BRIX · NSR-10

J.3 — Requisitos de resistencia contra incendios en las edificaciones

Categorías de riesgo (Tablas J.3.3-1 y J.3.3-2), edificaciones exentas, potencial combustible de materiales (Tablas J.3.4-1 y J.3.4-2), resistencia requerida al fuego en horas (Tabla J.3.4-3) y su provisión en elementos de concreto (Tablas J.3.5-1 a J.3.5-6), mampostería (espesor equivalente, ecuación J.3.5-1) y acero estructural (ecuaciones J.3.5-2 y J.3.5-3).

J.3.1 — Alcance

J.3.1.1

A continuación se presentan los requisitos de protección contra el fuego de edificaciones y las especificaciones mínimas que deben cumplir los elementos estructurales y los materiales utilizados con el propósito de proteger contra el fuego los elementos estructurales, los acabados y las vías de evacuación.

J.3.2 — Definiciones

J.3.2.1

Las siguientes definiciones se aplican en este Capítulo:

Barrera contra el fuego
Ensamblaje horizontal o vertical (muro, viga, losa, columna, etc.), con una resistencia al fuego determinada y cuyos materiales están diseñados para restringir la propagación del fuego y en la cual las aberturas existentes están protegidas (IBC, 2006).
Carga de fuego ó potencial combustible
Se refiere al efecto ocasionado por un material combustible, debido a la energía calorífica que puede liberar, en función de su calidad y de su volumen. La energía disponible se mide en MJ (1 MJ = 0,28 kw/h = 0,239 Mcal), expresada como la suma del poder calorífico de todos los materiales contenidos en un recinto, dividida por el área del piso. Es usual expresarla en función de su equivalencia en masa de madera por unidad de área, sabiendo que 1 kg tiene una energía calorífica equivalente a 18 MJ.
Distancia de separación al fuego
Distancia medida desde la fachada del edificio hasta el eje de la calle, vía pública o a una línea imaginaria entre dos edificios. La distancia debe ser medida perpendicularmente a la fachada y al eje de la vía (IBC, 2006).
Fuego patrón
Fuego con variación de temperatura controlada con el tiempo, utilizado durante pruebas normalizadas.
Junta resistente al fuego
Ensamblaje de productos diseñados para sello de juntas, ensayados y clasificados según su resistencia al fuego, de acuerdo con UL 2079, para resistir un determinado período de tiempo el paso de calor, humo y fuego. (IBC, 2006).
Material no combustible
Material que no arde indefinidamente hasta consumirse, ya sea porque deja de arder al apartársele de la fuente de calor, caso en el cual puede clasificarse como difícilmente combustible, o porque no arde al ser expuesto a la llama, caso en el cual el material se clasifica como incombustible.
Muro cortafuego
Muro sólido, o con vanos protegidos, con un determinado tiempo de protección contra el fuego, que restringe la propagación del fuego y que además es continuo desde la cimentación hasta el techo, con suficiente estabilidad estructural tal que, bajo exposición al fuego, no colapse (IBC, 2006).
Protección pasiva
Es el proceso mediante el cual un elemento se protege contra el fuego recubriéndolo con un material que le provea un mayor aislamiento térmico.
Protección activa
Tipo de protección contra el fuego consistente en la instalación de mecanismos automáticos de detección y de extinción de fuego. Algunos de ellos son: detectores de humo con alarmas sonoras, sistemas de extinción con productos químicos y rociadores de agua entre otros.
Potencial combustible
Energía calorífica disponible por unidad de área de piso. También llamada carga de fuego.
Prueba normalizada de incendio
Procedimiento estipulado en normas como las NTC 1480 e ISO 834, entre otras, en el cual la temperatura se eleva en forma controlada, siguiendo una ecuación definida en función del tiempo del fuego patrón.
Resistencia al fuego
Período de tiempo en que un edificio o los componentes de este mantienen su función estructural o dan la posibilidad de confinar el fuego, medido como el tiempo que resiste un material expuesto directamente al fuego, sin producir llamas, gases tóxicos ni deformaciones excesivas.
Resistencia requerida al fuego
Tiempo mínimo de resistencia al fuego, exigido por la autoridad competente, que debe resistir un miembro estructural u otro elemento de una edificación, en una prueba normalizada de incendio.
Tiempo equivalente
Tiempo que tarda un elemento determinado en alcanzar, en la prueba normalizada de incendio, el máximo calentamiento que experimentaría en un incendio real.

J.3.3 — Clasificación de edificaciones en función del riesgo de pérdida de vidas humanas o amenaza de combustión

J.3.3.1 — Categorías de riesgo de las edificaciones

Con el fin de evaluar la resistencia requerida al fuego todas las edificaciones se clasificarán, en función de los grupos de ocupación definidos en la tabla J.1.1-1, en una de las categorías de riesgo de pérdida de vidas humanas o amenaza de combustión que se definen a continuación.

J.3.3.1.1 — Categoría I

Esta categoría comprende las edificaciones con mayor riesgo de pérdidas de vidas humanas o con alta amenaza de combustión. En ellas se incluyen:

  • (a) Grupos de Ocupación (A-1), (F-1), (I-2), (I-4), (P).
  • (b) Bodegas, depósitos e industrias de cualquier magnitud que manejen madera, pinturas, plásticos, algodón, combustible o explosivos de cualquier tipo.
  • (c) Edificios de más de 10 pisos que no cumplan con los requisitos del numeral J.3.3.1.2, literal (a).

J.3.3.1.2 — Categoría II

Esta categoría comprende edificaciones de riesgo intermedio, tales como:

  • (a) Edificios para cualquier ocupación, de más de 10 pisos, que dispongan de sistemas de alarma contra incendio, visuales y sonoros e independientes entre sí, que sean probados por lo menos cada 60 días y cuenten con rociadores de agua automáticos a satisfacción de la autoridad competente.
  • (b) Grupos de Ocupación (I-1), (I-3), (I-5), (C-1), (C-2), (E), (L), (M), (R-2) y (R-3). Entre otros ancianatos, bares, restaurantes, cárceles, oficinas, centros comerciales, guarderías, colegios, universidades, hoteles, museos, teatros, salas de cine y salones de reunión.

J.3.3.1.3 — Categoría III

Esta categoría comprende las edificaciones con baja capacidad de combustión. Incluye:

  • (a) Grupos de Ocupación (R-1), edificaciones para viviendas con 10 pisos o menos.
  • (b) Grupos de Ocupación (A-2), (F-2) y en general bodegas y edificios industriales no comprendidos en el numeral J.3.3.1.1, literal (b).

J.3.3.2 — Clasificación de las edificaciones en una categoría de riesgo

Toda edificación debe clasificarse en una de las categorías de riesgo definidas en J.3.3.1. Dependiendo del grupo de uso de la edificación bajo estudio, esta clasificación se hace en función del área construida, de acuerdo con la tabla J.3.3.-1, o en función del potencial combustible, de acuerdo con la tabla J.3.3.-2, estimado con base en las especificaciones contenidas en los numerales J.3.4.2 y J.3.4.3.

Tabla J.3.3-1 — Categorización de las edificaciones para efectos de resistencia contra el fuego de acuerdo con su uso, área construida, y número de pisos.
Grupos y subgrupos de ocupaciónÁrea total construida, AT m²Número de pisos — 1Número de pisos — 2Número de pisos — 3Número de pisos — 4Número de pisos — 5Número de pisos — 6Número de pisos — ≥ 7
(C-1)AT > 1500IIIIIIIIIIIIII
AT < 1500IIIIIIIIIIIIIIII
(C-2)AT > 500IIIIIIII
AT < 500IIIIII
(E)Sin límiteIIIIIIIIIIIIIIII
(I-2), (I-4)AT > 1000IIIIIIIIIII
500 < AT < 1000IIIIIIIIIIIII
AT < 500IIIIIIIIIIIIIIII
(I-3)AT > 1000IIIIIIIII
AT < 1000IIIIIIIIII
(L-1), (L-2), (L-3), (L-4)AT > 1000IIIIIIII
(L-5), (I-1), (I-5)500 < AT < 1000IIIIIIIII
AT < 500IIIIIIIIIIIII
(R-1), (R-2)Unidades > 140 m²IIIII
Unidades ≤ 140 m²IIIIIIII
(R-3)AT > 5000IIIIIIIIII
AT < 5000IIIIIIIIIIII

Notas: (1). En edificios para vivienda, el límite de 140 m² por unidad corresponde al promedio aritmético de las áreas de todas las unidades, sin tener en cuenta las zonas comunes.

Tabla J.3.3-2 — Categorización de las edificaciones para efectos de resistencia contra el fuego de acuerdo con su uso, densidad de carga combustible y el número de pisos
Grupos de ocupación de las edificacionesPotencial combustible Cc (MJ / m²)Requieren protección — Número de pisos — 1Requieren protección — Número de pisos — 2Requieren protección — Número de pisos — 3Requieren protección — Número de pisos — 4Requieren protección — Número de pisos — ≥ 5
(A-1), (A-2)CC > 8 000IIIIIII
4 000 < CC < 8 000IIIIIIIII
CC < 4 000IIIIIIIIIIII
(F-1), (F-2)CC > 8 000IIIII
4 000 < CC < 8 000IIIIIII
2 000 < CC < 4 000IIIIIIIII
CC < 2 000IIIIIIIIIII
(P)CC > 8 000IIIII
4 000 < CC < 8 000IIIIII
CC < 4 000IIIIIIIII

NOTA: 1 MJ = 0,28 kW/h = 0,239 Mcal

J.3.3.3 — Edificaciones que no requieren cuantificación de la resistencia contra el fuego

Las edificaciones cuyas características las eximen del requisito de la cuantificación de su resistencia contra el fuego se listan a continuación. Independientemente de esta excepción, toda estructura está sujeta a las especificaciones para detección y extinción de incendios dadas en el Capítulo J.4.

J.3.3.3.1

Edificaciones clasificadas en el grupo de ocupación C (Comercial), de acuerdo con J.1.1.2, que no tengan más de dos (2) pisos y cuya área construida no exceda 500 m² por piso.

J.3.3.3.2

Edificaciones clasificadas en el subgrupo de ocupación I-3 (Educación), que tengan un solo piso y cuya área construida no exceda 1 200 m².

J.3.3.3.3

Edificaciones clasificadas en los subgrupos de ocupación R-1 y R-2 (Residencial), que no tengan más de tres (3) pisos, independientemente de la magnitud del área construida.

J.3.3.3.4

Edificaciones clasificadas en el grupo de ocupación E (Especial), que no tengan más de dos (2) pisos

J.3.3.3.5

Edificios para estacionamiento que no tengan cerramiento en por lo menos el 40 % de:

  • a) Dos (2) de sus fachadas, para edificios con menos de 3 000 m² de área construida.
  • b) Tres (3) de sus fachadas para edificios con área construida entre 3 000 m² y 3 750 m².

J.3.3.3.6

Edificaciones clasificadas en el grupo de ocupación F (Fabril e industrial), que no contengan materiales explosivos o inflamables, que no tengan más de dos (2) pisos y cuya área construida no exceda 1 000 m² por piso.

J.3.3.3.7

Edificaciones clasificadas en el grupo de ocupación F (Fabril e industrial), que tengan un solo piso y con espacios vacíos de más de 10 metros a todo su alrededor, independientemente de la magnitud del área construida.

J.3.3.3.8

Edificaciones con estructuras de material incombustible y que tienen una densidad de carga combustible de 250 MJ/m² o menos, independientemente de su uso y altura.

J.3.3.3.9

Edificaciones clasificadas en el grupo de ocupación T (Temporal y misceláneo), cuando su uso sea estrictamente temporal.

J.3.3.3.10

Las áreas máximas construidas para clasificar las edificaciones que no requieren cuantificación de la resistencia contra el fuego según los numerales J.3.3.3.1 a J.3.3.3.6, podrán aumentarse para edificios adyacentes a calles o espacios libres de más de 6.0 m de ancho, en los porcentajes del área construida presentados en la tabla J.3.3-3 por cada metro en exceso de 6. La consideración de espacios libres no incluye lotes vacantes que puedan alojar construcciones futuras.

Tabla J.3.3-3 — Porcentajes de incremento de área máxima para clasificación de edificaciones que no requieren cuantificación de la resistencia contra el fuego.
Calles o espacios libresIncremento
Adyacentes en 2 lados4%
Adyacentes en 3 lados8%
Adyacentes en 4 lados16%

J.3.3.3.11

Los recintos de edificios con aberturas en por lo menos dos de sus muros, que representen más del 50% del área total de dichos muros no requieren protección especial contra el fuego.

J.3.3.3.12

Las estructuras de cubierta de material incombustible que estén a una altura sobre el piso de 7.5m o más.

J.3.3.3.13

Cuando se trate de edificios de uso mixto, se debe considerar siempre la altura total del edificio analizado y no solamente la altura destinada a un uso particular.

  • (a) Cuando un edificio sea de uso mixto, pero los sectores de distinto uso estén separados en planta, se aplicarán las respectivas tablas por separado para cada uno de dichos sectores y por lo tanto podrá tener distintos estándares en cada sector.
  • (b) Cuando el edificio esté destinado a distintos usos y según la aplicación de cada uno por separado resulten estándares diferentes y no haya separación en planta para los sectores de distintos usos, se deberá satisfacer siempre el estándar más exigente.

J.3.4 — Determinación de la resistencia requerida contra fuego

J.3.4.1 — Potencial combustible

El potencial combustible, o carga de fuego, se determinará sumando en los recintos el producto de la masa de cada objeto, según el uso previsto de la estructura, por el poder calorífico del respectivo material. Se expresará en términos de energía por unidad de área de piso.

J.3.4.1.1

Alternativamente, el potencial combustible se podrá expresar en términos de masa equivalente de la madera por unidad de área de piso. La conversión se hará con base en que 1 kg de madera tiene un poder calorífico de 18 MJ.

J.3.4.2

En ausencia de datos analíticos o experimentales sobre los materiales del proyecto, para el cálculo del potencial combustible el diseñador puede referirse a los valores consignados en las tablas J.3.4-1 y J.3.4-2.

Tabla J.3.4-1 — Potencial combustible estimado para materiales distribuidos por unidad de área
MaterialMJ/m²MaterialMJ/m²
Abonos artificiales9.56Aceites en tambores1975.50
Acumuladores47.80Algodón de fardos71.70
Alimentos47.80Alquitrán de hulla191.20
Aparatos eléctricos9.56Archivos de documentos95.60
Artículo de odontología19.12Artículos de madera71.70
Asfalto191.20Autos, partes9.56
Azúcar478.00Barnices y afines143.40
Bobinas de madera28.68Bolsas de fibra sintética1434.00
Bolsas de papel717.00Bolsas de yute43.02
Cables en bobinas de madera35.85Café167.30
Canastos de mimbre9.56Cáñamo71.70
Carbón597.50Cartón en hojas apiladas239.00
Cartón impregnado119.50Cartón, objetos de23.90
Cartón, ondulado71.70Caucho en bruto1 625.20
Caucho, espuma de143.40Caucho, objetos de286.80
Celuloide191.20Ceras191.20
Ceras para pisos286.80Cereales en bolsas382.40
Cereales en silos764.80Chocolate191.20
Cigarrillos143.90Colas, pegantes191.20
Colchones28.68Corcho47.80
Cordelería35.85Cosmética, artículos de28.68
Crin animal35.85Cuero95.60
Cuero sintético95.60Cuero sintético95.60
Cuero, objetos de35.85De95.60
Decorados de teatros59.75Depósito de mercaderías23.90
Desechos de papeles en fardos119.50Desechos de madera143.90
Desechos de trapos191.20Desechos textiles47.80
Droguerías19.12Dulces47.80
Encajes y puntillas35.85Escobas23.90
Fibras de coco71.70Fieltro47.80
Flores Artificiales9.60Flores Artificiales9.56
Forrajes191.20Fósforos47.80
Fósforos47.80Gas licuado en cilindros de acero358.50
Grasas1075.50Harina en bolsas478.00
Harina en silos860.40Heno en gavillas59.80
Hilos de uso textil95.60Huevos9.60
Impresos en estanterías95.60impresos en paletas478.00
Juguetes47.80Lanas107.50
Leche en polvo597.50Lencería, ropas35.85
Libros119.50Lino71.70
Madera en bruto358.50Madera laminada239.00
Madera, viruta en silos119.50Malta en silos764.80
Manteca239.00Material de construcción47.80
Material de equipos de oficina47.80Material eléctrico19.12
Materias Sintéticas19.10Materias sintéticas en bruto334.60
Materias sintéticas en espuma71.70Materias sintéticas, objetos de47.80
Medicamentos19.12Melaza de toneles286.80
Muebles47.80Negro humo en bolsas71.70
Nitratos4.78Nitrocelulosa en toneles59.75
Paja71.70Papel en bobinas apiladas573.60
Papel en hojas apiladas478.00Papel, objetos de59.80
Pastas alimenticias95.60Perlines59.80
Pieles71.70Placas de madera aglomerada382.40
Productos de lejías28.70Productos químicos mezclados47.80
Puertas de madera100.40Puertas en material sintético239.00
Radios, aparatos de12.00Recipientes de material plástico40.60
Refrigeradores19.10Resinas sintéticas en barriles239.00
Resinas sintéticas en placas191.20Revestimientos orgánicos de suelos382.40
Solventes191.20Tabaco en bruto95.60
Tabaco manufacturado119.50Tapices119.50
Telas de lino47.80Telas y tejidos59.80
Televisores12.00Vendas47.80
Ventanas de material plástico19.10Ventanas de madera19.10
Vestimentas23.90
Tabla J.3.4-2 — Potencial combustible estimado para materiales por unidad de masa
MaterialMJ/kgMaterialMJ/kg
Aceites2.2 – 2.4Acetaldehído1.4
Acetamida1.2Acetato de Amilo1.9
Acetileno2.9Acetona1.7
Ácido acético0.96Ácido benzoico1.4
Ácido cítrico1.4Acroleína1.7
Acumuladores de auto (batería)2.4Albúmina vegetal1.4
Alcohol amílico2.4Alcohol etílico1.4
Algodón0.96Almidón0.96
Anilina2.1Antraceno2.4
Antracita1.9Bencilo1.9
Bencina2.4Benzol2.4
Blanco de ballena2.4Bobina de cable por metro71.7
Butano2.6Butanol1.9
Cable0.2Cable por metro0.3
Cacao en polvo0.96Café0.96
Calcio0.24Carbón de madera1.7
Carbono1.9Carburo de alúmina0.96
Carburo de Calcio 80 %0.96Cartón0.96
Cartón impregnado1.2Caucho2.4
Celuloide0.96Cereales0.96
Chocolate1.4Ciclohexano2.6
Cidoexanol1.9Cloruro de polivinilo P.V.C.1.2
Corcho0.96Crisol1.4
Cuero1.2Dietilamina2.4
Dietilcetona1.9Difenil2.4
Dipentano2.6Epocita1.9
Espíritu de vino1.9Estearina2.4
Etano2.9Éter amílico2.4
Éter etilénico1.9Extracto de malta1.9
Fenil1.9Fibras artificiales0.96
Fibras naturales (madejas-0.96Fósforo1.4
Gasoil2.4Glicerina0.96
Grasas2.4Hametileno2.6
Harina0.96Heno0.96
Heptano2.6Hexano2.6
Hidrógeno8.1Hidruro de magnesio0.96
Hulla1.9Lana comprimida1.2
Leche en polvo0.96Libros y carpetas0.96
Lignito1.2Lino0.96
Maderas1.1Magnesio1.4
Malta, maíz0.96Materiales sintéticos0.96
Metano2.9Metanol1.2
Monóxido de carbono0.5Nueces, avellanas0.96
Octano2.6P.V.C.1.2
Paja0.96Paneles de madera1.05
Papel0.96Parafina2.6
Pentano2.9Pescado seco0.7
Petróleo2.4Poliamida1.7
Policarbonato1.7Poliéster1.4
Polietileno2.6Poliuretano1.4
Polivinilo acetato1.2Propano2.6
Resina de urea0.7Resinas1.4
Resinas sintéticas2.4Seda1.2
Sodio0.5Sulfuro de carbono0.7
Tabaco0.96Te0.96
Tetranidrobenzol2.6Tuluol2.4
Turba1.4Urea0.5
Vestimentas0.96-1.2

J.3.4.3

Los elementos estructurales y demás elementos de la construcción deberán tener como mínimo las resistencias al fuego normalizado exigidas en la tabla J.3.4-3. Se exceptúan de esta exigencia los contenidos en recintos que cumplan las condiciones estipuladas en el numeral J.3.3.3.

Tabla J.3.4-3 — Resistencia requerida al fuego normalizado NTC 1480 (ISO 834), en horas, de elementos de una edificación.
Elementos de la construcciónCategoría según la clasificación dada en J.3.3.1 — ICategoría según la clasificación dada en J.3.3.1 — IICategoría según la clasificación dada en J.3.3.1 — III
Muros Cortafuego32 ½2
Muros de cerramiento de escaleras, ascensores, buitrones, ductos para basuras y corredores de evacuación221 ½
Muros divisorios entre unidades21 ½1
Muros interiores no portantes½¼-
Columnas, vigas, viguetas, losas, y muros portantes de cualquier material, y estructuras metálicas en celosía21 ½1
Cubiertas11½
Escaleras interiores no encerradas con muros21½1

J.3.4.3.1

En caso necesario, para garantizar la resistencia requerida al fuego, podrán utilizarse recubrimientos resistentes adicionales, avalados por entidades de reconocida autoridad y aprobados por la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes.

J.3.4.3.2

Si a un mismo elemento le correspondieren dos o más resistencias al fuego, por cumplir diversas funciones a la vez, deberá siempre satisfacerse la mayor de las exigencias.

J.3.4.3.3

Las resistencias al fuego que se indican para los muros de cerramiento de ascensores en la tabla J.3.4-3 son obligatorios sólo si el ascensor circula por el interior de una caja cerrada por sus cuatro costados. Las puertas de acceso al ascensor estarán exentas de exigencia al fuego, pero serán de materiales no combustibles, tal como se definen en J.3.2.

J.3.4.3.4

Las resistencias al fuego que se indican para elementos portantes verticales, horizontales o de escaleras en la tabla J.3.4-3, no deben exigirse para aquellos elementos estructurales verticales, horizontales o de escaleras que, por su ubicación en el edificio, queden protegidos de la acción del fuego por otro elemento, que se interponga entre ellos y el fuego. En este caso el elemento interpuesto como pantalla deberá tener, por lo menos, la resistencia al fuego exigida en la tabla J.3.4-3 para el elemento protegido, con excepción de los ingresos a las escaleras exteriores, en las cuales no se exige interponer elemento alguno entre la escalera y el edificio.

J.3.4.3.5

Las resistencias al fuego que se indican para los muros no portantes y divisiones en la tabla J.3.4-3, deben exigirse sólo cuando dichos elementos separan de piso a techo, recintos contiguos, dentro de una unidad y no contienen puertas o divisiones de vidrio.

J.3.4.3.6

Para muros perimetrales se exigirá el cumplimiento de la resistencia al fuego que corresponda, según la tabla J.3.4-3, ya se trate de elementos portantes o no, cualquiera que sea el destino de la edificación. Las divisiones de vidrio, los antepechos y dinteles no estructurales, estarán exentos de exigencias de resistencia al fuego.

J.3.4.3.7

Los elementos portantes con 20° o más grados de inclinación respecto de la vertical, serán considerados como elementos portantes horizontales para establecer su resistencia al fuego.

J.3.4.3.8

Las escaleras que comunican solamente dos pisos dentro de una misma unidad estarán exentas de exigencias de resistencia al fuego.

J.3.5 — Evaluación de la provisión de resistencia contra fuego en elementos de edificaciones

La resistencia de los elementos estructurales y de compartimentación de las edificaciones se expresa en unidades de tiempo en función del concepto de tiempo equivalente, o tiempo que tarda un elemento determinado en alcanzar, en una prueba normalizada de incendio, el máximo calentamiento que experimentaría en un incendio real. El tiempo equivalente de un elemento podrá determinarse experimental o analíticamente para el fuego normalizado estipulado en la norma NTC 1480 (ISO 834). Alternativamente se puede utilizar la norma NFPA 259 – Método de prueba normalizado para el potencial de calor de materiales de construcción. La determinación experimental se hará por medio de ensayos ajustados a la norma ASTM E119.

Si se opta por la determinación analítica ésta se hará siguiendo un procedimiento racional de cálculo que incluya el potencial combustible, el área de piso, la superficie total expuesta, el área de ventilación, la altura de los muros, sus propiedades conductoras y demás factores pertinentes. Dicho procedimiento deberá ser avalado por la Comisión Asesora Permanente para el Régimen de Construcciones Sismo Resistentes.

Alternativamente, la resistencia de elementos puede determinarse con base en el contenido de los numerales J.3.5.1 a J.3.5.4.

J.3.5.1 — Elementos restringidos

Todo elemento estructural o no estructural debe considerarse sin restricción a la expansión térmica, a menos que el Diseñador de los elementos estructurales o el Diseñador de los elementos no estructurales, según sea el caso, demuestre que los elementos diseñados pueden considerarse restringidos a expansión térmica. Dicha demostración debe ser avalada por la Comisión Permanente Asesora del Régimen de Construcciones Sismo Resistentes. Para que un elemento no estructural se considere como barrera corta fuego, debe garantizar la resistencia requerida en J.3.4.3, las dilataciones con respecto a la estructura, deben rellenarse con sellos o materiales resistentes al fuego.

J.3.5.2 — Elementos de concreto

Para proveer elementos de concreto de una edificación con las resistencias al fuego normalizado especificadas en el numeral J.3.4.3 pueden seguirse las guías establecidas al respecto en documentos de reconocida autoridad, tales como los ofrecidos por el Comité 216 del American Concrete Institute, ACI (Guide for Determining the fire endurance of concrete elements), u otras publicaciones similares.

J.3.5.2.1

Las columnas de concreto que requieran resistencias al fuego iguales o superiores a una (1) hora deben tener dimensiones que cumplan con los mínimos establecidos en la tabla J.3.5-1

Tabla J.3.5-1 — Dimensión mínima de columnas de concreto, en mm, para resistencias iguales o mayores a una (1) hora.
Tipo de agregadoResistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 1 ½Resistencia al fuego en horas — 2 (1)Resistencia al fuego en horas — 3 (1)Resistencia al fuego en horas — 4 (2)
Silíceo200230250310360
Carbonato200230250300310
Liviano200220230270310

Notas:

  • 1. Las dimensiones en estas columnas de la tabla se podrán reducir a 200 mm para columnas rectangulares de concreto que tengan dos lados paralelos de al menos 950 mm de longitud cada uno.
  • 2. Las dimensiones en esta columna de la tabla se podrán reducir a 250 mm para columnas rectangulares de concreto que tengan dos lados paralelos al menos de 950 mm de longitud cada uno.

J.3.5.2.2

Los muros y las losas, incluyendo las de cubierta, de concreto que requieran resistencias al fuego igual o superior a una (1) hora deben tener espesores que cumplan con los mínimos establecidos en la tabla J.3.5-2

Tabla J.3.5-2 — Espesor mínimo de muros y losas de concreto, en mm, para resistencias iguales o mayores a una (1) hora
Tipo de agregadoResistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 1 ½Resistencia al fuego en horas — 2Resistencia al fuego en horas — 3Resistencia al fuego en horas — 4
Silíceo90110130160180
Carbonato80100120150170
Finos Livianos7080100120140
Gruesos Livianos608090110130

Nota: Para muros o losas aligerados con perforaciones de sección transversal constante en toda su longitud, el espesor se calcula dividiendo el área neta de la sección transversal del panel (área de la sección transversal menos el área de las perforaciones) entre su ancho.

J.3.5.2.3

Los elementos de concreto deben tener recubrimientos con espesores mínimos iguales o mayores que los que se especifican en las tablas J.3.5-3, J.3.5-4, J.3.5-5 y J.3.5-6, pero nunca menores que los especificados en el Título C.

Tabla J.3.5-3 — Recubrimiento mínimo de losas de concreto reforzado, en mm.
Tipo de agregadoResistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 1Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 1 ½Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 2Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 3Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 4Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 1Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 1 ½Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 2Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 3Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 4
Silíceo20202020202020303040
Carbonato20202020202020203030
Livianos20202020202020203030
Tabla J.3.5-4 — Recubrimiento mínimo de losas de concreto presforzado, en mm.
Tipo de agregadoResistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 1Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 1 ½Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 2Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 3Resistencia al fuego en horas — Expansión restringida — 4Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 1Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 1 ½Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 2Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 3Resistencia al fuego en horas — Expansión no restringida — 4
Silíceo20202020203040406070
Carbonato20202020203040405060
Livianos20202020203040405060
Tabla J.3.5-5 — Recubrimiento mínimo de vigas de concreto reforzado, en mm (1).
Tipo de agregadoAncho de viga, mm.Resistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 1 ½Resistencia al fuego en horas — 2Resistencia al fuego en horas — 3Resistencia al fuego en horas — 4
Expansión restringida1302020203030
1802020202020
≥ 2502020202020
Expansión no restringida130203030----
1802020204080
≥ 2502020203040

Nota: 1- Los espesores mínimos de recubrimientos para anchos intermedios de vigas, pueden determinarse por interpolación.

Tabla J.3.5-6 — Recubrimiento mínimo de vigas de concreto presforzado, en mm (1).
Tipo de restricciónAncho de viga, mm.Resistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 1 ½Resistencia al fuego en horas — 2 (1)Resistencia al fuego en horas — 3 (1)Resistencia al fuego en horas — 4 (2)
Expansión restringida2004040405070
≥ 3004040404050
Expansión no restringida200405060130-
≥ 3004040506080

Nota: 1- Los espesores mínimos de recubrimientos para anchos intermedios de vigas, pueden determinarse por interpolación.

J.3.5.3 — Elementos de mampostería

Para proveer muros de mampostería con las resistencias al fuego normalizado especificadas en el numeral J.3.4.3, debe estimarse la resistencia al fuego de la mampostería, especificada en la tabla J.3.5-7 o en la tabla J.3.5-8 en función de su espesor mínimo equivalente.

Tabla J.3.5-7 — Espesor mínimo equivalente, eE, de muros de mampostería de arcilla, en mm, en función de la resistencia al fuego en horas.
Tipo de unidadResistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 2Resistencia al fuego en horas — 3Resistencia al fuego en horas — 4
Maciza70100120150
Con perforaciones vacías6090110130
Con perforaciones rellenas80110140170
Tabla J.3.5-8 — Espesor mínimo equivalente, eE, de muros de mampostería de concreto, en mm, en función de la resistencia al fuego en horas.
Tipo de agregadoResistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 2Resistencia al fuego en horas — 3Resistencia al fuego en horas — 4
Pómez o escoria expansiva5080100120
Esquisto expansivo, arcilla o pizarra7090110130
Caliza, ceniza o esquisto expansivo70100130150
Grava silícea o calcárea70110130160

J.3.5.3.1

El espesor mínimo equivalente se calcula con base en la ecuación J.3.5-1.

eE = V / (L A)(J.3.5-1)

Donde:

SímboloSignificado
eE= espesor equivalente.
V= volumen de sólidos de una unidad de mampostería.
L= longitud de la unidad de mampostería.
A= altura de la unidad de mampostería

J.3.5.3.2

El volumen de sólidos puede calcularse midiendo el volumen de agua desplazado por la unidad de mampostería al sumergirse en un tanque de agua. Antes de la prueba, la unidad de mampostería se sumerge en agua por lo menos por 24 horas, se seca por un minuto sobre una rejilla y luego el agua superficial se remueve con un trapo húmedo. A los dos minutos la unidad se sumerge en el tanque y se mide cuidadosamente el volumen de agua desplazado, que representa el volumen de sólidos en la unidad.

J.3.5.4 — Elementos de acero estructural

Elementos de acero estructural sin ninguna protección no poseen resistencia contra fuego de más de 15 minutos y sólo son apropiados para uso en edificaciones o recintos que no requieren de protección contra el fuego, de acuerdo con el numeral J.3.3.3. Para resistencias mayores el acero debe proveerse con productos adheridos para protección contra el fuego.

J.3.5.4.1

Los productos adheridos para la protección contra el fuego de elementos de acero estructural deben aplicarse de acuerdo con las indicaciones del fabricante y estar avalados por instituciones reconocidas internacionalmente para tal efecto.

J.3.5.4.2

La resistencia contra el fuego de elementos de acero estructural también puede proveerse con recubrimiento de concreto vaciado en el sitio o con placas prefabricadas de concreto y puede calcularse mediante la ecuación J.3.5-2.

R = R0 (1 + 0.03H)(J.3.5-2)

Donde:

SímboloSignificado
R= resistencia al fuego, en minutos, en condiciones de equilibrio de humedad.
R0= resistencia al fuego, en minutos, sin contenido de humedad.
H= contenido de humedad, en porcentaje, de equilibrio del concreto, por volumen.

J.3.5.4.3

La resistencia al fuego, en minutos, R0, cuando el acero se protege con concreto que no tiene contenido de humedad se calcula mediante la ecuación J.3.5-3.

R0 = 14.74 (W / P)^0.7 + 0.552 (e^1.6 / kc^0.2) [1 + 6.085 × 10⁻⁵ ((Ta / dc) Cc e (L + e))^0.8](J.3.5-3)

Donde:

SímboloSignificado
W= peso promedio de la columna de acero estructural, por unidad de longitud (N/m).
P= perímetro calentado de la columna de acero (mm).
e= espesor del recubrimiento de concreto (mm).
kc^0.2= conductividad térmica del concreto a temperatura ambiente (J/h/m/°C).
Ta= capacidad térmica del acero de la columna = 46,975 x W (J/h/m/°C).
dc= densidad del concreto (kg./m³).
Cc= calor específico del concreto a temperatura ambiente (J/(N. °C))
L= dimensión interior de un lado del cajón cuadrado de concreto que protege la columna de acero (mm).

J.3.5.4.4

Cuando no se posean las propiedades térmicas del hormigón concreto que se usará en la obra, pueden usarse los valores especificados en la tabla J.3.5-9.

Tabla J.3.5-9 — Propiedades térmicas del concreto.
PropiedadPeso del concreto — NormalPeso del concreto — Liviano
Conductividad térmica, kc ., W/m/K1.6440.606
Calor específico Cc, J/kg./K837.4837.4
Densidad, dc, kg./m³2 4001 760
Contenido de humedad de equilibrio por unidad de volumen, H, %45

J.3.5.4.5

Cuando se utilizan elementos de acero estructural con secciones huecas rellenas de concreto, su capacidad estructural debe diseñarse de manera que la relación entre la carga aplicada a compresión y la resistencia a la compresión del elemento no exceda los valores especificados en la tabla J.3.5-10.

Tabla J.3.5-10 — Relación entre carga aplicada y resistencia a compresión.
Resistencia al fuego en horas — 1Resistencia al fuego en horas — 1½Resistencia al fuego en horas — 2
0.510.40.36

J.3.5.4.6

Cuando se utilizan elementos de acero estructural con secciones huecas rellenas de concreto, las paredes del tubo deben perforarse, como se ilustra en la figura J.3.5-1, para permitir el escape de gases calientes durante el evento de un fuego. Los agujeros no deben tener un diámetro inferior a 3.1 mm, ni superior a 13 mm, y deben estar separados a distancias que no excedan 500 mm. Para evitar la corrosión del tubo los agujeros deben sellarse con un material impermeable pero que se desprenda cuando se le someta a presión desde el interior.

Figura J.3.5-1 — Perforaciones de las secciones de acero huecas rellenas de concreto.
Figura J.3.5-1 — Perforaciones de las secciones de acero huecas rellenas de concreto. — página original del PDF