Análisis del comportamiento al fuego de Vigas tipo I con sección reducida: evaluación de la resistencia estructural frente a condiciones de incendio
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Fecha
2024
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Editor
Universidad Católica de Cuenca.
Resumen
Fires have become a danger for buildings because when they reach high temperatures, they can alter the mechanical properties of structural elements, causing them to fail and collapse. Therefore, this research aims to evaluate the behavior of a steel structural element, such as type I-beams with reduced cross-section, under fire exposure at time intervals (5, 10, and 15 minutes).
The structural elements were calculated and designed using AISC 341-16, AISC 358-16, AISC 360-16, AWS, and IDEA StatiCa software. IPE 140 beams and a reinforced HEB 160 column, ASTM 354 or grade 8 bolts, and plates with 10 and 20 mm thicknesses were used. The tests were conducted with the help of the hydraulic press located at the Research, Innovation, and Technology Transfer Center (CIITT by its Spanish acronym) of the Catholic University of Cuenca, while the application of fire and the measurement of temperatures were performed with manual tools.
The results showed that the beams exposed to fire for a longer period exhibited greater deformation and lower load capacity. There is a 57.37% reduction of the standard beam compared to the beam with the longest fire exposure. Slight buckling was observed in the beams exposed to fire for extended periods. It was also shown that the longer a beam is exposed to fire, the lower its heat retention capacity.
Descripción
Los incendios han presentado un peligro para las construcciones, debido a que estos al llegar a temperaturas elevadas son capaces de alterar las propiedades mecánicas de las estructuras provocando que los elementos fallen y lleguen al colapso. Es por eso que el objetivo del presente trabajo de investigación es evaluar el comportamiento de un elemento estructural de acero como las vigas tipo I armadas con sección reducida ante la exposición del fuego en intervalos de tiempo (5, 10 y 15 minutos).
El cálculo y diseño de los elementos estructurales se realizó mediante normativa AISC 341-16, AISC 358-16, AISC 360-16, AWS y del software IDEA StatiCa. Se utilizaron vigas IPE 140 y una columna HEB 160 armadas, pernos ASTM 354 o grado 8 y placas con espesores de 10 y 20 mm. Los ensayos se lo realizaron con la ayuda de la prensa hidráulica ubicada en el CIITT de la Universidad Católica de Cuenca, mientras que la aplicación del fuego y la medida de las temperaturas se lo realizó con herramientas manuales.
Los resultados demostraron que las vigas sometidas a fuego durante más tiempo, presentaron una mayor deformación y una menor capacidad de carga. Existe una reducción del 57.37% de la viga patrón con respecto a la viga con mayor exposición al fuego. Se observó un ligero pandeo en las vigas expuestas al fuego durante más tiempo. También se evidenció que a mayor tiempo se encuentre una viga sometida a fuego menor es la capacidad de retención de calor.
Palabras clave
SECCIÓN REDUCIDA, VIGAS TIPO I, TEMPERATURA, DEFORMACIÓN, COMPORTAMIENTO DEL ACERO
Citación
APA