Resistencia al fuego de la madera
La crisis climática y los problemas medioambientales han llevado a la industria de la construcción a generar nuevos sistemas constructivos sustentables.
La madera, como material de construcción, emerge como una opción innovadora y es el único recurso renovable que puede ser producido a gran escala en forma sostenible en el tiempo.
La madera masiva (mass timber) tales como la madera contralaminada (CLT: cross laminated timber, por sus siglas en inglés) y madera laminada encolada (MLE) (GLT: glued laminated timber, por sus siglas en inglés), han alcanzado un alto grado de calidad y prefabricación en las últimas décadas, motivado principalmente por un aumento de la demanda de infraestructura sostenible.
Estos productos son regulados mediante certificados, sellos o rotulados que garantizan su calidad estructural. Requieren de un proceso de fabricación estricto y calificado que pueda satisfacer las exigencias específicas de acuerdo la condiciones donde prestará servicio.
La madera, desempeño al fuego.
¿Cómo se comportante la madera masiva frente al fuego?
La madera masiva (mass timber) (CLT y/o GLT) tiene la característica de estar conformada por elementos de grandes dimensiones. Cuando la superficie de una viga de madera se expone al fuego durante un periodo de tiempo prolongado, sufre una descomposición química o pirólisis que genera gases inflamables. Además, esta reacción química genera una capa de carbonización que se forma a una tasa velocidad de carbonización constante y predecible, que es propia de la especie maderera usada. Cabe destacar que la capa de carbonización formada es un material aislante y no combustible.
Así es que, en un incendio la madera sufre dos efectos que merman su resistencia: por un lado, la sección resistente disminuye ya que se va quemando la capa más externa y por otro lado las altas temperaturas disminuyen la resistencia mecánica de la madera más cercana al perímetro carbonizado.
Cabe destacar que, durante el proceso descrito antes, se genera una capa de carbonización que le confiere al material una resistencia al fuego predecible y determinable. Por lo tanto, la metodología de diseño es definir cuántos minutos de resistencia al fuego debe cumplir el elemento constructivo en cuestión según exige la norma, y calcular cuál es el volumen efectivo remanente para ese tiempo, el que se debe comparar con las cargas solicitantes para el estado de carga fuego. Finalmente, lo que se debe tener en cuenta en el diseño entonces, es que el valor de la resistencia sea mayor que las cargas solicitantes.
En simples palabras, al tener la madera un comportamiento al fuego predecible y determinable, mientras el proyecto cuente con un adecuado diseño y estudio estructural, éste va a cumplir la exigencia que la norma impone.
Construcción en madera: ¿Cómo determinar cuantos minutos de resistencia al fuego se necesitan?
La Resistencia al Fuego para las diferentes soluciones constructivas se encuentra regulada en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC). En caso de incendio, se debe evacuar a las personas que se encuentren en el interior de una edificación.
La OGUC determina el tipo y tiempo de resistencia al fuego requerido, el cual está relacionado a la función de los sistemas constructivos al interior de la edificación para elementos verticales y horizontales.
¿Qué ocurre en Chile?
En Chile, la investigación del comportamiento del fuego de los sistemas constructivos en base a madera se ha enfocado en certificar el desempeño de segmentos de tabiques y pisos por medio de ensayos normalizados en cámaras de combustión. Este sistema constructivo, conformado por elementos de madera aserrada, es conocido como entramado ligero.
Complementariamente, para el caso de sistemas de madera masiva (mass timber) (CLT y/o GLT) existen investigaciones de la madera contralaminada (CLT) y de madera laminada encolada (MLE). Éstas permiten estimar la velocidad de carbonización para distintas especies como Pino radiata, Pino Oregón, Roble, y evaluar los efectos de la incorporación de productos para disminuir la tasa de carbonización y mejorar el desempeño frente al fuego.
Métodos para predecir el efecto del fuego
En el Eurocódigo 5 parte 2 (EC5-2), destaca dos métodos para incluir el efecto de la disminución en las propiedades mecánicas y rigidez del elemento de madera, cuantificando el espesor de la capa carbonizada. El primero de ellos es el Método de la Sección Transversal Reducida y el segundo es el Método de las Propiedades Mecánicas Reducidas.
En Chile se está trabajando en un anteproyecto de norma impulsado por el MINVU, cuyo objetivo es presentar una metodología de cálculo que permita diseñar estructuras de madera frente a incendios.
Caso incendio de Mall Plaza del Trébol
El 23 de febrero del año 2012, hubo un incendio en las dependencias del Mall Plaza del Trébol. Aquí se pudo verificar que las vigas de madera laminada de la cubierta acristalada resistieron al fuego y no colapsaron.
Esto permitió a los equipos de rescate, la adecuada evacuación de las personas y la extinción del siniestro. Según un informe del laboratorio Dictuc (Dirección de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Pontificia Universidad Católica de Chile) la madera estuvo expuesta durante 12 al fuego.
El Sub-Gerente de Construcción de Mall Plaza, señaló que la madera superó con creces al tradicional F-120, que alcanza 2 horas de resistencia al fuego.
Las pruebas de laboratorio han resuelto que la madera laminada resiste al fuego 1 pulgada (25.4mm) por hora, con la llama directa al material. Así lo confirma Juan Marcus, Gerente de JMS Ingenieros Consultores y docente investigador de la Universidad del Bío Bío quien señaló que “en caso de un siniestro, hay suficiente tiempo para que lleguen los bomberos y la estructura no colapse”
Emilio Armstrong, arquitecto y docente de la Universidad del Desarrollo, señala que “la virtud que tiene este tipo de madera es que en un incendio se quema sólo su cara exterior, carbonizando una pequeña profundidad de la pieza. Con esto, se detiene la combustión con un sello que no deja pasar el oxígeno y la estructura queda firme y sólida”.
