Según la Asociación Internacional de Bomberos y Servicios de Rescate (CTIF), mediante su Centro de Estadísticas de Incendios (CFS), en el último boletín emitido para países de habla hispana (2016); reportan una cifra de 777.794 incendios a nivel mundial en estructuras durante ese año, dejando 18.051 víctimas fatales, donde la mayor cantidad de reportes pertenecen a los Estados Unidos. Es por esto que este tema es de vital importancia desde el punto de vista de la ingeniería civil y la construcción.
De acuerdo con los estudios realizados por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (NFPA), los principales efectos de las altas temperaturas sobre el concreto son (ver gráfica 1):
- Cambio en la coloración: el cambio de tonalidades en el concreto está directamente relacionado con la temperatura al cual fue expuesto.
- Disminución de la resistencia a la compresión: a medida que es mayor la temperatura en el concreto, la resistencia en él decae, llegando a ser nula.
- Pérdida de sección: debido a la evaporación del agua retenida al interior del concreto, aumenta la presión en los poros, generando delaminación o pérdida de grandes partes del elemento.
- Afectación del acero de refuerzo: según estudios basados en la NFPA 251, la temperatura de colapso del acero de refuerzo al interior del concreto es de 538°C, la cual, en la mayoría de los casos puede alcanzarse fácilmente.
Pie de gráfica: Efectos de la temperatura en el concreto.
Crédito: Elaboración propia con base en información de la NFPA.
Pie de foto: Deterioro de concreto expuesto a fuego.
Crédito: William Laverde Perdomo.
Todas estas consecuencias pueden verse magnificadas en la medida en que se tengan falencias en los recubrimientos, diseño de mezcla y/o diseño estructural del concreto.
Para la rehabilitación de estructuras de concreto afectadas por el fuego según lo dispuesto en el ACI 562, se deben implementar los siguientes pasos:
1
Identificar los efectos causados por el fuego sobre los materiales mencionados anteriormente, mediante ensayos de laboratorio como: la extracción de núcleos o la apertura de regatas, con el fin de observar el estado hacia el interior de la estructura y demás daños no apreciables superficialmente.
2
Realizar un diagnóstico estructural a través del análisis de modelos computacionales y memorias de cálculo, teniendo en cuenta los resultados de los ensayos del paso 1, permitiendo visualizar el estado actual de la estructura, en cuanto a la distribución de cargas, diagramas de momentos y cortantes, y cualquier cambio de esfuerzos.
3
Desarrollar el diseño de la intervención, la cual, debe contener toda la preparación previa (apuntalamiento) y los ciclos de ejecución de la rehabilitación.
4
Realizar un saneado en toda la superficie a intervenir, que incluya la remoción de todo lo afectado por el fuego. Dependiendo de los resultados del diagnóstico estructural y de la profundidad de los daños, se remueve parcial o totalmente el concreto, dejando intacto el acero de refuerzo, siempre y cuando no se afecte durante el proceso de remoción del concreto y no posea pérdidas de sección ni de forma (por golpes u oxido).
5
Se repara la estructura reemplazando el acero en mal estado y fundiendo nuevo concreto, donde lo removido haya sido superior al recubrimiento, de lo contrario pueden usarse morteros de reparación estructural, lo cual se debe consultar previamente con el diseñador estructural.
6
Según el estado de la estructura, se deben plantear medidas de reforzamiento, como puede ser el recrecimiento de la sección transversal con aumento de la cuantía de acero o reforzamiento con estructuras o materiales externos, como lo pueden ser rigidizadores metálicos o fibras de carbono que cumplan con la normativa local vigente (NSR -10).
7
Por último, con el fin de darle un acabado duradero a la estructura, se determinan medidas de protección, como lo son los recubrimientos intumescentes o sistemas de rociadores; los cuales, pueden obedecer a necesidades estructurales o arquitectónicas, pero en cualquier caso siguiendo lo estipulado sobre la resistencia de los materiales al fuego en la ACI 216.
Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.
