Seguridad contra incendios en edificios de madera - Primera Guía Europea

Por Birgit Östman
SP Wood Building Technology, Estocolmo, Suecia

 

Abstract

Se ha desarrollado la Primera Guía Europea de Diseño para la Seguridad Contra Incendios en Edificios de Madera. La guía ofrece información a arquitectos, ingenieros, educadores, autoridades reguladoras y a la industria de la construcción, para el uso seguro contra incendios de las estructuras de madera y otros productos de madera en la edificación. Su objetivo es proporcionar los más altos conocimientos científicos en materia de seguridad contra incendios a nivel europeo. La guía cubre el uso de códigos de diseño (tal como el Eurocódigo 5 - Diseño de estructuras de madera), normas europeas contra incendios, guías prácticas y ejemplos de diseños seguros contra incendios y principios de diseño contra incendios basado en la eficacia (PBD).


La guía se centra en la protección estructural contra incendios y facilita las últimas orientaciones detalladas sobre las funciones de carga y separación de las estructuras de madera bajo exposición normalizada al fuego. Se presenta un nuevo modelo de cálculo, aún no incluido en el Eurocódigo 5. La guía incluye información sobre la reacción al fuego de los productos de madera, según el nuevo sistema europeo. Soluciones prácticas enfatizan la importancia de cuidar los detalles adecuados en el diseño de los edificios. Se presentan medidas activas de protección contra incendios como medios importantes para cumplir los objetivos de seguridad contra incendios.


 

Se han desarrollado nuevos modelos de diseño contra incendios para evaluar la capacidad de separación y carga de las estructuras innovadoras de madera que se han verificado mediante pruebas. Los nuevos modelos se utilizarán como entrada, para la revisión en curso del Eurocódigo 5.

La construcción de madera

Desde el inicio de la civilización, la madera ha sido un material preferido para la construcción debido a su abundancia, a la alta relación de rigidez y resistencia al peso, y a la relativa simplicidad con que la madera puede ser adaptada para su utilización. En la actualidad, los productos de madera han experimentado una especie de resurgimiento, que se debe tanto a sus credenciales medioambientales, como al esfuerzo de la industria por lograr un consumo de energía cada vez más bajo y menos contaminante. Estas circunstancias atraen a los consumidores de una variedad de sectores, que van desde la industria del mueble hasta el de la construcción. Los más altos estándares de gestión forestal garantizan que existe la posibilidad de suministro y uso continuo y sostenible de la madera, como material de construcción en el futuro. Por lo tanto, no es sorprendente que las estructuras de madera se estén convirtiendo en un elemento importante del desarrollo económico y sostenible, y hayan atraído la atención mundial en los últimos años.

Limnologen, Edificios residenciales de ocho plantas con estructura de madera en Växjö, Suecia.  (Foto: Midroc)

Los nuevos métodos de construcción, y las nuevas herramientas de diseño, han hecho de las casas con estructura de madera, un método de construcción eficiente que ofrece buena calidad a precios asequibles. Los entornos, formados por edificaciones que emplean principalmente productos de madera, son reconocidos por sus condiciones silenciosas y secas, y los edificios terminados ofrecen entornos de vida naturales, saludables y de fácil utilización.

Parte de la respuesta al desafío climático

A nivel mundial, los bosques son un recurso inmenso, que representan aproximadamente el 30% de la base terrestre total de la Tierra. Europa tiene más de 1.000 millones de Ha. de bosques repartidos en 44 países, lo que equivale a 1,42 Ha. (más de dos campos de fútbol) por persona. Reconociendo la importancia de la madera, un material de construcción naturalmente renovable es vital para enfrentar los desafíos del cambio climático y garantizar un futuro sostenible.

Los bosques juegan un papel clave en la mitigación del cambio climático, ya que absorben el dióxido de carbono de la atmósfera y almacenan el carbono en los árboles y en el suelo. La investigación muestra que cultivar bosques y utilizar sus recursos beneficia al medio ambiente.


La seguridad contra incendios en la construcción de madera 

La combustibilidad de la madera es una de las principales razones por las que demasiadas regulaciones y normas de construcción restringen fuertemente el uso de madera como material de construcción. La seguridad contra incendios es una contribución importante para sentirse seguro y un criterio importante para la elección de materiales para la edificación. La principal condición previa, para un mayor uso de la madera en la construcción de edificios, es una adecuada seguridad contra incendios.


Las restricciones al uso de estructuras de madera para edificios más altos, establecidas por las regulaciones prescriptivas nacionales, se han suavizado en Europa durante las últimas décadas. Se espera un mayor aumento en el uso permitido.

El cuidado de los detalles en las estructuras de madera es necesario para garantizar que se mantenga la resistencia al fuego de las estructuras. Los cortafuegos son necesarios en juntas, penetraciones e instalaciones.

Durante las últimas décadas, se han realizado varios proyectos de investigación, en todo el mundo, sobre el comportamiento al fuego de las estructuras de madera, con el objetivo de proporcionar datos e información básicos sobre el uso seguro de la madera. Se han desarrollado conceptos y modelos de diseño de incendios novedosos, basados ​​en pruebas exhaustivas. El conocimiento mejorado actual en el área del diseño contra incendios de estructuras de madera, combinado con medidas técnicas, especialmente sistemas de rociadores, y servicios contra incendios bien equipados, permiten el uso seguro de la madera en un amplio campo de aplicaciones. Como resultado, muchos países han comenzado a revisar sus regulaciones contra incendios, permitiendo así un mayor uso de la madera.

Los métodos de clasificación y prueba de fuego se han armonizado recientemente en Europa, pero los requisitos reglamentarios de construcción siguen siendo de base nacional. Las normas europeas existen a nivel técnico, pero la seguridad contra incendios se rige por la legislación nacional y, por tanto, a nivel político. Por tanto, se mantendrán las normativas nacionales contra incendios, pero se espera que la nueva armonización europea de normas acelere también la reforma de las normativas nacionales.

Se han identificado grandes diferencias entre los países europeos, tanto en términos del número de pisos permitidos en edificios con estructuras de madera, como en los tipos y / o cantidades de superficies de madera visibles en aplicaciones interiores y exteriores. Varios países no tienen regulaciones específicas o no limitan el número de pisos en los edificios de madera. Sin embargo, a menudo, se utilizan ocho pisos como límite práctico y económico para el uso de estructuras de madera. Este límite puede ser mayor para fachadas, revestimientos y pavimentos, ya que estas aplicaciones también pueden utilizarse, por ejemplo, en estructuras de hormigón.

El proyecto “FireInTimber”


El proyecto de investigación FireInTimber de WoodWisdom-Net se llevó a cabo en estrecha colaboración con 14 socios en nueve países europeos. El objetivo clave era proporcionar nuevas posibilidades para los productos de madera en la construcción mediante un diseño adecuado del fuego. El uso de productos de madera debe estar respaldado por datos de base completos y científicamente sólidos, que se presenten en herramientas fáciles de usar y adaptadas para ingenieros y otras partes interesadas. El resultado es facilitar procesos de aprobación simplificados y más rápidos para productos de madera en edificios. Esto aumentará la confianza del público en general y la percepción positiva de los productos de madera.

El proyecto FireInTimber ha generado nuevos conocimientos, especialmente para el modelado de la capacidad de carga de nuevos tipos de estructuras de madera. Los resultados del proyecto se presentan en una cincuentena de artículos científicos, informes y presentaciones en congresos científicos y técnicos. El principal resultado para la mayoría la audiencia es la Guía Técnica Seguridad Contra Incendios en Edificios de Madera. Es la primera guía técnica europea sobre el uso seguro de la madera en edificios.


La guía técnica europea

La guía técnica comprende en total unas 200 páginas. También existen disponibles resúmenes de las directrices en nueve idiomas. Los capítulos de la guía se resumen a continuación

El Capítulo 1, Edificios de madera, proporciona una breve introducción a los usos establecidos de los edificios de madera y el resurgimiento de las estructuras de madera en los últimos años como resultado del impulso hacia soluciones de construcción más sostenibles.

El Capítulo 2, Seguridad contra incendios en edificios, ofrece una descripción general de los conceptos básicos de seguridad contra incendios en edificios. Presenta información sobre el comportamiento del fuego, cargas de fuego, escenarios de incendio y objetivos de seguridad contra incendios. Se describen los medios para cumplir los objetivos de seguridad contra incendios para su uso en todos los edificios y como base para el diseño.

El Capítulo 3, Requisitos europeos, presenta una descripción general de los nuevos requisitos europeos para la seguridad contra incendios en edificios, basados ​​en la Directiva y el Reglamento de Productos de Construcción (CPD y CPR) y sus requisitos esenciales. Estos requisitos son obligatorios para todos los países europeos. Incluyen los sistemas de clasificación de reacción al fuego de los productos de construcción, la resistencia al fuego de los elementos estructurales, el comportamiento frente al fuego exterior de las cubiertas, la capacidad de protección contra el fuego de los revestimientos y los Eurocódigos estructurales. En los siguientes capítulos se describen cómo se aplican estos requisitos a los productos y a las estructuras de madera.

El Capítulo 4, Productos de madera como revestimientos, pavimentos, revestimientos exteriores y fachadas, presenta el comportamiento de reacción al fuego de los productos de madera según el nuevo sistema de clasificación europeo. Se incluye una amplia gama de productos: paneles a base de madera, estructuras de madera, madera laminada encolada (glulam), paneles de madera maciza y pisos de madera. Se explica y contextualiza un nuevo sistema para la durabilidad del comportamiento de reacción al fuego de los productos de madera, así como el reciente sistema de clase K para revestimientos con capacidad de protección contra incendios.

Además del comportamiento de reacción al fuego, algunos países tienen requisitos adicionales para los revestimientos de fachadas, para los que actualmente no existe una solución europea armonizada. Se presentan las mejores prácticas y la información más actualizada sobre escenarios de incendio para fachadas.

El Capítulo 5, Estructuras de separación, presenta los requisitos básicos, los métodos de cálculo basados ​​en el diseño aditivo de componentes y el método de diseño del Eurocódigo 5. También presenta un método de diseño mejorado a partir de las investigaciones recientes como entrada potencial para la revisión en curso del Eurocódigo 5 y ejemplos prácticos sobre cómo utilizar el método.

El Capítulo 6, Estructuras de madera portantes, introduce los métodos de diseño para la verificación de la estabilidad estructural de las estructuras de madera en caso de incendio, aplicando la clasificación del Criterio R de resistencia al fuego (función portante). Se hace referencia al Eurocódigo 5 con respecto a la carbonización y los parámetros de resistencia y rigidez. Se presentan modelos de diseño alternativos, así como nuevos métodos de diseño para estructuras de madera que actualmente están fuera del alcance del actual Eurocódigo 5.

El Capítulo 7, Conexiones de madera, proporciona una descripción general de los requisitos básicos para las conexiones de madera. Los métodos de cálculo del Eurocódigo 5 se complementan con métodos de diseño de última generación, resultado de investigaciones recientes. Se incluyen conexiones de madera a madera y de acero a madera. Se describen los modelos y se presentan ejemplos trabajados.

El Capítulo 8, Barreras contra incendios, instalaciones de servicio y detalles en estructuras de madera, trata sobre la necesidad de cuidar los detalles adecuados en la estructura del edificio para evitar la propagación del fuego dentro de los elementos del edificio a otras partes del edificio. Se presta especial atención a los principios básicos, cortafuegos, juntas de elementos e instalaciones de servicios de edificación. Se incluyen varios ejemplos prácticos de detalles en estructuras de madera.

El Capítulo 9, Productos novedosos y su implementación, está dirigido principalmente a los desarrolladores de productos. Describe las pautas para la introducción de nuevos materiales y productos estructurales. Se incluyen los requisitos básicos de rendimiento y las posibles soluciones para materiales aislantes, revestimientos de revestimiento y productos de madera ignífugos. Se describe el proceso de innovación desde la idea hasta el producto aprobado listo para el mercado.

El Capítulo 10, Protección activa contra incendios, describe cómo utilizar estos medios de protección para lograr un diseño de seguridad contra incendios más flexible en edificios, y un nivel aceptable de seguridad contra incendios en edificios grandes y / o complejos. El capítulo presenta los sistemas de protección contra incendios activos comunes, tales como los sistemas de extinción de incendios y control del humo. La instalación de rociadores proporciona beneficios especiales para un mayor uso de madera en edificios, particularmente donde las superficies deben permanecer visibles.

El Capítulo 11, Diseño basado en la eficacia (PBD), describe los principios básicos del diseño, los requisitos y la verificación basados ​​en el PBD. Los principios de evaluación del riesgo de incendio se describen en términos de objetivos, diseño de ingeniería de seguridad contra incendios, incendios de diseño, métodos de cálculo / simulación y estadísticas. También se incluye un caso de estudio de un enfoque probabilístico.

El Capítulo 12, Calidad de la mano de obra e inspección en la construcción, describe la necesidad de ejecución y control de la mano de obra para garantizar que se incorporen las medidas de seguridad contra incendios planificadas. También enfatiza la necesidad de mantener la seguridad contra incendios en los sitios de construcción cuando no se encuentran todavía en servicio, la totalidad de las medidas contra incendios planificadas.


Reconocimientos 


La guía de diseño se ha desarrollado en el proyecto europeo de investigación FireInTimber (Resistencia al Fuego de Estructuras Innovadoras de Madera). Los principales expertos e investigadores de nueve países europeos que han participado, avalan su calidad y relevancia. Los socios en la investigación son: SP Trätek (ahora SP Wood Building Technology) Suecia (Coordinador), VTT Finland, Munich Technical University y DGfH Germany, Blaise Pascal University y CSTB France, Wood Centre Norway, Building Research Establishment UK, Holzforschung Austria, Innsbruck University y Vienna Technical University de Austria, ETH Switzerland y Resand Estonia.

La organización de financiación pública es el WoodWisdom-Net Research Programme, financiado conjuntamente por organizaciones de financiación nacionales de los países participantes. El principal socio industrial de apoyo es la industria europea de la madera representada por Building With Wood dentro de CEI Bois.

Referencias 

1. Fire safety in timber buildings - Technical guideline for Europe. Complete guideline, 200 pages. SP Report 2010. See www.sp.se/FSITB
2. Fire safety in timber buildings - Technical guideline for Europe. Guideline summary, 8 pages. Available in nine languages for download at www.sp.se/FSITB