Aplicación de métodos numéricos al análisis de estructuras de madera en situación de incendio

Abstract

En situación de incendio, los elementos estructurales de madera sufren una degradación térmica que provoca una transformación del material, que paulatinamente y por causa de las acciones térmicas del incendio, se va transformando en otro material, la madera carbonizada.

Este material no tiene propiedades resistentes, por lo que en la práctica un incendio sobre un elemento estructural longitudinal (viga, pilar) de madera produce una disminución paulatina de su sección resistente.

Las normativas de construcción con madera tanto europea (Eurocódigo) como española (Código Técnico de la Edificación) ofrecen soporte normativo al cálculo en situación de incendio de un elemento estructural de sección de geometría sencilla, pero no lo hacen de forma específica para uniones de tipo carpintero.

En este trabajo se ha aplicado el método de los elementos finitos (MEF) al análisis de una estructura de madera en situación de incendio, concretamente a una unión carpintera de tipo cola de milano redondeada entre una viga y una vigueta de forjado. No obstante, la metodología desarrollada es extrapolable a otros casos particulares de elementos o sistemas estructurales de madera en situación de incendio.

Aplicando el MEF se creó un modelo termo‐mecánico que simula el comportamiento de una unión en cola de milano de madera de picea laminada en situación de incendio. Este modelo fue validado mediante la realización de ensayos experimentales de carbonización.

Se simularon distintas geometrías de la unión y se empleó el índice de rotura según el criterio de Tsai Wu para determinar el valor de los parámetros geométricos definitorios de la unión que arrojan resultados resistentes óptimos.