ES2681568A1 - FLAT BEAM WITH IMPROVED FIRE RESISTANCE FOR STEEL-CONCRETE FORGINGS AND ITS MANUFACTURING PROCEDURE (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
VIGA PLANA CON RESISTENCIA AL FUEGO MEJORADA PARA FORJADOS DE ACERO-HORMIGÓN Y SU PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN FLAT BEAM WITH IMPROVED FIRE RESISTANCE FOR STEEL-CONCRETE FORGINGS AND ITS MANUFACTURING PROCEDURE
La presente invención pertenece al sector técnico de la construcción, por ejemplo y sin carácter limitativo, a la construcción de edificaciones industriales, comerciales y/o residenciales. The present invention belongs to the technical construction sector, for example and without limitation, to the construction of industrial, commercial and / or residential buildings.
Más en particular, la invención se refiere a una viga destinada a utilizarse en un forjado de acero-hormigón, de tipo plano llamado “slim-floor”/“shallow-floor”. Este tipo de forjados se caracterizan porque las vigas empleadas quedan embebidas en el canto del forjado evitando descuelgues. La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de dicha viga para forjados de acero-hormigón con viga plana con resistencia al fuego mejorada. More particularly, the invention relates to a beam intended for use in a steel-concrete floor, of a flat type called "slim-floor" / "shallow-floor". This type of floor is characterized by the fact that the beams used are embedded in the floor of the floor avoiding slips. The invention also relates to a method of manufacturing said beam for steel-concrete slabs with flat beam with improved fire resistance.
Los forjados planos de viga acero-hormigón del tipo slim-floor (“forjado plano” en inglés), formados por vigas de acero embebidas en el canto del forjado, se utilizan cada vez con más frecuencia en la construcción de edificaciones porque permiten una reducción del canto total de forjado, en comparación con otros tipos de forjado del estado de la técnica actual como, por ejemplo, los forjados formados por vigas mixtas descolgadas. Los forjados planos de viga acero-hormigón slim-floor permiten, asimismo, aumentar el espacio útil entre forjados (en comparación con los forjados de vigas descolgadas) y facilitar la instalación de equipamiento técnico por debajo de dicho forjado. Steel-concrete beam floor slabs of the slim-floor type (“flat floor” in English), formed by steel beams embedded in the floor slab, are increasingly used in building construction because they allow a reduction of the total floor slab, in comparison with other types of floor slabs of the current state of the art, for example, slabs formed by off-hook mixed beams. The flat slabs of the slim-floor steel-concrete beam also allow to increase the useful space between the slabs (in comparison with the slabs of the rafters) and facilitate the installation of technical equipment below said slab.
Existen diversas tipologías de vigas planas utilizadas en forjados del tipo slim-floor. De entre ellas, las más habituales son las vigas denominadas SFB (Slim Floor Beam, “Viga plana”, en inglés) comercializadas por la empresa Arcelor Mittal. Dichas vigas SFB se caracterizan porque comprenden una viga convencional, de perfil en ɪ (doble T), doble U ( ] [ ó [ ] ) o en H, que tiene soldada, en su parte inferior, una chapa metálica de mayor anchura que el ala inferior de la viga. There are several types of flat beams used in slabs of the slim-floor type. Among them, the most common are the beams called SFB (Slim Floor Beam, "Flat Beam", in English) marketed by the company Arcelor Mittal. Said SFB beams are characterized in that they comprise a conventional beam, with a profile in ɪ (double T), double U (] [or []) or in H, which is welded, in its lower part, a metal sheet of greater width than the lower wing of the beam.
Otro tipo de vigas utilizadas habitualmente en forjados del tipo slim-floor son las vigas denominadas IFB (Integrated Floor Beam, “Viga integrada en el canto del forjado”, en inglés) comercializadas igualmente por la empresa Arcelor Mittal. Este tipo de vigas tienen 1/2 perfil en Another type of beams commonly used in slabs of the slim-floor type are beams called IFB (Integrated Floor Beam, “Beam integrated in the floor slab”, in English) also marketed by the company Arcelor Mittal. These types of beams have 1/2 profile in
ɪ (doble T) o H y tienen una chapa metálica soldada en la parte inferior o superior. Resultado que el ala inferior de la viga tiene un ancho mayor que el ala superior. Otro ejemplo de viga IFB es la viga mixta asimétrica denominada “Asymmetric Slimflor Beam” ® (ASB), comercializada por la empresa Tata Steel, muy similar a la viga IFB de Arcelor Mittal. ɪ (double T) or H and have a metal plate welded on the bottom or top. Result that the lower wing of the beam has a width greater than the upper wing. Another example of the IFB beam is the asymmetric mixed beam called “Asymmetric Slimflor Beam” ® (ASB), marketed by the company Tata Steel, very similar to the IFB beam of Arcelor Mittal.
En los forjados planos de acero-hormigón slim-floor, además de las vigas de acero, también incorporan embebidos otros elementos tales como: placas o prelosas de hormigón prefabricado, armadas o pretensadas, placas alveolares pretensadas, viguetas de hormigón armado o pretensado, prefabricadas o ejecutadas “in situ”, viguetas metálicas o chapas de acero colaborante, además de las armaduras de atado, de suspensión o de refuerzo longitudinal (en inglés, “rebars”) destinadas a mejorar la capacidad mecánica del forjado. Asimismo, es habitual añadir una losa superior de hormigón vertido en obra (in situ) donde se alojan las armaduras de negativos y la armadura de reparto, para asegurar el monolitismo del forjado. In the flat slabs of slim-floor steel-concrete, in addition to the steel beams, other elements such as precast, reinforced or prestressed concrete slabs or pre-slabs, prestressed alveolar slabs, reinforced or prestressed concrete joists, prefabricated are also embedded or executed “in situ”, metal joists or collaborating steel plates, in addition to the tie, suspension or longitudinal reinforcement reinforcements (in English, “rebars”) designed to improve the mechanical capacity of the slab. Likewise, it is usual to add a top slab of concrete poured on site (in situ) where the negative reinforcement and the distribution reinforcement are housed, to ensure the monolithism of the slab.
Los requisitos que deben cumplir las vigas planas de uso en los forjados de acero-hormigón slim-floor en situación permanente o transitoria vienen recogidos en el Eurocódigo 4 parte 11 (EN 1994-1-1:2004) y para situación accidental de incendio los requisitos que establece el Eurocódigo 4 parte 1-2 (EN 1994-1-2:2005), la principal normativa europea destinada a este fin, editada por el CEN, Comité Europeo para la Estandarización. The requirements that must meet the flat beams of use in the slabs of steel-concrete slim-floor in permanent or transitory situation are included in Eurocode 4 part 11 (EN 1994-1-1: 2004) and for accidental fire situation the requirements established by Eurocode 4 part 1-2 (EN 1994-1-2: 2005), the main European regulations for this purpose, edited by CEN, European Committee for Standardization.
A pesar de las ventajas de los forjados del tipo slim-floor arriba mencionadas, en el estado de la técnica no existen todavía vigas diseñadas específicamente para su uso en forjados del tipo “slim-floor” y que tengan, además, propiedades de resistencia al fuego (R) mejoradas. In spite of the advantages of the floor slabs of the slim-floor type mentioned above, in the state of the art there are still no beams designed specifically for use in floor slabs of the "slim-floor" type and which also have resistance properties to fire (R) improved.
Dentro del sector, se han desarrollado procedimientos para aumentar la resistencia al fuego de elementos estructurales, tales como vigas, forjados y otros elementos de construcción. Within the sector, procedures have been developed to increase the fire resistance of structural elements, such as beams, floor slabs and other construction elements.
Dicha resistencia al fuego (R) se mide cuantitativamente en minutos de exposición a un fuego normalizado tras los que el elemento estructural alcanzará el colapso. La metodología de Said fire resistance (R) is measured quantitatively in minutes of exposure to a normalized fire after which the structural element will reach collapse. The methodology of
evaluación de esta resistencia al fuego de los elementos estructurales está basada en tres modelos diferentes: Un modelo de incendio, un modelo térmico de transmisión de calor y un modelo de comportamiento mecánico de los materiales a altas temperaturas. Evaluation of this fire resistance of structural elements is based on three different models: A fire model, a thermal model for heat transmission and a mechanical behavior model for high temperature materials.
El modelo de incendio es el encargado de reproducir y/o simular el comportamiento del incendio. Los modelos de incendio más sencillos consisten en curvas nominales tiempotemperatura que reproducen la evolución de la temperatura en el recinto que se produce el incendio. La curva normalizada tiempo-temperatura (ISO834-1:1999) del Artículo 3.2.1 de la norma EN1991-1-2:2002, editada por el CEN (Comité Europeo para la Estandarización), y recogida en la norma de ensayo de resistencia al fuego EN1363-1:2012 es un ejemplo de este tipo de modelos de incendio, que reproduce la evolución de la temperatura de un gas en un recinto, durante un incendio. Existen, además, otro tipo de modelos de incendio más avanzados que tienen en cuenta aspectos de conservación de la masa y la energía, como modelos de zonas o modelos de campo basado en dinámica de fluidos computacional (en inglés, Computational Fluid Dynamics, CFD). The fire model is responsible for reproducing and / or simulating the behavior of the fire. The simplest fire models consist of nominal temperature-temperature curves that reproduce the evolution of the temperature in the enclosure that produces the fire. The standard time-temperature curve (ISO834-1: 1999) of Article 3.2.1 of EN1991-1-2: 2002, edited by CEN (European Committee for Standardization), and included in the resistance test standard to fire EN1363-1: 2012 is an example of this type of fire model, which reproduces the evolution of the temperature of a gas in an enclosure, during a fire. There are also other types of more advanced fire models that take into account aspects of conservation of mass and energy, such as zone models or field models based on computational fluid dynamics (in English, Computational Fluid Dynamics, CFD) .
El modelo térmico de trasmisión de calor analiza la evolución de la temperatura a lo largo del elemento estructural, para un modelo de incendio dado. El modelo térmico puede ser, tanto un modelo simplificado o aproximado, como un modelo avanzado basado en modelos numéricos (elementos finitos, diferencias finitas, etc.). The heat transfer thermal model analyzes the evolution of the temperature along the structural element, for a given fire model. The thermal model can be both a simplified or approximate model, and an advanced model based on numerical models (finite elements, finite differences, etc.).
Por último, el modelo de comportamiento mecánico a altas temperaturas analiza la evolución de la capacidad mecánica del elemento estructural teniendo en cuenta la reducción de las propiedades mecánicas que sufren los materiales estructurales como el acero y el hormigón a elevadas temperaturas. Al igual que sucedía con los dos modelos anteriores, existen modelos de comportamiento mecánico a altas temperaturas simplificados, como los previstos en el anexo B de la norma EN1992-1-2:2004 y modelos avanzados basado en métodos numéricos (elementos finitos, diferencias finitas, etc.). Finally, the mechanical behavior model at high temperatures analyzes the evolution of the mechanical capacity of the structural element taking into account the reduction of the mechanical properties suffered by structural materials such as steel and concrete at high temperatures. As with the two previous models, there are simplified high-temperature mechanical behavior models, such as those provided in Annex B of EN1992-1-2: 2004 and advanced models based on numerical methods (finite elements, finite differences , etc.).
Los procedimientos para aumentar la resistencia al fuego ya conocidos, del estado de la técnica, contemplan la aplicación de una capa de material aislante en la superficie exterior de los elementos estructurales, que en caso de incendio queden expuestos a las altas temperaturas. De este modo, la interposición de un material aislante entre dicho elemento The procedures for increasing the fire resistance already known, of the prior art, contemplate the application of a layer of insulating material on the outer surface of the structural elements, which in case of fire are exposed to high temperatures. In this way, the interposition of an insulating material between said element
estructural y el área de un recinto que pueda verse sometida a un incendio, altera significativamente la evolución de las temperaturas en el elemento estructural durante el transcurso de un eventual incendio, de modo que la capacidad mecánica de dicho elemento estructural y por tanto su resistencia al fuego se conservará durante más tiempo. structural and the area of an enclosure that can be subjected to a fire, significantly alters the evolution of temperatures in the structural element during the course of a possible fire, so that the mechanical capacity of said structural element and therefore its resistance to Fire will be preserved for longer.
Algunos materiales aislantes empleados habitualmente en dichas capas son morteros aislantes proyectados tales como los morteros de yeso, de lana mineral, de vermiculita o perlita. También es muy habitual el empleo de pinturas intumescentes en elementos metálicos. Otra alternativa sería la disposición de aplacados de material aislante. Some insulating materials commonly used in these layers are projected insulating mortars such as plaster, mineral wool, vermiculite or perlite mortars. The use of intumescent paints on metallic elements is also very common. Another alternative would be the provision of insulating materials.
Las pinturas intumescentes se caracterizan porque al estar expuestas a altas temperaturas habituales en un incendio, tienden a hincharse, por efecto de un agente espumógeno que actúa como capa de protección térmica. Intumescent paints are characterized by being exposed to high temperatures usual in a fire, they tend to swell, due to the effect of a foaming agent that acts as a thermal protection layer.
Una desventaja de los procedimientos para aumentar la resistencia al fuego conocidos arriba descritos es que las capas de material aplicadas están expuestas a agentes ambientales externos, lo que puede producir un deterioro de sus propiedades físico-químicas a lo largo del tiempo. Por esta razón, tanto las capas de material basadas en morteros aislantes, como las basadas en pinturas intumescentes, deben someterse periódicamente a operaciones de revisión y/o mantenimiento. A disadvantage of the procedures for increasing the fire resistance known above is that the layers of material applied are exposed to external environmental agents, which can cause deterioration of their physical-chemical properties over time. For this reason, both the layers of material based on insulating mortars, and those based on intumescent paints, must periodically undergo revision and / or maintenance operations.
Así, los morteros aislantes pueden perder su adherencia con el paso del tiempo, pudiendo desprenderse del elemento de construcción al que protegen. Para evitar que esto suceda es necesario aplicar cada cierto tiempo nuevas capas de reparación de dichos materiales. Las pinturas intumescentes también se deterioran con el paso del tiempo, por lo que es igualmente necesario aplicar, de forma periódica, nuevas capas de mantenimiento. Thus, the insulating mortars can lose their adhesion with the passage of time, being able to get rid of the building element they protect. To prevent this from happening, it is necessary to apply new repair layers of these materials from time to time. Intumescent paints also deteriorate over time, so it is also necessary to periodically apply new maintenance layers.
En vista de lo anterior, sería deseable, por tanto, desarrollar vigas diseñadas específicamente para su uso en forjados plano de acero hormigón que incorporasen elementos destinados a aumentar su resistencia al fuego y que no necesitasen ser sometidos a operaciones de mantenimiento, facilitando y simplificando a su vez su rápida puesta en obra y eliminando o reduciendo las operaciones de aplicación de protección pasiva a los elementos expuestos a la acción de fuego. In view of the above, it would be desirable, therefore, to develop beams specifically designed for use in flat concrete steel slabs that incorporate elements intended to increase their fire resistance and that do not need to be subjected to maintenance operations, facilitating and simplifying in turn, its rapid commissioning and eliminating or reducing passive protection application operations to the elements exposed to the action of fire.
A lo largo de la presente memoria descriptiva debe entenderse que un “forjado plano de acero hormigón de tipo slim-floor”, es todo aquel forjado hecho a partir de vigas de acero que quedan embebidas o integradas en el canto del forjado y que cumple, además, con los criterios establecidos por la parte 1-1 y la parte 1-2 del Eurocódigo 4 (EN 1994-1-1:2004, EN1994-1-2:2005), “Design of Composite Steel and Concrete Structures” (Diseño de Estructuras Compuestas de Acero y Hormigón), editado por el CEN, Comité Europeo para la Estandarización, en Bruselas en 2004 y 2005. Throughout the present specification it should be understood that a “flat floor of concrete steel of the slim-floor type”, is all that forged made from steel beams that are embedded or integrated in the edge of the floor and that meets, in addition, with the criteria established by part 1-1 and part 1-2 of Eurocode 4 (EN 1994-1-1: 2004, EN1994-1-2: 2005), “Design of Composite Steel and Concrete Structures” ( Design of Composite Steel and Concrete Structures), edited by CEN, European Committee for Standardization, in Brussels in 2004 and 2005.
Asimismo, en la presente memoria descriptiva la expresión “altas temperaturas” se refiere al rango de temperaturas que pueden llegar a experimentar los elementos estructurales en caso de incendio. Dichas altas temperaturas están dentro de los rangos contemplados por la curva normalizada tiempo-temperatura (ISO834-1:1999) provista por el Artículo 3.2.1 de la norma EN1991-1-2:2002, editada por el CEN (Comité Europeo para la Estandarización) y recogida en la norma de ensayo de resistencia al fuego EN1363-1:2012. Also, in the present specification the expression "high temperatures" refers to the range of temperatures that structural elements may experience in case of fire. These high temperatures are within the ranges contemplated by the standard time-temperature curve (ISO834-1: 1999) provided by Article 3.2.1 of EN1991-1-2: 2002, edited by CEN (European Committee for the Standardization) and collection in the fire resistance test standard EN1363-1: 2012.
Por otro lado, debe entenderse que un material “no combustible” es aquel material que cumple todos los requisitos correspondientes al grupo A1 ó A2-s1d0 contemplado por la norma europea de reacción al fuego EN13501-1:2002, editado por el CEN, Comité Europeo para la Estandarización. On the other hand, it should be understood that a “non-combustible” material is that material that meets all the requirements corresponding to group A1 or A2-s1d0 contemplated by the European norm for reaction to fire EN13501-1: 2002, edited by CEN, Committee European for Standardization.
También debe entenderse que “acero estructural” es aquel acero que presenta las propiedades térmicas y mecánicas dispuestas por las partes 1-1 y 1-2 del Eurocódigo 4 (EN 1994-1-1:2004, EN1994-1-2:2005), “Design of Composite Steel and Concrete Structures” (Diseño de Estructuras Compuestas de Acero y Hormigón), editado por el CEN, Comité Europeo para la Estandarización, en Bruselas en 2004 y 2005. Se entiende como acero estructural todos aquellos recogidos en las normas EN 10025-1:2004 y EN 10088-1:2005, esta última para el caso de aceros inoxidables. It should also be understood that "structural steel" is that steel that has the thermal and mechanical properties provided by parts 1-1 and 1-2 of Eurocode 4 (EN 1994-1-1: 2004, EN1994-1-2: 2005) , "Design of Composite Steel and Concrete Structures", edited by CEN, European Committee for Standardization, in Brussels in 2004 and 2005. Structural steel is understood as all those included in the standards EN 10025-1: 2004 and EN 10088-1: 2005, the latter in the case of stainless steels.
Por último, debe entenderse que, en la presente memoria descriptiva, la “parte inferior” de un elemento de construcción es aquella porción del elemento situada en el intradós del Finally, it should be understood that, in the present specification, the "lower part" of a construction element is that portion of the element located within the intrados of the
forjado. Contrariamente, la “parte superior” de un elemento de construcción es aquella porción del elemento situado supradós del forjado. Asimismo, por dirección “longitudinal” de una viga o elemento de construcción, debe entenderse que se hace mención a aquella dirección predominante que sigue la directriz de la viga [es decir, por ejemplo, en una viga wrought. On the contrary, the "upper part" of a building element is that portion of the element located above the floor. Likewise, by "longitudinal" direction of a beam or construction element, it should be understood that mention is made of that predominant direction that follows the directive of the beam [ie, for example, in a beam
SFB de perfil ɪ, la dirección perpendicular al plano de la sección de dicho perfil ɪ (plano transversal)]. Lógicamente, también debe entenderse que el término “transversal” hace mención a un plano perpendicular a la dirección longitudinal. Profile SFB ɪ, the direction perpendicular to the section plane of said profile ɪ (transverse plane)]. Logically, it should also be understood that the term "transverse" refers to a plane perpendicular to the longitudinal direction.
Con objeto de abordar los problemas y desventajas existentes en el estado de la técnica arriba mencionados, la invención proporciona, de acuerdo con un primer aspecto de la misma, una viga plana con resistencia al fuego mejorada para forjados de acero-hormigón que comprende: In order to address the problems and disadvantages existing in the state of the art mentioned above, the invention provides, according to a first aspect thereof, a flat beam with improved fire resistance for steel-concrete slabs comprising:
- --
- un perfil, laminado o armado, de acero en forma de ɪ (de doble T), de doble U ( ] [ ó [ ] ) o de H,conalmenos un ala. a profile, laminated or reinforced, made of ɪ (double T), double U (] [or []) or H-shaped steel, with a wing at least.
- --
- una chapa de acero unida al ala inferior de dicho perfil, siendo la anchura de la chapa de acero, mayor que la anchura del ala inferior a la que está unida; a steel sheet attached to the lower wing of said profile, the width of the steel sheet being greater than the width of the lower wing to which it is attached;
estando dicha viga caracterizada porque también comprende: said beam being characterized because it also comprises:
- - -
- una cavidad, preferiblemente una cavidad cerrada, formada entre dicha ala y la chapa de acero; y a cavity, preferably a closed cavity, formed between said wing and the steel sheet; Y
- - -
- una capa aislante, dispuesta en el interior de la cavidad y formada por al menos un material no combustible, con una densidad en el rango de 150-600 kg/m3, una conductividad inferior a 0,11 W/mK a 600 °C y un calor específico superior a 1.000 J/kg.K. an insulating layer, arranged inside the cavity and formed by at least one non-combustible material, with a density in the range of 150-600 kg / m3, a conductivity of less than 0.11 W / mK at 600 ° C and a specific heat exceeding 1,000 J / kg.K.
La combinación de diferentes propiedades físicas de la capa aislante según la invención se ha elegido adecuadamente para que dicha capa, además de ralentizar significativamente la transmisión de calor, también sea flexible y resistente. Esto permite que dicha capa aislante sea capaz de acompañar posibles deformaciones del perfil como las que pueden aparecer, The combination of different physical properties of the insulating layer according to the invention has been suitably chosen so that said layer, in addition to significantly slowing down the heat transmission, is also flexible and resistant. This allows said insulating layer to be able to accompany possible deformations of the profile such as those that may appear,
por ejemplo, en caso de incendio. for example, in case of fire.
Esta característica técnica supone una diferencia importante con respecto a los morteros proyectado de la técnica anterior utilizados en los procedimientos para aumentar la resistencia al fuego, puesto que dichos materiales, tras su fraguado y endurecimiento, presentan un comportamiento frágil. This technical characteristic supposes an important difference with respect to the mortars projected of the prior art used in the procedures to increase the fire resistance, since said materials, after setting and hardening, exhibit a fragile behavior.
Por otro lado, la capa aislante de las vigas según la presente invención debe quedar forzosamente confinada en la cavidad formada entre el perfil y la chapa. On the other hand, the insulating layer of the beams according to the present invention must necessarily be confined in the cavity formed between the profile and the sheet.
En vista de ello, las pinturas intumescentes de la técnica anterior tampoco podrían utilizarse como capas aislantes de las vigas de acuerdo con la presente invención ya que, según lo visto anteriormente, dichas pinturas basan su efecto de protección frente al fuego en que están provistas de un agente espumógeno, que se expande cuando la temperatura supera un determinado valor umbral, generando una capa de protección térmica. Por tanto, la cavidad, preferiblemente la cavidad cerrada, es de volumen constante (dentro los límites de la expansión y contracción del acero dependiente de la temperatura) e impide la expansión del espumógeno u por tanto el uso de tales pinturas. In view of this, intumescent paints of the prior art could also not be used as insulating layers of the beams according to the present invention since, as seen above, said paints base their fire protection effect on which they are provided with a foaming agent, which expands when the temperature exceeds a certain threshold value, generating a thermal protection layer. Therefore, the cavity, preferably the closed cavity, is of constant volume (within the limits of the expansion and contraction of the temperature-dependent steel) and prevents the expansion of the foam or therefore the use of such paints.
A diferencia de las soluciones propuestas por la técnica anterior, las vigas planas con resistencia al fuego mejorada (denominadas en inglés Internally Fire Protected – Slim Floor Beam, IFP-SFB en la presente patente y usadas para ejemplificar la presente invención) para forjados de acero-hormigón según la presente invención no precisan ser sometidas a operaciones de mantenimiento, puesto que la capa aislante está alojada en una cavidad, preferiblemente una cavidad cerrada, que la protege de los agentes ambientes externos, lo que evitará que dicha capa aislante sufra agresiones físicas o químicas. Además, es estéticamente más aceptable que con proyecciones porque la capa de protección no es visible y sólo queda a la vista la chapa inferior de acero Unlike the solutions proposed by the prior art, flat beams with improved fire resistance (called Internally Fire Protected - Slim Floor Beam, IFP-SFB in the present patent and used to exemplify the present invention) for steel slabs - Concrete according to the present invention does not need to be subjected to maintenance operations, since the insulating layer is housed in a cavity, preferably a closed cavity, which protects it from external environmental agents, which will prevent said insulating layer from suffering physical aggressions or chemical In addition, it is aesthetically more acceptable than with projections because the protective layer is not visible and only the lower steel plate is visible
Es importante señalar que la solución a los problemas de la técnica anterior propuesta por las vigas según la presente invención, en las que la capa aislante posee unas propiedades fisicoquímicas muy específicas definidas en la reivindicación 1 (a saber, una densidad en el rango de 150-600 kg/m3, una conductividad inferior a 0,11 W/mK a 600 °C y un calor It is important to note that the solution to the problems of the prior art proposed by the beams according to the present invention, in which the insulating layer has very specific physicochemical properties defined in claim 1 (ie, a density in the range of 150 -600 kg / m3, a conductivity of less than 0.11 W / mK at 600 ° C and a heat
específico superior a 1.000 J/kg.K) y está interpuesta entre la chapa de acero y el perfil, no era obvia a priori. specific above 1,000 J / kg.K) and is interposed between the steel sheet and the profile, it was not obvious a priori.
De hecho, una vez desarrollado a nivel teórico un prototipo inicial de viga según la presente invención, fue necesario determinar entre otras variables, si ésta poseía, o no, unas características de resistencia al fuego adecuadas para el uso que se le pretendía dar. Para evaluar la resistencia al fuego de dicho prototipo inicial, hubo que someterlo a tres modelos de ensayo diferentes que interactuaban entre sí (según lo visto anteriormente: un modelo de incendio, un modelo térmico y un modelo mecánico a altas temperaturas) y sin conocer a priori, si dicho prototipo iba a responder de la forma deseable a cada uno de ellos por separado y en combinación entre sí. Además, dichos ensayos tuvieron que realizarse en instalaciones especializadas, más concretamente, en el Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH), de la Universitat Politècnica de Valencia, (en Valencia, España). In fact, once an initial prototype beam was developed at the theoretical level according to the present invention, it was necessary to determine, among other variables, whether or not it possessed fire resistance characteristics suitable for the intended use. To evaluate the fire resistance of said initial prototype, it was necessary to submit it to three different test models that interacted with each other (as seen above: a fire model, a thermal model and a mechanical model at high temperatures) and without knowing a priori, if said prototype was to respond in a desirable way to each of them separately and in combination with each other. In addition, these tests had to be carried out in specialized facilities, more specifically, in the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH), of the Polytechnic University of Valencia, (in Valencia, Spain).
De hecho, durante este proceso de ensayo se determinó que dicha viga según la presente invención poseía unas características de resistencia al fuego adecuadas para el uso al que estaba destinada, y que cumplía, simultáneamente, con las especificaciones técnicas establecidas por la parte 1-1 y 1-2 del Eurocódigo 4 (EN 1994-1-1:2004, EN 1994-1-2:2005), al que se ha hecho mención anteriormente. In fact, during this test process it was determined that said beam according to the present invention possessed fire resistance characteristics suitable for the intended use, and that it simultaneously complied with the technical specifications established by part 1-1 and 1-2 of Eurocode 4 (EN 1994-1-1: 2004, EN 1994-1-2: 2005), mentioned above.
La capa aislante de las vigas tiene, más preferiblemente una densidad en el rango de 175500 kg/m3, una conductividad inferior a 0,10 W/mK a 600 °C y un calor específico superior a The insulating layer of the beams has, more preferably a density in the range of 175500 kg / m3, a conductivity of less than 0.10 W / mK at 600 ° C and a specific heat greater than
1.000 J/kg.K, aun más preferiblemente una densidad en el rango de 190-450 kg/m3, una conductividad inferior a 0,09 W/mK a 600 °C y un calor específico superior a 1.050 J/kg.K, La capa aislante de las vigas según una realización todavía más preferible de la presente invención puede comprender, por ejemplo y sin carácter limitativo, fibrosilicatos, preferentemente fibrosilicatos comercializados por la compañía PROMAT bajo el nombre comercial ALSIFLEX® y/o fibrosilicatos comercializados por la compañía Morgan Advanced Materials bajo el nombre comercial Superwool® Plus MD paper. 1,000 J / kg.K, even more preferably a density in the range of 190-450 kg / m3, a conductivity of less than 0.09 W / mK at 600 ° C and a specific heat of more than 1,050 J / kg.K, The insulating layer of the beams according to an even more preferable embodiment of the present invention can comprise, for example and without limitation, fibrosilicates, preferably fibrosilicates marketed by the PROMAT company under the trade name ALSIFLEX® and / or fibrosilicates marketed by the Morgan company Advanced Materials under the trade name Superwool® Plus MD paper.
El perfil de las vigas según una realización mucho más preferible de la presente invención está hecho, preferiblemente, de acero estructural (i.e., acero con propiedades térmicas y mecánicas según el Eurocódigo 4, partes 1-1 y 1-2 y recogido en las normas EN 10025-1:2004 The profile of the beams according to a much more preferable embodiment of the present invention is preferably made of structural steel (ie, steel with thermal and mechanical properties according to Eurocode 4, parts 1-1 and 1-2 and included in the standards EN 10025-1: 2004
y EN 10088-1:2005, esta última para el caso de aceros inoxidables. and EN 10088-1: 2005, the latter in the case of stainless steels.
La chapa inferior podrá ser, en una realización muy preferible de la presente invención, de acero estructural (EN 10025-1:2004), acero inoxidable (EN 10088-1:2005), o acero de alta resistencia (EN 10025-1:2004). Se prefieren estos materiales porque otorgan a la viga plana metálica (IFP-SFB), según la invención, una mejora adicional de la resistencia al fuego derivada del uso de estos materiales. The bottom plate may be, in a very preferable embodiment of the present invention, of structural steel (EN 10025-1: 2004), stainless steel (EN 10088-1: 2005), or high strength steel (EN 10025-1: 2004). These materials are preferred because they give the metal flat beam (IFP-SFB), according to the invention, a further improvement in fire resistance derived from the use of these materials.
En la presente invención, el perfil (es decir el perfil de la viga a que se une la chapa de acero) puede tener cualquiera forma que le permita comprender dos alas. Preferiblemente, es un perfil en forma de ɪ (de doble T), de doble U ( ] [ ó [ ]) o de H, según el plano transversal de la viga perpendicular a la dirección longitudinal de la misma, donde ambas alas son de la misma o de distintas anchuras. Asimismo, el perfil puede tener el eje de mayor longitud del alma en el plano transversal, como un eje de simetría plano (donde el centro del eje de mayor longitud de ambas alas y el eje de mayor longitud del alma se alinean en el plano transversal), o el perfil puede ser asimétrico (donde el centro del eje de mayor longitud de al menos un ala y el eje de mayor longitud del alma no se alinean en el plano transversal). Más preferiblemente, el eje de mayor longitud del alma del perfil en el plano transversal es un eje de simetría plano, como en las vigas IFP-SFB. En una realización aún más preferida de la invención, el perfil de la viga es un perfil In the present invention, the profile (ie the profile of the beam to which the steel sheet is attached) can have any shape that allows it to comprise two wings. Preferably, it is a profile in the form of ɪ (double T), double U (] [or []) or H, according to the transverse plane of the beam perpendicular to its longitudinal direction, where both wings are of the same or different widths. Likewise, the profile can have the axis of greater length of the soul in the transverse plane, like an axis of flat symmetry (where the center of the axis of greater length of both wings and the axis of greater length of the soul are aligned in the transverse plane ), or the profile can be asymmetric (where the center of the axis of greater length of at least one wing and the axis of greater length of the soul are not aligned in the transverse plane). More preferably, the longest axis of the profile core in the transverse plane is an axis of flat symmetry, as in the IFP-SFB beams. In an even more preferred embodiment of the invention, the beam profile is a profile.
en forma de ɪ (de doble T), de doble U ( ] [ ó [ ] ) o de H, donde ambas alas son de la misma anchura y el perfil tiene el eje de mayor longitud del alma en el plano transversal, como un eje de simetría plano. in the form of ɪ (double T), double U (] [or []) or H, where both wings are of the same width and the profile has the longest axis of the soul in the transverse plane, as a axis of flat symmetry.
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un forjado acero-hormigón que incluye al menos una viga plana con resistencia al fuego mejorada para forjados de acerohormigón, según el primer aspecto de la invención. A second aspect of the present invention relates to a steel-concrete slab that includes at least one flat beam with improved fire resistance for concrete steel slabs, according to the first aspect of the invention.
El forjado de viga plana acero-hormigón según la presente invención está preferiblemente provisto de placas o prelosas de hormigón prefabricado, armadas o pretensadas, placas alveolares pretensadas, viguetas de hormigón armado o pretensado, prefabricadas o ejecutadas en obra (in situ), viguetas metálicas o chapas de acero colaborante, además de las armaduras de atado, de suspensión o de refuerzo longitudinal (en inglés, “rebars”) destinadas a mejorar la capacidad mecánica del forjado. The steel-concrete flat beam floor according to the present invention is preferably provided with prefabricated, reinforced or prestressed concrete slabs or pre-slabs, prestressed alveolar plates, reinforced or prestressed concrete joists, prefabricated or executed on site (in situ), metal joists or collaborating steel plates, in addition to the tie, suspension or longitudinal reinforcement reinforcement (in English, “rebars”) designed to improve the mechanical capacity of the floor.
Asimismo, el forjado plano según la presente invención está más preferiblemente provisto de una losa superior de hormigón vertido en obra (in situ) donde se alojan las armaduras de negativos y la armadura de reparto, para asegurar el monolitismo del forjado. Likewise, the flat slab according to the present invention is more preferably provided with an upper slab of concrete poured on site (in situ) where the negative reinforcement and the distribution reinforcement are housed, to ensure the monolithism of the slab.
Un tercer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una viga plana metálica de resistencia al fuego mejorada (IFP-SFB) para forjados de acero-hormigón caracterizado porque comprende las siguientes etapas consecutivas: A third aspect of the invention relates to a method of manufacturing an improved fire resistance metal flat beam (IFP-SFB) for steel-concrete slabs characterized in that it comprises the following consecutive steps:
a) proporcionar un perfil de acero con al menos dos alas; a) provide a steel profile with at least two wings;
b) disponer, bajo el ala inferior del perfil, una capa aislante formada por al menos un material no combustible, con una densidad en el rango de 150-600 kg/m3, una conductividad inferior a 0,11 W/mK a 600 °C y un calor específico superior a 1.000 J/kg.K; b) provide, under the lower wing of the profile, an insulating layer formed by at least one non-combustible material, with a density in the range of 150-600 kg / m3, a conductivity of less than 0.11 W / mK at 600 ° C and a specific heat exceeding 1,000 J / kg.K;
c) colocar, bajo la capa aislante, una chapa de acero de mayor anchura que la anchura del ala sobre la que está dispuesta la capa aislante; y c) placing, under the insulating layer, a steel sheet of greater width than the width of the wing on which the insulating layer is disposed; Y
d) unir la chapa de acero al perfil de modo que se define una cavidad, preferiblemente una cavidad cerrada, en cuyo interior está dispuesta la capa aislante. d) joining the steel sheet to the profile so that a cavity is defined, preferably a closed cavity, within which the insulating layer is arranged.
El hecho de que, en el procedimiento de la invención, la capa aislante se coloque bajo un ala del perfil, de acuerdo con la etapa b), antes de que la chapa de acero se una al perfil, de acuerdo con la etapa d), permite que la capa aislante quede perfectamente dispuesta en el interior de la cavidad formada entre el perfil, más preferiblemente el ala inferior del perfil, y la chapa de acero. The fact that, in the process of the invention, the insulating layer is placed under a profile wing, in accordance with step b), before the steel sheet joins the profile, in accordance with step d) , allows the insulating layer to be perfectly arranged inside the cavity formed between the profile, more preferably the lower wing of the profile, and the steel sheet.
La unión de la chapa de acero al perfil se realiza, preferiblemente, mediante soldadura y más preferiblemente, mediante una soldadura que comprende un cordón de soldadura que encierra la cavidad, o alternativamente, dos cordones de soldadura continuos longitudinales, estando cada uno de dichos cordones de soldadura dispuesto en los bordes del ala inferior de la viga colocada sobre la capa aislante, todavía más preferiblemente, mediante una soldadura que comprende cordones de soldadura continuos, uno para cada borde de la cavidad que se genere. The joining of the steel sheet to the profile is carried out, preferably, by welding and more preferably, by a welding comprising a weld bead that encloses the cavity, or alternatively, two longitudinal continuous weld seams, each of said bends being of welding arranged at the edges of the lower wing of the beam placed on the insulating layer, even more preferably, by means of a weld comprising continuous weld seams, one for each edge of the cavity that is generated.
En una realización preferida del procedimiento según la presente invención, el perfil de la viga, laminado o armado, provisto en la etapa a) está hecho de acero estructural (con propiedades térmicas y mecánicas según el Eurocódigo 4, partes 1-1 y 1-2 y recogido en las normas EN 10025-1:2004 y EN 10088-1:2005, esta última para el caso de aceros inoxidables. In a preferred embodiment of the process according to the present invention, the beam profile, laminated or reinforced, provided in step a) is made of structural steel (with thermal and mechanical properties according to Eurocode 4, parts 1-1 and 1- 2 and included in standards EN 10025-1: 2004 and EN 10088-1: 2005, the latter in the case of stainless steels.
En una realización aún más preferida del procedimiento según la presente invención, el perfil de la viga es un perfil en forma de ɪ (de doble T), de doble U ( ] [ ó [ ] ) o de H. In an even more preferred embodiment of the method according to the present invention, the beam profile is a en (double T), double U (] [or []) or H-shaped profile.
En una realización todavía más preferida del procedimiento según la presente invención, la chapa de acero de la etapa c) está hecha de acero estructural (EN 10025-1:2004), acero inoxidable (EN 10088-1:2005) o acero de alta resistencia (EN 10025-1:2004). In an even more preferred embodiment of the process according to the present invention, the steel plate of step c) is made of structural steel (EN 10025-1: 2004), stainless steel (EN 10088-1: 2005) or high steel resistance (EN 10025-1: 2004).
La Figura 1A es una vista en sección transversal de una viga SFB de la técnica anterior; Figure 1A is a cross-sectional view of a prior art SFB beam;
La Figura 1B es una vista en sección transversal de una viga IFB de la técnica anterior; Figure 1B is a cross-sectional view of an IFB beam of the prior art;
La Figura 2 es una vista en sección transversal (plano transversal) de una viga (IFP-SFB) según una realización de la presente invención, donde la dirección longitudinal de la viga es perpendicular al plano transversal; Figure 2 is a cross-sectional view (transverse plane) of a beam (IFP-SFB) according to an embodiment of the present invention, where the longitudinal direction of the beam is perpendicular to the transverse plane;
La Figura 3 es una gráfica que compara el comportamiento – en términos de carga frente a desplazamiento vertical – de la viga de la Figura 1A (perteneciente a la técnica anterior) y la viga (IFP-SFB) de la Figura 2 (según una realización de la presente invención); Figure 3 is a graph comparing the behavior - in terms of load versus vertical displacement - of the beam of Figure 1A (belonging to the prior art) and the beam (IFP-SFB) of Figure 2 (according to one embodiment of the present invention);
La Figura 4 es una representación gráfica del modelo térmico obtenido para distintos elementos de la viga de la Figura 1A (perteneciente a la técnica anterior), así como para distintos elementos de la viga (IFP-SFB) de la Figura 2 (según una realización de la presente invención); y Figure 4 is a graphic representation of the thermal model obtained for different elements of the beam of Figure 1A (belonging to the prior art), as well as for different elements of the beam (IFP-SFB) of Figure 2 (according to one embodiment of the present invention); Y
La Figura 5 es una representación gráfica que compara la resistencia al fuego de una sección de viga plana de forjado de acero-hormigón, que incluye una viga según la Figura 1A (perteneciente a la técnica anterior), con la resistencia al fuego de una sección de viga plana forjado de acero-hormigón, que incluye una viga (IFP-SFB) según la Figura 2 (de acuerdo con una realización de la presente invención). Figure 5 is a graphic representation comparing the fire resistance of a flat steel-concrete slab beam section, which includes a beam according to Figure 1A (belonging to the prior art), with the fire resistance of a section of forged steel-concrete flat beam, which includes a beam (IFP-SFB) according to Figure 2 (according to an embodiment of the present invention).
A continuación, se describe – a modo de ejemplo y sin carácter limitativo – un ejemplo concreto de la invención haciendo referencia a las figuras adjuntas. Next, a specific example of the invention is described by way of example and without limitation, with reference to the attached figures.
La Figura 1A muestra un ejemplo de viga del tipo SFB, perteneciente a la técnica anterior. Dicha viga se ha designado con la referencia numérica (100) y comprende un perfil (200) de acero S355. Figure 1A shows an example of a beam of the SFB type, belonging to the prior art. Said beam has been designated with the numerical reference (100) and comprises a profile (200) of S355 steel.
Dicho perfil (200) está compuesto por un ala superior (300a), unida a un ala inferior (300b), a través de un alma (350). El ala inferior (300b) está unida, a su vez, a una chapa (400) de acero S355, a través de cordones de soldadura (500) dispuestos en los extremos transversales de dicha ala (300b). Said profile (200) is composed of an upper wing (300a), attached to a lower wing (300b), through a core (350). The lower wing (300b) is, in turn, connected to a sheet (400) of S355 steel, through weld seams (500) arranged at the transverse ends of said wing (300b).
La Figura 1B muestra un ejemplo de viga del tipo IFB, perteneciente a la técnica anterior. Dicha viga se ha designado con la referencia numérica (100´) y comprende un 1/2 perfil (200´) de acero S355. Figure 1B shows an example of a beam of the IFB type, belonging to the prior art. Said beam has been designated with the numerical reference (100´) and comprises a 1/2 profile (200´) of S355 steel.
Dicho perfil (200´) tiene, en este caso forma de T, por lo que sólo está provisto de una única ala superior (300´), unida a un alma (350´). El extremo libre del alma (350´) está unido, a su vez, a una chapa (400´) de acero S355, a través de dos soldaduras (500´). Said profile (200´) has, in this case T-shape, so it is only provided with a single upper wing (300´), attached to a soul (350´). The free end of the soul (350´) is connected, in turn, to a sheet (400´) of S355 steel, through two welds (500´).
La Figura 2 muestra un ejemplo de realización no limitativo de una viga (10) (IFP-SFB), según la presente invención. Tal y como puede observarse en dicha Figura 2, la viga (10) comprende un perfil (20) de acero S355, en forma de H, provisto de un ala inferior (30) que está en contacto con una capa aislante (50). La anchura del ala (30), se ha designado con la referencia (W2). Figure 2 shows an exemplary non-limiting embodiment of a beam (10) (IFP-SFB), according to the present invention. As can be seen in said Figure 2, the beam (10) comprises an H-shaped steel profile (20) S355, provided with a lower wing (30) that is in contact with an insulating layer (50). The width of the wing (30) has been designated with the reference (W2).
Asimismo, en la realización mostrada en la Fig. 2 la capa aislante (50) está formada por fibrosilicatos, un material aislante no combustible de tipo ALSIFLEX®-1260, con una densidad en el rango de 200-400 kg/m3, una conductividad inferior a 0,08 W/mK a 600 °C y un calor específico superior a 1.080 J/kg.K. Also, in the embodiment shown in Fig. 2 the insulating layer (50) is formed of fibrosilicates, a non-combustible insulating material of type ALSIFLEX®-1260, with a density in the range of 200-400 kg / m3, a conductivity less than 0.08 W / mK at 600 ° C and a specific heat greater than 1,080 J / kg.K.
La viga (10) también comprende una chapa (40) de acero S355, de anchura W1, que está unida mediante cordones longitudinales (60a) y (60b), de soldadura, al ala inferior (30). De este modo, entre el perfil (20) y la chapa (40) se define una cavidad en cuyo interior está dispuesta la capa aislante (50). The beam (10) also comprises a sheet (40) of S355 steel, of width W1, which is connected by longitudinal cords (60a) and (60b), of welding, to the lower wing (30). Thus, between the profile (20) and the sheet (40) a cavity is defined in which the insulating layer (50) is arranged inside.
La Figura 3 es una gráfica que compara el comportamiento en términos de carga frente a desplazamiento vertical de la viga (100) (perteneciente a la técnica anterior, mostrada en la Figura 1A y a la que también se designará en lo sucesivo indistintamente como “viga SFB”) y la viga (10) (según la invención, mostrada en la Figura 2 y a la que también se designará en lo sucesivo indistintamente como ejemplo de una “viga IFP-SFB”). Figure 3 is a graph that compares the behavior in terms of load versus vertical displacement of the beam (100) (belonging to the prior art, shown in Figure 1A and which will also be referred to hereafter as “SFB beam ") And the beam (10) (according to the invention, shown in Figure 2 and which will also be referred to interchangeably as an example of an" IFP-SFB beam ").
Puede observarse que tanto para la viga SFB de la técnica anterior, como para la viga IFP-SFB según la presente invención, se obtuvo una carga máxima similar, de unos 115 kN. Esto implica que la viga IFP-SFB según la invención, tiene el mismo comportamiento a temperatura ambiente que una viga SFB del estado de la técnica. It can be seen that for the SFB beam of the prior art as well as for the IFP-SFB beam according to the present invention, a similar maximum load of about 115 kN was obtained. This implies that the IFP-SFB beam according to the invention has the same behavior at room temperature as a prior art SFB beam.
Para obtener la Fig. 4, se partió de un modelo de incendio, según la curva normalizada tiempotemperatura (ISO834-1:1999) del Artículo 3.2.1 de la norma EN1991-1-2:2002. Posteriormente, se realizaron ensayos destinados a registrar la evolución con el tiempo de la temperatura de la sección, por medio de termopares dispuestos en distintos puntos, tanto de las vigas SFB, como de las vigas IFP-SFB. In order to obtain Fig. 4, it was based on a fire model, according to the standard temperature curve (ISO834-1: 1999) of Article 3.2.1 of EN1991-1-2: 2002. Subsequently, tests were carried out to record the evolution over time of the section temperature, by means of thermocouples arranged at different points, both of the SFB beams, and of the IFP-SFB beams.
La Figura 4 muestra, por tanto, la evolución en función del tiempo de las temperaturas obtenidas para los siguientes elementos de la viga SFB (perteneciente a la técnica anterior y mostrada con la referencia numérica (100) en la Figura 1A): Figure 4 shows, therefore, the evolution as a function of the temperatures obtained for the following elements of the SFB beam (belonging to the prior art and shown with the numerical reference (100) in Figure 1A):
La chapa (400) de acero (cuya representación gráfica es la indicada con la leyenda The steel sheet (400) (whose graphic representation is indicated by the legend
“chapa SFB”); y "SFB plate"); Y
El ala inferior (300b) (cuya representación gráfica es la indicada con la leyenda “ala SFB”); The lower wing (300b) (whose graphic representation is the one indicated with the legend “SFB wing”);
Dicha Figura 4 también incluye una representación gráfica (indicada con la leyenda “Ref. SFB”) de la evolución de las temperaturas para una armadura de refuerzo longitudinal que forma parte de un forjado acero-hormigón del tipo slim floor, incluyendo dicho forjado, además, una viga SFB embebida en el canto del forjado. Said Figure 4 also includes a graphic representation (indicated with the legend "Ref. SFB") of the evolution of temperatures for a longitudinal reinforcement reinforcement that is part of a steel-concrete slab of the slim floor type, including said slab, in addition , an SFB beam embedded in the floor slab.
En la en la Figura 4 se muestra, igualmente, una representación gráfica de la respuesta térmica para los siguientes elementos de la viga IFP-SFB (según la presente invención y mostrada con la referencia numérica (10) en la Figura 2): Also shown in Figure 4 is a graphic representation of the thermal response for the following elements of the IFP-SFB beam (according to the present invention and shown with the numerical reference (10) in Figure 2):
La chapa (40) de acero (cuya representación gráfica es la indicada con la leyenda “chapa IFP-SFB”); y El ala (30) (cuya representación gráfica es la indicada con la leyenda “ala IFP-SFB”); The steel sheet (40) (whose graphic representation is the one indicated with the legend “sheet IFP-SFB”); and The wing (30) (whose graphic representation is the one indicated with the legend "IFP-SFB wing");
Por último, en la Figura 4 se incluye una representación gráfica (indicada con la leyenda “Ref. IFP-SFB”) del modelo térmico obtenido para una armadura de refuerzo longitudinal que forma parte de un forjado acero-hormigón del tipo slim floor, incluyendo dicho forjado, además, una viga IFP-SFB embebida en el canto del forjado. Finally, Figure 4 includes a graphic representation (indicated with the legend “Ref. IFP-SFB”) of the thermal model obtained for a longitudinal reinforcement reinforcement that is part of a steel-concrete slab of the slim floor type, including said forging, in addition, an IFP-SFB beam embedded in the edge of the floor.
Puede observarse que, para la viga IFP-SFB (según la presente invención), la diferencia de temperaturas entre la chapa (40) de acero y el ala inferior (30) del perfil pasa, a los 120 minutos de exposición al fuego, de unos 100 °C a algo más de 250 °C. Además, se observa una reducción mayor de 50 °C en la temperatura de la armadura del forjado que incluye la viga IFP-SFB, con respecto a la de la armadura del forjado que incluye la viga SFB. It can be seen that, for the IFP-SFB beam (according to the present invention), the temperature difference between the steel sheet (40) and the lower wing (30) of the profile passes, after 120 minutes of exposure to fire, from about 100 ° C to just over 250 ° C. In addition, a greater than 50 ° C reduction in the temperature of the slab reinforcement that includes the IFP-SFB beam is observed, with respect to that of the slab reinforcement that includes the SFB beam.
Esta reducción de la temperatura, tanto a lo largo del perfil (20) de acero, como en las armaduras, debida a la interposición de la capa aislante en la viga IFP-SFB, produce un aumento importante de su resistencia al fuego. This temperature reduction, both along the steel profile (20), and in the reinforcements, due to the interposition of the insulating layer on the IFP-SFB beam, produces a significant increase in its fire resistance.
Esta afirmación se demuestra en la Figura 5, que muestra la evolución de la capacidad mecánica de una sección de forjado acero-hormigón que incluye una viga IFP-SFB según la This statement is demonstrated in Figure 5, which shows the evolution of the mechanical capacity of a steel-concrete floor slab that includes an IFP-SFB beam according to the
presente invención, y la evolución de la capacidad mecánica de una sección de forjado acerohormigón que incluye una viga SFB de la técnica anterior. present invention, and the evolution of the mechanical capacity of a concrete steel slab section that includes a prior art SFB beam.
Para ello, se utiliza un modelo de comportamiento mecánico de los materiales a altas 5 temperaturas, para una exposición creciente a una curva de fuego normalizada tiempotemperatura (ISO-834-1:1999, EN1991-1-2:2002). For this, a model of mechanical behavior of materials at high temperatures is used, for increasing exposure to a normalized temperature curve of temperature (ISO-834-1: 1999, EN1991-1-2: 2002).
Como puede observarse en la Fig. 5, la reducción de la capacidad mecánica para una exposición creciente al fuego en la sección de forjado que incluye una viga IFP-SFB, según la As can be seen in Fig. 5, the reduction of the mechanical capacity for increased exposure to fire in the slab section that includes an IFP-SFB beam, according to the
10 presente invención, es menor que en la sección de forjado que incluye una viga SFB de la técnica anterior. De hecho, para un nivel de carga del 41% de la capacidad en frío de la sección, la sección de forjado que incluye una viga IFP-SFB permite un aumento de la resistencia de R60 a aproximadamente R90 y para un nivel de carga del 21%, el aumento es de R120 a más de R180, según se resume en la siguiente tabla: The present invention is smaller than in the slab section that includes a prior art SFB beam. In fact, for a load level of 41% of the cold capacity of the section, the slab section that includes an IFP-SFB beam allows an increase in resistance from R60 to approximately R90 and for a load level of 21 %, the increase is from R120 to more than R180, as summarized in the following table:
- µfi µfi
- Viga SFB (Técnica anterior) Viga IFP-SFB (Presente invención) SFB beam (prior art) IFP-SFB beam (Present invention)
- 0,41 0.41
- R60 R87,5 R60 R87.5
- 0,27 0.27
- R90 R153 R90 R153
- 0,21 0.21
- R120 R195 R120 R195
Siendo µfi el coeficiente de sobredimensionado de la sección en estudio y Rt la resistencia en situación de estudio en el instante t. Being µfi the oversize coefficient of the section under study and Rt the resistance under study at time t.
20 Consecuentemente, puede concluirse que, dependiendo del grado de utilización en situación de incendio (coeficiente de sobredimensionado), las vigas IFP-SFB según la presente invención y mostradas con la referencia numérica (10) en la Figura 2 pueden mejorar el tiempo de resistencia al fuego entre 30 y 60 minutos, con respecto a las vigas SFB de la técnica anterior. 20 Consequently, it can be concluded that, depending on the degree of use in a fire situation (oversize coefficient), the IFP-SFB beams according to the present invention and shown with the numerical reference (10) in Figure 2 can improve the resistance time to the fire between 30 and 60 minutes, with respect to the SFB beams of the prior art.
25 Aunque la invención se ha descrito únicamente con relación a las realizaciones a las que se hace mención en la presente memoria descriptiva, debe entenderse que otras posibles combinaciones, variaciones y mejoras, también estarían incluidas dentro del alcance de protección de la invención, el cual está definido exclusivamente por las reivindicaciones adjuntas. Although the invention has been described only in relation to the embodiments referred to herein, it should be understood that other possible combinations, variations and improvements would also be included within the scope of protection of the invention, which It is defined exclusively by the appended claims.
(10) Viga según la presente invención; (20) Perfil; (10) Beam according to the present invention; (20) Profile;
5 (30) Ala inferior del perfil que está colocada sobre la capa aislante; (40) Chapa de acero; (50) Capa aislante; (60a y 60b) Cordones de soldadura; (W1) anchura de la chapa de acero; 5 (30) Lower wing of the profile that is placed on the insulating layer; (40) Steel sheet; (50) Insulating layer; (60a and 60b) Welding beads; (W1) width of the steel plate;
10 (W2) anchura del ala inferior; (100) Viga SFB de la técnica anterior; (200) Perfil (técnica anterior); (300a) Ala superior (técnica anterior); (300b) Ala inferior (técnica anterior); 10 (W2) width of the lower wing; (100) SFB beam of the prior art; (200) Profile (prior art); (300a) Upper wing (prior art); (300b) Lower wing (prior art);
15 (350) Alma (técnica anterior); (400) Chapa de acero (técnica anterior); (500) Cordones de soldadura (técnica anterior); (100´) Viga IFB de la técnica anterior; (200´) Perfil (técnica anterior); 15 (350) Alma (prior art); (400) Steel sheet (prior art); (500) Welding beads (prior art); (100 ') IFB beam of the prior art; (200´) Profile (prior art);
20 (300´) Ala (técnica anterior); (350´) Alma (técnica anterior); (400´) Chapa de acero (técnica anterior); (500´) Cordones de soldadura (técnica anterior). 20 (300´) Ala (prior art); (350´) Alma (prior art); (400´) Steel sheet (prior art); (500´) Welding beads (prior art).
Claims (14)
- --
- una chapa (40) de acero unida al ala inferior (30) de dicho perfil (20), siendo la anchura (W1) de la chapa (40) de acero, mayor que la anchura (W2) del ala inferior a steel sheet (40) attached to the lower wing (30) of said profile (20), the width (W1) of the steel sheet (40) being greater than the width (W2) of the lower wing
- --
- una cavidad formada entre el ala inferior (30) y la chapa (40) de acero; y a cavity formed between the lower wing (30) and the steel sheet (40); Y
- --
- una capa aislante (50), dispuesta en el interior de la cavidad y formada por al menos an insulating layer (50), arranged inside the cavity and formed by at least
- 3. 3.
- Viga (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el perfil (20) es un perfil en forma de ɪ (de doble T), de doble U ( ] [ ó [ ] ) o de H. Beam (10) according to any of the preceding claims, characterized in that the profile (20) is a profile in the form of ɪ (double T), double U (] [or []) or H.
- 4. Four.
- Viga (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la Beam (10) according to any of the preceding claims, characterized in that the
- 7. 7.
- Forjado de acero-hormigón según la reivindicación 6, caracterizado porque además está provisto de placas o prelosas de hormigón prefabricado, armadas o pretensadas, placas alveolares pretensadas, viguetas de hormigón armado o pretensado, prefabricadas o ejecutadas en obra, viguetas metálicas o chapas de acero colaborante, además de las armaduras de atado, de suspensión o de refuerzo longitudinal destinadas a mejorar la capacidad mecánica del forjado. Steel-concrete slab according to claim 6, characterized in that it is also provided with prefabricated, reinforced or prestressed concrete slabs or pre-slabs, prestressed alveolar slabs, reinforced or prestressed concrete joists, prefabricated or executed on site, metal joists or steel sheets collaborating, in addition to the tie, suspension or longitudinal reinforcement reinforcement designed to improve the mechanical capacity of the floor.
- 8. 8.
- Forjado de acero-hormigón según cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque está provisto de una losa superior de hormigón vertido en obra, donde se alojan las armaduras de negativos y la armadura de reparto, para asegurar el monolitismo del forjado. Steel-concrete slab according to any one of claims 6 or 7, characterized in that it is provided with an upper slab of concrete poured on site, where the negative reinforcement and the distribution reinforcement are housed, to ensure the monolithism of the slab.
- 9. 9.
- Procedimiento de fabricación de vigas (10) para forjados de acero-hormigón, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende las siguientes etapas consecutivas: Method of manufacturing beams (10) for steel-concrete slabs, according to any of claims 1 to 5, characterized in that it comprises the following consecutive steps:
- 10. 10.
- Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la unión de la chapa (40) de acero al ala (30) de la etapa d), se realiza mediante soldadura. Method according to claim 9, characterized in that the joining of the steel sheet (40) to the wing (30) of step d) is carried out by welding.
- 11. eleven.
- Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque la unión de la chapa (40) de acero al ala (30) de la etapa d), se realiza mediante una soldadura que comprende dos cordones de soldadura longitudinales, estando cada uno de dichos cordones de soldadura dispuesto en un extremo transversal del ala (30) colocada sobre la capa aislante (50). Method according to claim 10, characterized in that the joining of the steel sheet (40) to the wing (30) of step d) is carried out by means of a weld comprising two longitudinal welding cords, each of said welding cords being disposed at a transverse end of the wing (30) placed on the insulating layer (50).
- 12. 12.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el perfil (20) provisto en la etapa a) está hecho de acero estructural. Method according to any of claims 9 to 11, characterized in that the profile (20) provided in step a) is made of structural steel.
- 13. 13.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el Method according to any of claims 9 to 12, characterized in that the
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