas de
transversales cortafuego son opcionales.
Fuente: Elaboración propia.
58
5.3.2 TABIQUE SOPORTANTE INTERIOR F-30
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique
son:
Elemento
Especificaciones
Revestimiento Interior
Yeso cartón estándar 10 mm de espesor
Revestimiento Exterior
Yeso cartón estándar 10 mm de espesor
Aislante Térmico
Entramado Vertical de
Aislante térmico de lana mineral ó
Fibra de vidrio, 40 mm de espesor
Piezas de Pino radiata de 2”x 3”
madera
Tablero arriostrante
OSB o contrachapado estructural, de 9 mm de
espesor mínimo
Tabla 5.2: Componentes y materiales mínimos requeridos para cumplir con las exigencias de
diseño.
Fuente: Elaboración propia.
Como se trata de un tabique soportante (en interior), por una de sus caras
debe ser incorporado un tablero arriostrante.
59
Figura 5.3: Solución mínima F-30 para tabiques soportantes interiores. Una o dos filas de
transversales cortafuego son opcionales.
Fuente: Elaboración propia.
60
5.3.3 TABIQUE AUTOSOPORTANTE F-15
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique
son:
Elemento
Especificaciones
Revestimientos
Yeso cartón estándar de 10 mm de espesor por
Entramado Vertical de
ambas caras del elemento
Piezas de Pino radiata de 2”x 2”
madera
Tabla 5.3: Componentes y materiales mínimos requeridos para cumplir con las exigencias de
diseño.
Fuente: Elaboración propia.
61
Figura 5.4: Solución mínima F-15 para tabiques autosoportantes interiores. Una o dos filas
de transversales cortafuego son opcionales.
Fuente: Elaboración propia.
62
5.3.4 CIELO RASO DE 1º PISO Y DORMITORIOS DE 2º PISO F – 30
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de cielo
raso son:
Elemento
Revestimientos
Especificaciones
Yeso cartón RF de 12,5 mm de espesor
Entramado horizontal de piezas de Pino radiata de 2”x 2” distanciadas como
madera
Aislante Térmico
máximo a 40 cm
Lana mineral o de vidrio e = 50 mm
Tabla 5.4: Componentes y materiales mínimos requeridos para cumplir con las exigencias de
diseño.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 5.5: Solución mínima F-30 para cielo raso en cielos bajo estructura de entrepiso o
dormitorios de 2º piso.
Fuente: Elaboración propia.
63
5.3.5 CIELO RASO DE SEGUNDO PISO Y OTROS RECINTOS F-15
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de cielo
raso son:
Elemento
Revestimientos
Especificaciones
Yeso cartón estándar de 10 mm de espesor
Entramado horizontal de piezas de Pino radiata de 2”x 2”, distanciadas como
madera
Aislante Térmico
máximo a 60 cm
Lana mineral o de vidrio e = 50 mm
Tabla 5.5: Componentes y materiales mínimos requeridos para cumplir con las exigencias de
diseño.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 5.6: Solución mínima F-15 para cielo raso en cielos de segundo piso, excepto
dormitorios.
Fuente: Elaboración propia.
64
5.4 SOLUCIONES TIPO PARA LOS MURO CORTAFUEGO
El Muro Cortafuego es un elemento constructivo vertical que logra una
discontinuidad física entre viviendas pareadas o aisladas con adosamiento a otra,
cuya función principal es bloquear el paso de las llamas de una vivienda a otra.
En el nivel de estructura de techumbre, debe obstaculizar por completo el
paso de corrientes de aire entre espacios ocultos a nivel de entretechos y lucarnas
de ventilación.
A modo de resumen, un muro cortafuego delimita viviendas, recintos y
espacios en compartimientos estancos, evitando la propagación de gases
inflamables y llamas en forma directa entre ellos.
Para tal efecto, debe considerarse en el diseño las soluciones establecidas en
el “Listado de elementos constructivos resistentes al fuego” del Ministerio de Vivienda
y Urbanismo (MINVU).
Tal como se establece en la Ordenanza General de Urbanismo y
Construcciones, dicho elemento constructivo debe tener una resistencia mínima al
fuego de 1 hora (F-60).
A continuación se presenta una serie de cuatro soluciones tipo, que pueden
ser aplicadas dependiendo del servicio que el elemento preste.
5.4.1 PANEL DOBLE MURO F- 60
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique
cortafuego son:
•
Dos tabiques de Pino radiata 2”x 3”, paralelos entre sí.
•
La cara interna enfrentada de ambos tabiques va revestida con un tablero
contrachapado estructural de 9 mm de espesor, separado por un listón central de
Pino radiata de 1”x 2”.
•
La cara externa o a la vista de ambos tabiques (siempre protegida de la
intemperie) va revestida con placas de yeso cartón RF, de 12,5 mm de espesor.
65
Figura 5.7: Elemento constructivo cortafuego tipo panel doble muro F-60,
Fundación Chile.
Fuente: Elaboración propia.
Este tipo de tabique sólo puede ser utilizado como elemento divisorio entre
unidades de viviendas.
66
Figura 5.8: Corte esquemático de utilización del panel doble muro F-60, Fundación Chile.
Fuente: Elaboración propia.
Las características más importantes de este tipo de muro cortafuego son:
•
Resistencia mínima al fuego, 60 minutos (F-60).
•
Es utilizable sólo como tabique cortafuego entre unidades de viviendas.
•
La distancia máxima entre pie derecho es 60 cm.
•
Pueden incorporarse cualquier tipo de aislante térmico o acústico.
•
Puede incorporarse transversales cortafuego en ambos muros.
•
El muro debe ser continuo, desde la fundación hasta la cumbrera.
67
5.4.2 TABIQUE PROMATECT F- 60
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique
cortafuego son:
•
Tabiques de Pino radiata 2” x 3”.
•
Ambas caras revestidas con placas de fibrosilicato (fibrocemento) de 8 mm de
espesor.
•
Doble colchoneta de aislante térmico de fibra de vidrio, 40 mm de espesor.
Figura 5.9: Elemento constructivo F- 60 Promatect H- 86.
Fuente: Elaboración propia.
Este tabique puede ser utilizado también como tabique soportante perimetral:
Las características más importantes de este tipo de elemento son:
68
•
Resistencia mínima al fuego 60 minutos (F-60).
•
Es utilizable como tabique cortafuego entre unidades de viviendas.
•
Es utilizable como tabique soportante perimetral, incorporando un tablero
estructural en una de sus caras.
•
La distancia máxima entre pie derecho es 60 cm.
•
Utiliza dos filas de transversales cortafuego en los tercios de la altura del
elemento cada 80 cm aproximadamente.
Figura 5.10: Corte esquemático de utilización del tabique cortafuego Promatect H- 86.
Fuente: Elaboración propia.
69
5.4.3 TABIQUE SUPERBOARD PIZARREÑO F - 60
Los componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique
cortafuego son:
•
Tabiques de Pino radiata 2”x 4”.
•
Ambas caras revestidas con placas de fibrocemento, 8 mm de espesor.
•
Colchoneta de aislante térmico de fibra de vidrio, 90 mm de espesor.
Figura 5.11: Elemento constructivo F- 60
Superboard Pizarreño 8-60-M.
Fuente: Elaboración propia.
Las características más importantes del tabique Superboard son idénticas al
anteriormente descrito, en cuanto a la configuración de armado, utilización y servicio
en la vivienda.
70
5.4.4 TABIQUE OWENS CORNING F- 60
Este tabique está destinado a uso como elemento divisorio en edificios y los
componentes y materiales mínimos para el diseño de este tipo de tabique son:
•
Tabiquería con listones de Pino radiata 2” x 2”.
•
Ambas caras revestidas con placas de yeso cartón RF, 12,5 mm de espesor.
•
Colchoneta de aislante térmico de fibra de vidrio, 50 mm de espesor.
Figura 5.12: Elemento constructivo F - 60 Owens Corning STD.
Fuente: Elaboración propia.
Las características más importantes del tabique Owens Corning son:
•
Resistencia mínima al fuego 60 minutos (F-60).
•
Es utilizable como tabique cortafuego autosoportante (a nivel de entretecho de
la vivienda).
71
•
Puede ser utilizado como tabique divisorio interior en una vivienda, cuando se
requieren condiciones especiales de resistencia al fuego.
•
Los pie-derecho van distanciados cada 60 cm como máximo.
•
El sistema utiliza dos filas de transversales cortafuego en los tercios de la
altura del elemento.
Este tipo de elemento no es utilizable como tabique soportante, aún incorporando
tableros estructurales.
Figura 5.13: Corte esquemático de utilización del tabique cortafuego
Owens Corning STD.
Fuente: Elaboración propia.
72
CAPÍTULO VI:
CONCLUSIONES
•
Sin prejuicio de la normativa, desde el punto de vista de los tiempos mínimos de
resistencia al fuego, cabe señalar que estos tiempos pueden ser ampliamente
superados. Si aumentamos la escuadría de las piezas de pino radiata en 1
pulgada de madera seca cepilla, es decir 22 mm, y teniendo en cuenta que se
carboniza entre 0,7 a 0,9 mm/minuto, podemos aumentar entre 24 y 31 minutos.
Fácilmente un elemento constructivo pasa de F-30 a F-60.
•
Las técnicas de ignifugación de la madera aportan y aumentan significativamente
el tiempo de ignición de la madera. La madera de pino radiata aumenta en 7
veces más el tiempo de encendido tratado con un producto ignífugo, es decir de 5
a 35 segundos, además la industria nacional ofrece variados productos
retardantes frente a la acción del fuego que se aplican a las estructuras de
madera como también a revestimientos, alfombras, telas, etc.. Cabe señalar que
para las soluciones tipo de diseño no fue incluido un tratamiento con productos
ignífugos y que se recomienda efectuar cuando los revestimientos son de madera
o no son suficientes para alcanzar los tiempos mínimos exigidos.
•
Para alcanzar mayores tiempos de resistencia al fuego, hay que realizar una
mayor inversión económica.
•
En cuanto mayor sea la carga combustible al interior de una vivienda, mayor será
el incendio. Es por eso que se debe evitar la acumulación de materiales
combustibles como ropa que no se usa, papeles,
excesivo cortinaje, etc
y
mantener las conexiones eléctricas, de gas, estufas y braceros siempre en
buenas condiciones.
•
Se deben incluir todos los componentes de los elementos constructivos y en lo
posible aumentar su número, porque en caso de incendio sirven de parallamas,
evitando la ascensión de los gases, humo y llamas. Además, incluir en el diseño,
materiales de construcción con propiedades incombustibles, desarrollados por
múltiples empresas, que nos brindan mayor seguridad frente a la acción del
fuego.
73
•
Los materiales no combustibles o incombustibles, no necesariamente son
resistentes al fuego, pero que si nos ayudan para evitar que el fuego se propague
o sea el punto de iniciación del fuego. Al no ser combustibles pueden servir como
conductores de calor a otros materiales que si lo son, como la madera. Un
sistema completo de protección activa nos ofrecería una no expansión del fuego
por toda la vivienda.
•
En
una
vivienda
las
cargas
combustibles,
como
los
alhajamientos
y
recubrimientos, aportan la mayor cantidad de gases tóxicos e inflamables, que sin
un diseño adecuado la vivienda puede arder completamente en sólo 5 minutos.
•
Existen pocas instituciones que fomentan el uso de la madera en la construcción,
como lo es el Instituto Forestal (INFOR) que a través del proyecto FONDEF que
realiza concursos para fomentar el uso de la madera y la Corporación Chilena de
la Madera (CORMA), que a través cursos que están enfocados a profesionales y
técnicos para enseñar las habilidades para construir, calcular y diseñar
confiablemente en madera. Lo cual es poco para la capacidad de nuestro
territorio para cultivar este producto.
74
BIBLIOGRAFÍA
CORMA. Centro de Transferencia Tecnológica de la Madera. Manual de
Construcción de Viviendas de Madera. Unidad 15: Protección Contra El Fuego. 2007.
p. 375 – 397.
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El Fuego. Wikipedia, La Enciclopedia Libre. 2010.
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Madera. Arauco. 2009.
Listado Oficial de Comportamiento al Fuego de Elementos y Componentes de la
Construcción, Ministerio de Vivienda y Urbanismo. Titulo I: De los Elementos
Estructurales Verticales en la Construcción. Capítulo II: Productos De Marca.
Diciembre 2004. p. 13 – 208.
Martínez, Matías. Los Incendios. Causas de los Incendios. Monografías.
Martínez, Matías. Los incendios. Producción, procesos y operaciones. Gestiopolis.
Mayo 2005.
NCh 933 Of.97. Prevención de incendios en edificios. Terminología. 1997.
NCh 935/1 Of.97. Prevención de incendios en edificios. Ensayos de resistencia al
fuego. Parte 1: Elementos de construcción en general. 1997.
NCh 1914/1 Of.84 Prevención de incendio en edificio. Ensayos de resistencia al
fuego. Parte 1: Determinación de la no combustibilidad de materiales de
construcción. 1984.
Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones. Titulo 4: De la Arquitectura.
Capítulo 3: De las Condiciones de Seguridad Contra Incendio. 2009.
75
Proyecto FONDEF “Protección Contra El Fuego: Investigación y Desarrollo técnico
comercial para fomentar el uso de la madera en la construcción”. 2002.
Revista BIT. Protección Contra el Fuego. Marzo 2002.
Revista BIT. Protección Pasiva Contra el Fuego. Mayo 2003.
76