Estructures resitencia al foc

1. Apunt Tècnic núm. 04
Referència ERF.02
Agost 2019
Apunts
Tècnics
Estructures
Resistència al foc
Elements de formigó
Àrea tècnica del CAATEEB
Bon Pastor, 5
08021 Barcelona
Tel. 932 402 060
Fax: 932 402 357
assessoriatecnica@apabcn.cat
www.apabcn.cat

2. Estructures. Resistència al foc
Elements de formigó
Apunt Tècnic núm. 04
Referència ERF.02
Agost 2019
Edita
Col·legi d’Aparelladors, Arquitectes Tècnics i Enginyers d’Edificació de Barcelona
Bon Pastor 5. 08021 Barcelona
Tel. 93 240 20 60. Fax 93 240 20 61
Bages-Berguedà-Anoia
Plana de l'Om 6 Pis 3r. 08241 Manresa. Tel. 93 872 97 99
Osona-Moianès
Rambla del Passeig 71. 08500 Vic. Tel. 93 885 26 11
Vallès Occidental
C. Colom 114 Planta 1a (Vapor Universitari) 08222 Terrassa
Tel. 93 780 11 10
Vallès Oriental
C. Josep Piñol 8. 08402 Granollers. Tel. 93 879 01 76
Maresme
C. d'en Xammar 2. 08301 Mataró. Tel. 93 798 34 42
Punt servei Berga
Associació Comarcal d'Empresaris del Berguedà (ACEB)
Plaça de Tarascón 8 Berga. Tel. 93 822 14 04
Punt servei Igualada
Unió Empresarial de l’Anoia (UEA)
Carretera de Manresa 131. Igualada. Tel. 93 805 22 92
Coordinació i Producció
Àrea tècnica del CAATEEB

3. ESTRUCTURES. RESISTÈNCIA AL FOC
Elements de formigó
Apunts
Tècnics
Núm. 04
Ref. ERF.02
Agost 2019
COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS
I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA
Pàg. 1 de 5
Introducció
El càlcul de la resistència al foc de les estructures de formigó
armat, resulta d’entrada complicat i la majoria de vegades hem
de recórrer a programes informàtics, que ens validen la solució
emprada. En aquest “Apunt Tècnic”, us ajudem a comprovar si
l’element de formigó que ens trobem a l’obra, compleix amb
els paràmetres definits en les normes de seguretat en cas
d’incendi.
Val a dir que l’objecte d’aquest Apunt tècnic es poder avaluar
d’una manera senzilla els elements de formigó, ja siguin pilars,
bigues o sostres, però sempre per a un càlcul més acurat, es
recomana posar-nos en mans d’un especialista.
Mètode simplificat de càlcul (Annex C)
Per tal de justificar la resistència al foc d’una estructura de
formigó armat, el CTE DB SI, en el seu annex C, ens planteja
dues vies justificatives, per un costat una metodologia basada
en taules i per l’altre, mitjançant un mètode simplificat de la
isoterma 500.
En aquest document tractem el mètode basat en les taules, ja
que es més intuïtiu i ràpid de justificar, on bàsicament hem de
trobar quin recobriment1
tenen les barres, ja que aquest ens
determinarà la resistència al foc.
Conceptes generals del formigó respecte al foc
Front el foc, el formigó disminueix la seva resistència en funció
de la temperatura2
, on assolits el 500ºC, aquest perd un 50%
de la seva capacitat resistent i l’acer un 80%.
Així mateix, la dilatació i evaporació de l’aigua dels porus del
formigó, produeixen un despreniment explosiu del recobriment
(anomenat spalling), on també l’augment de la temperatura en
l’incendi, produeix un augment en la deformació del formigó3
.
En els sostres encara es més accentuada aquesta exposició
tèrmica, degut a la convecció i a la radiació.
Els recobriments exigits a les estructures de formigó armat,
venen definits per la durabilitat i poden oscil·lar entre 15 mm
fins 65mm, on un valor habitual sol ser 25mm, però pot ser
diferent segons el cas.
La Instrucció del formigó estructural EHE-08, en el capítol 7
Durabilitat, mostra els recobriments mínims segons la classe
d’exposició.
Font: EHE-08
1
En les diferents Instruccions del Formigó, hi ha un capítol dedicat als
recobriments del formigó.
2
Norma UNE EN 1992-1-2:2011. Eurocodi 2:Projecte d’estructures de
formigó. Part 1-2:Regles generals. Projecte d’estructures sotmeses al
foc.
Font: EHE-08
Però per les estructures existents de formigó, si no es disposa
de la documentació del projecte, es recomanable fer una cata i
verificar quin és el recobriment existent.
Finalment, cal tenir en compte sempre la secció de formigó que
cal verificar, així com el recobriment de les seves armadures
(distància mínima equivalent a l’eix), on aquestes són les
variables que comprovarem per poder verificar les estructures
de formigó respecte al foc.
Generalitats del mètode de les taules
a)Mitjançant les taules i els apartats següents, es pot obtenir
la resistència dels elements estructurals a l'acció representada
per la corba normalitzada temps-temperatura4
dels elements
estructurals, en funció de les seves dimensions i de la distància
mínima equivalent a l'eix de les armadures.
b)Per poder aplicar les taules, primer cal definir la distància
mínima equivalent a l’eix am, als efectes de resistència al foc,
segons:
on:
Asi àrea de cadascuna de les armadures i, passiva o activa;
asi distància de l'eix de cadascuna de les armadures i, al
parament exposat més pròxim, considerant els
revestiments en les condicions que s'estableixen més
endavant;
fyki resistència característica de l'acer de les armadures i.;
asi correcció deguda a les diferents temperatures crítiques
de l'acer i a les condicions particulars d'exposició al foc,
d’acord amb els valors de la taula C.1., on μfi és el
coeficient de sobredimensionament de la secció en
estudi, definit en l'apartat 6 del DB SI-6. Les
correccions per a valors de μfi inferiors a 0,6 en bigues,
lloses i forjats, només es poden considerar quan els
elements esmentats estiguin sotmesos a càrregues
distribuïdes de manera sensiblement uniforme. Per a
valors intermedis es pot interpolar linealment.
3
Cal recordar que el formigó treballa molt bé l’esforç a compressió, però
l’esforç a tracció no el porta molt bé, en aquest aspecte, l’acer treballa
molt be la tracció.
4
Corba nominal que representa un model de foc totalment desenvolupat
en un sector d'incendi (UNE EN 1991-1-2:2004).

4. ESTRUCTURES. RESISTÈNCIA AL FOC
Elements de formigó
Apunts
Tècnics
Núm. 04
Ref. ERF.02
Agost 2019
COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS
I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA
Pàg. 2 de 5
c)Els valors donats a les taules següents són aplicables a
formigons de densitat normal, confeccionats amb àrids de
naturalesa silícia. Quan s'utilitzin formigons amb àrids de
naturalesa calcària, en bigues, lloses i forjats, es pot admetre
una reducció d'un 10% tant en les dimensions de la secció recta
com en la distància equivalent a l'eix mínimes.
d)En zones traccionades amb recobriments de formigó
superiors a 50 mm, s’ha de disposar d’una armadura de pell
per prevenir el despreniment d’aquest formigó durant el
període de resistència al foc, consistent en una malla amb
distàncies inferiors a 150 mm entre armadures (en les dues
direccions), ancorada regularment en la massa de formigó.
a) Suports i murs
D’acord amb la taula C2, es pot obtenir la resistència al foc dels
suports exposats per tres o quatre cares i dels murs portants
de secció estricta exposats per una o per les dues cares,
referida a la distància mínima equivalent a l'eix de les
armadures de les cares exposades.
Per a resistències al foc més grans que R 90 i quan l'armadura
del suport sigui superior al 2% de la secció de formigó, aquesta
armadura s’ha de distribuir a totes les seves cares. Aquesta
condició no es refereix a les zones de solapament d'armadura.
Exemple de càlcul. Pilar de formigó
Tenim un pilar (suport) de formigó armat de 30x30cm
exposat a les quatre cares i volem saber la seva resistència al
foc.
Dades:
Formigó:HA-25/B/IIa (25N/mm2
)
Armadura: 416, estreps6c15cm
i acer B500S (fyk=500N/mm2
)
Recobriment de 35mm
μfi= coeficient d’utilització 0,6
Primer cal trobar la distància
mínima equivalent a l’eix am
asi= 35+6+(16/2)=49mm
Asi, àrea d’una armadura principal
S=r2
=3,1416 (16/2)2
=201,06mm2
Cal trobar asi per poder sumar al valor de asi i obtenir la
distància mínima equivalent a l’eix am.
D’acord amb la taula C1 hem de trobar el asi per a pilars:
On la taula per armadures d’acer que no siguin ni de bigues ni
forjats el valor d’asi (resto de los casos, pilars)=0
Definim la distància mínima equivalent a l’eix am
am=4·(201,06 500·(49+0)) =49mm
4·(201,06·500)
Un cop sabuda l’am i la longitud de la cara més petita del pilar,
en aquest cas són totes les cares iguals, 300mm, entrem en la
taula C2 per poder saber la resistència al foc del pilar (suport).
Tenim una relació de 300/49 i hem de comprovar d’acord amb
la taula, quina resistència al foc tenim.
En aquest aspecte i segons la taula, ens trobem varies relacions
en els suports les quals determinen una R cadascuna d’elles.
Segons valors tenim:
bmim=300mm
am= 49mm
Relació 300/49
Comprovem segons taula C2, les relacions:
R90 250/30 < 300/49 Compleix
R120 250/40 < 300/49 Compleix
R180 350/45 > 300/49 No compleix
El pilar garanteix una resistència al foc R120
b) Bigues
Per a les bigues de formigó armat, l’annex C fa menció que per
a bigues de secció d'ample variable, es considera com a
amplada mínima b la que hi ha a l'altura del centre de gravetat
mecànic de l'armadura traccionada a la zona exposada, segons
el que s'indica a la figura C.1.
Per a bigues doble T, el cantell de l'ala inferior ha de ser més
gran que la dimensió que s'estableixi com a ample mínim. Quan
el cantell de l'ala inferior sigui variable, es considera, als efectes
d'aquesta comprovació, el que s’indica a la figura def =
d1+0,5d2.

5. ESTRUCTURES. RESISTÈNCIA AL FOC
Elements de formigó
Apunts
Tècnics
Núm. 04
Ref. ERF.02
Agost 2019
COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS
I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA
Pàg. 3 de 5
Segons la taula C3 es pot obtenir la resistència al foc de les
seccions de bigues sustentades als extrems amb tres cares
exposades al foc, referida a la distància mínima equivalent a
l'eix de l'armadura inferior traccionada.
Per a una resistència al foc R 90 o més gran, l'armadura de
negatius de bigues contínues s’ha de prolongar fins al 33% de
la longitud del tram amb una quantia no inferior al 25% de la
requerida als extrems.
Per a bigues exposades a totes les seves cares, s’ha de
verificar, a més de les condicions de la taula C.3, que l'àrea de
la secció transversal de la biga no sigui inferior a 2(bmín)2
.
Exemple de càlcul. Biga de formigó armat
Tenim un local situat en una planta baixa, on volen fer una
activitat d’ús comercial i el nostre client ens dona un detall
constructiu on es mostra com són les bigues de formigó que
sustenten el sostre, a més l’alçada d’evacuació del local es de
15m.
Hem de comprovar si les bigues existents de l’estructura,
tindran la resistència al foc suficient que demana la normativa.
Dades:
Formigó:HA-25/B/IIa (25N/mm2
)
Armadura exposada: 425, Estreps6c17cm
i acer B500S (fyk=500N/mm2
)
Recobriment de 25mm
μfi= coeficient d’utilització 0,6
Primer cal determinar, d’acord amb la taula 3.1 del DB SI-6, la
resistència al foc exigida per normativa. En aquest aspecte, per
a una alçada d’evacuació ≤ 15m, amb un ús comercial, li
correspon una resistència al foc R90
Seguidament determinarem la distància mínima equivalent a
l’eix am
asi= 25+6+(25/2)=43,5mm
Asi, àrea d’una armadura principal
S=r2
=3,1416 (25/2)2
=490,88mm2
Cal trobar asi per poder sumar al valor de asi i obtenir la
distància mínima equivalent a l’eix am.
D’acord amb la taula C1 el valor de asi per a bigues amb un
coeficient d’utilització μfi=0,6 serà de -5mm.
Però cal llegir la nota 1 de la taula C1 on fa menció que en el
cas d'armadures situades a les cantonades de bigues amb una
sola capa d'armadura, s'han de disminuir els valors de Δasi en
10 mm, quan l'ample d’aquestes sigui inferior als valors de bmin
especificats en la columna 3 de la taula C.3.
L’efecte d’escalfament en cantonada, únicament s’ha de tenir
en compte a les armadures de cantonada si la secció de la biga
és inferior a 250 mm (opció 3 taula C3). En el nostre exemple
tenim b=300 mm, per tant no li és d’aplicació.
Determinem la distància mínima equivalent a l’eix am,
únicament en les armadures inferiors, les quals poden ser
afectades per l’incendi.
Llavors en el nostre cas, el valor d’ asi serà de -5mm
am=4·(490,88 500·(43,5-5)) =38,5mm
4·(490,88·500)
A continuació per poder determinar la resistència al foc d’una
biga exposada a les tres cares, utilitzarem la taula C3, on per
una R90 sol·licitada trobem les següents relacions,
Dades existents:
Resistència al foc normalitzat, R90
Dimensió mínima de la biga 30x60cm, bmim=300mm
Amplada mínima b0,min>100mm, el cantell es continu
Distància mínima equivalent a l’eix, am= 38,5mm
Relació obtinguda, 300/38,5
Comprovem, segons taula C3, les relacions
R90 Opció 1 150/40 No compleix
R90 Opció 2 200/35 Compleix
R90 Opció 3 250/30 Compleix
R90 Opció 4 400/25 No compleix
La biga pot suportar un incendi amb una R90

6. ESTRUCTURES. RESISTÈNCIA AL FOC
Elements de formigó
Apunts
Tècnics
Núm. 04
Ref. ERF.02
Agost 2019
COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS
I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA
Pàg. 4 de 5
c) Forjats
Als forjats se’ls demana una estabilitat al foc REI, es a dir, no
només la R de capacitat portant, com pot ser als elements
estructurals, si no que també se’ls demana una integritat (E),
la qual indica el temps en que un element és capaç de
mantenir-se com a barrera al pas de les flames i gasos, com
pot ser un element separador, i un aïllament (I), el qual indica
el temps en que un element es capaç de mantenir-se com
barrera al pas del calor. Per això els forjats son elements
sectoritzadors (EI) i portants (R), i la seva estabilitat al foc serà
REI amb un temps determinat.
Per al càlcul dels forjats, s’utilitzen els mateixos criteris que
s’han vist en els exemples anteriors, configuració geomètrica
de l’element i la distància mínima equivalent a l’eix am, la qual
és la que determinarà al final si aquell forjat compleix o no
compleix.
Tanmateix el mateix annex c, determina una sèrie de taules
segons la tipologia del sostre que podem comprovar.
En aquest aspecte, la taula C4 es aplicable a les lloses
massisses, plaques alveolars5
així com als forjats
unidireccionals.
Però segons el tipus de forjat, cal tenir en compte:
Lloses massisses (taula C4)
Mitjançant la taula, es pot obtenir la resistència al foc de les
seccions de les lloses massisses, referida a la distància mínima
equivalent a l'eix am de l'armadura inferior traccionada. Si la
llosa ha de complir una funció de compartimentació d'incendis
(criteris R, E i I), el seu gruix ha de ser almenys el que
s'estableix a la taula, però quan es requereixi únicament una
funció resistent (criteri R) n'hi ha prou que el gruix sigui el
necessari per complir els requisits del projecte a temperatura
ambient. A aquest efecte, es pot considerar com a gruix,
l’enrajolat o qualsevol altre element que mantingui la seva
funció aïllant, durant tot el període de resistència al foc.
Per a lloses massisses sobre suports lineals i en els casos de
resistència al foc R 90 o més gran, l'armadura de negatius s’ha
de perllongar un 33% de la longitud del tram, amb una quantia
no inferior a un 25% de la requerida en extrems sustentats.
Així mateix, per a lloses massisses sobre suports puntuals i en
els casos de resistència al foc R90 o més gran, el 20% de
l'armadura superior sobre suports, s’ha de perllongar al llarg
de tot el tram.
Finalment, les bigues planes amb massissats laterals més grans
que 10 cm, es poden assimilar a lloses unidireccionals.
Forjats unidireccionals (taula C4)
Per a forjats unidireccionals amb revoltons ceràmics o de
formigó amb revestiments inferiors, per a resistències al foc
R120 o inferiors, cal que es compleixi el valor de la distància
mínima equivalent a l’eix am, segons taula C4, podent-se
comptabilitzar, a l'efecte d'aquesta distància, els gruixos
equivalents de formigó amb els criteris i condicions indicats en
l'apartat de les capes protectores (paràgraf segon).
Si el forjat té funció de compartimentació d'incendi, haurà de
complir així mateix amb el gruix hmin establert en la taula C.4.
5
En el DB SI amb comentaris (edició juny 2018), fa menció que la taula
C4 també es aplicable als sostres fets amb plaques alveolars. Per
Per a una resistència al foc R90 o major, l'armadura de negatius
de forjats continus, s'ha de perllongar fins al 33% de la longitud
del tram amb una quantia no inferior al 25% de la requerida en
els extrems.
Per a resistències al foc majors que R120, o bé quan els
revoltons no siguin de ceràmica o de formigó, o no s'hagi
disposat revestiment inferior, hauran de complir-se les
especificacions establertes per a bigues amb les tres cares
exposades.
Als efectes del gruix de la llosa superior de formigó i de
l'amplada de nervi, es poden tenir en compte els gruixos de
l’enrajolat i de les peces d’entrebigat que mantinguin la seva
funció aïllant durant el període de resistència al foc, el qual es
pot suposar, en absència de dades experimentals, igual a 120
minuts. Els revoltons ceràmics, es poden considerar com a
gruixos addicionals de formigó equivalents a dues vegades el
gruix real del revoltó.
Forjats bidireccionals (taula C5)
Mitjançant la taula C.5 es pot obtenir la resistència al foc de les
seccions dels forjats nervats bidireccionals, referida a l'ample
mínim de nervi i a la distància mínima equivalent a l'eix am de
l'armadura inferior traccionada. Si el forjat ha de complir una
funció de compartimentació d'incendis (criteris R, E i I), el seu
gruix ha de ser almenys el que s'estableix en la taula, però
quan es requereixi únicament una funció resistent (criteri R)
n'hi ha prou que el gruix sigui el necessari per complir els
requisits del projecte a temperatura ambient. A aquest efecte,
es pot considerar com a gruix l’enrajolat o qualsevol altre
element que mantingui la seva funció aïllant durant tot el
període de resistència al foc.
Si els forjats disposen d'elements d’entrebigat ceràmics o de
formigó i revestiment inferior, per a resistència al foc R 120 o
menor, cal que es compleixi el valor de la distància mínima
equivalent a l’eix am, segons taula C4, podent-se
comptabilitzar, a l'efecte d'aquesta distància, els gruixos
equivalents de formigó amb els criteris i condicions indicats en
l'apartat de les capes protectores (paràgraf segon).
Si el forjat té funció de compartimentació d'incendi, haurà de
complir amb el gruix hmin establert en la taula C.4
En lloses nervades sobre suports puntuals i en els casos de
resistència al foc R90 o més gran, el 20% de l'armadura
superior sobre suports, s’ha de distribuir en tota la longitud de
l’obertura, a la banda dels suports.
Si la llosa nervada es disposa sobre suports lineals, l'armadura
de negatius s’ha de perllongar un 33% de la longitud de
l’obertura, amb una quantia no inferior a un 25% de la
requerida en els suports.
d) Capes protectores
Augment de gruixos
La resistència al foc requerida, es pot assolir mitjançant
l'aplicació de capes protectores, la contribució de les quals a la
resistència al foc de l'element estructural protegit, s’ha de
determinar d'acord amb la norma UNE ENV 13381-3: 2004.
Així mateix, els revestiments de guix es poden considerar com
a gruixos addicionals de formigó equivalents a 1,8 vegades el
consultar el DB SI amb comentaris, podeu consultar la pàgina web del
Codi Tècnic, https://www.codigotecnico.org/

7. ESTRUCTURES. RESISTÈNCIA AL FOC
Elements de formigó
Apunts
Tècnics
Núm. 04
Ref. ERF.02
Agost 2019
COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS
I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA
Pàg. 5 de 5
seu gruix real. Quan s’apliquin a sostres, per a resistències al
foc R120 com a màxim, es recomana que la seva posada en
obra es faci per projecció, mentre que per a valors R120 caldrà
una justificació mitjançant assaigs.
Proteccions passives
També hi ha diferents mètodes o sistemes de protecció passiva,
els quals podrem utilitzar, si no podem justificar amb el forjat
o element estructural, la resistència requerida per normativa.
En aquest aspecte ens podem trobar per exemple, sistemes
basats en plaques, on l’estabilitat al foc que poden oferir
aquests productes, serà proporcional al gruix col·locat d’acord
amb els assaigs del fabricant.
Pintures intumescents, les quals es justifiquen mitjançant un
gruix equivalent del formigó, on aquestes reaccionen front al
foc formant una massa carbonosa de naturalesa aïllant, d’acord
amb uns assaigs fets prèviament pel fabricant, on es
determinen els gruixos que cal aplicar.
Morters de perlita i vermiculita, els quals justifiquen la seva
eficàcia front al foc mitjançant els gruixos determinats per els
assaigs que ha fet el fabricant.
Val a dir que, en qualsevol cas, l’execució i posta en obra
d’aquest productes es fonamental per a la seva posterior
eficàcia, i s’han de seguir els criteris que marquen els
fabricants. És recomanable que els aplicadors estiguin
reconeguts pels mateixos fabricants.
Així mateix, molts dels fabricants disposen, dins dels seus
catàlegs de productes, d’exemples de com es poden comprovar
les diferents solucions, d’acord amb la geometria de la secció a
estudiar (pilar- biga) així com del sostre a protegir.
Bibliografia consultada
 Arnedo, A., Bolea, J., Bufí, M.C., Carrascón, S., Escriche, X., Freixa, A.,... i Vaquero, J. (2005). Guia per a la comprovació de la
resistència al foc d'estructures. Barcelona: Asociación para la Construcción de Estructuras Metálicas (ASCEM).
 Real decreto 1247/2008, de 18 de julio, por el que se aprueba la instrucción de hormigón estructural (EHE-08), BOE 203 § 35176 a
35178 (2008).
 - Asociación Española de Normalización y Certificación. (2011). UNE EN 1992-1-2:2011 : Eurocódigo 2 Proyecto de estructuras de
hormigón. Parte 1-2: Reglas generales. Proyecto de estructuras sometidas al fuego. Madrid: AENOR.
 Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación, BOE 74 § 121 a 256 (2006).
 Albert Gonzalez Mayans (2014). Curs Bàsic de prevenció i seguretat en matèria d’incendis. Tema 9, Resistència i protecció passiva
de les estructures.
 Masimon, Ll. (2016). Estabilidad al fuego: Protección estructural. Recuperat de:
https://www.enginyersbcn.cat/media/upload/fitxes_manuals/Fitxa_1.4_Estabilidad_al_Fuego_Lluis_Masimon.pdf