Estudio experimental y numérico del comportamiento termo-mecánico de forjados mixtos de hormigón ligero en situación de fuego

Abstract

En las últimas décadas, el empleo de forjados mixtos constituidos por una chapa de acero trapezoidal y hormigón ha sido ampliamente estudiado. La combinación de ambos materiales presenta importantes ventajas como la rapidez de ejecución o la reducción de peso. La mayoría de estos elementos constructivos utilizan hormigón normal, aunque la tendencia es a utilizar hormigones ligeros (HL) ya que entre otros factores mejoran el aislamiento térmico y el acústico. A pesar de las ventajas de los forjados mixtos, cuando se encuentran sometidos a la acción de un fuego se producen transformaciones y cambios en el comportamiento de los materiales que causan su colapso. El fuego es una de las acciones accidentales más severas a tener en cuenta en el diseño de estructuras. En este trabajo se determinan las propiedades térmicas de tres tipos HL bajo diferentes condiciones de temperatura empleando 3 técnicas de medición DSC, LFA y MTPS. Posteriormente, se llevan a cabo estudios experimentales para evaluar los tres criterios de resistencia al fuego de los forjados mixtos estudiados: capacidad portante (R), integridad (E) y aislamiento (I). Además, se realizan modelos numéricos avanzados que simulan el comportamiento de las losas en los ensayos de resistencia al fuego. El modelo térmico incluye los fenómenos de transferencia de calor, la variación de las propiedades térmicas con la temperatura y la variación de la transferencia de calor en la interfase acero-hormigón. El modelo termo-estructural tiene en cuenta el comportamiento no-lineal del forjado mediante la utilización de grandes deformaciones y la modificación de las propiedades mecánicas con la temperatura. Finalmente, se validan los resultados experimentales y numéricos obteniéndose un ajuste adecuado entre ellos. En este documento se exponen todos los trabajos realizados en esta tesis doctoral, las principales conclusiones, así como las contribuciones de la misma.