Tasa de Carbonización del CLT HILAM: calibración según normas internacionales
Una de las principales interrogantes en torno a la construcción con madera masiva es la resistencia al fuego, considerando que la madera es un material combustible.
Sin embargo, y como ya vimos en notas anteriores, la madera se quema a una velocidad predecible y controlada.
Actualmente se trabaja para actualizar el código chileno de cálculo de estructuras de madera masiva expuestas al fuego (prNCh3808) en el que participa activamente HILAM.
Hasta que no esté terminado, el código nacional permite tomar una referencia internacional, que para el caso de estructuras de madera expuestas al fuego las más avanzadas del mundo son la estadounidense (NDS-2018) y la europea (Eurocódigo 5).
En ambos códigos, el parámetro relevante es la tasa de carbonización, esto es, la profundidad del material que se carboniza a lo largo del tiempo bajo condiciones de incendio, generalmente expresada en milímetros o pulgadas por minuto o por hora.
Como el CLT está conformado por capas de madera que se encolan cruzadas, en la medida que se quema se van desprendiendo las capas producto de la perdida de resistencia del adhesivo, lo que se conoce como delaminación por fuego. El resultado es que el CLT tenga una velocidad de carbonización mayor a la de la madera sólida.
Tanto el código estadounidense NDS-2018 como el Eurocódigo 5, tienen tasas de carbonización que no necesariamente reflejan las mismas condiciones de fabricación que nuestro CLT. Para ello, nos propusimos calibrar estas “tasas de carbonización de entrada” para el CLT Hilam y así, permitir que ingenieros calculistas puedan determinar de manera más precisa y realista la tasa de carbonización equivalente de los paneles de CLT.
El primer paso fue conocer el comportamiento de nuestro producto, efectuamos varios ensayos de carbonización de paneles de CLT HILAM en el laboratorio IDIEM de la Universidad de Chile, de modo de obtener empíricamente la tasa de carbonización final de sus paneles. Se probaron diferentes configuraciones de paneles y dispuestos en posición horizontal y vertical.
Luego, mediante un proceso iterativo y aplicando las fórmulas y criterios de ambos códigos, se buscó la tasa de carbonización de entrada, que fuera consistente con los valores empíricos de los ensayos.
Resultado del cálculo de las tasas de carbonización de entrada para el CLT HILAM:
Para el código estadounidense (NDS 2018), recomendamos usar la siguiente tasa:
1,9 pulgadas/hora
Para el código europeo (Eurocódigo 5), recomendamos usar la siguiente tasa:
0,7 mm/minuto
El proceso detallado paso a paso del cálculo para los códigos estadounidense y europeo se explican en el siguiente documento: Ficha Técnica – Calibración tasa carbonización CLT
1.1 Calibración para USA
A continuación, se presenta la tasa de carbonización de entrada al usar la metodología estadounidense, de modo de obtener una carbonización equivalente de , para el mismo panel de CLT de 180 mm del ensayo.
Para obtener un valor de carbonización equivalente lo más cercana posible a lo ensayado, se itera la tasa de entrada hasta que llegamos al siguiente valor:
Con el cuál, se obtiene lo siguiente:
Por lo tanto, para usar la metodología estadounidense para el cálculo de la carbonización en paneles de CLT HILAM, la velocidad de entrada para calibración se debe ajustar desde a .
1.2 Calibración para Europa
A continuación, se presenta la tasa de carbonización de entrada a la metodología europea, de modo de obtener una carbonización equivalente de , para el mismo panel de CLT de 180mm del ensayo.
Para obtener un valor de carbonización equivalente lo más cercana posible a lo ensayado, se itera la tasa de entrada hasta que llegamos al siguiente valor:
Con el cuál, se obtiene lo siguiente:
Por lo tanto, para usar la metodología europea para el cálculo de la carbonización en paneles de CLT HILAM, la velocidad de entrada para calibración se debe ajustar desde 0,65 mm/minuto a 0,70 mm/minuto.
2 Conclusiones
Este documento transparenta los pasos realizados para poder entregar las tasas de entrada para el cálculo del carbonizado de paneles CLT HILAM, tanto para ser usado por normativa americana como europea.
Para el código estadounidense, usar: 1,9 pulgadas/hora
Para el código europeo, usar: 0,70 mm/minuto
