Alguns materials que s'utilitzen per a construir les estructures dels edificis no son combustibles, no obstant, cap d'ells es capaç de resistir satisfactòriament el foc d'un incendi. Les estructures metàl·liques, es dilaten i retorcen ràpidament en un incendi i la seva resistència mecànica decreix vertiginosament amb l'augment de la temperatura. El formigó armat, s'esquerda amb el calor i més encara quan es refreda ràpidament al ser mullat per l'aigua dels equips d'extinció d'incendis.
Per la seva banda la fusta es crema perquè és un material combustible, fonamentalment perquè està formada per lignina i cel·lulosa.
Aproximadament un 50% de la fusta és carboni, juntament amb altres proporcions d'hidrogen i oxigen. No obstant això, en contra del que se sol pensar, la fusta és un material que crema lentament i s'inflama amb dificultat.
- Escalfament
- Ignició
- Carbonització
En tot incendi en què hi hagi suficient aportació
energètica i d'oxigen per poder desenvolupar-se, la temperatura va augmentant
de forma progressiva, fent que la fusta perdi per evaporació, l'aigua lliure
o contingut d'humitat [1] de la fusta i amb això vagi assecant-se. En aquest
procés endotèrmic on el material es va escalfant fins arribar a temperatures de
100º C de temperatura. A partir d'aquest moment la temperatura segueix
creixent i es desenvolupen gasos pirolignosos, perquè la fusta s'oxida i
s'ennegreix. Quan s'arriba a una temperatura propera als 275º C (variable
segons les espècies), es produeix la ignició i la reacció passa a ser
exotèrmica , amb pèrdua important de material en forma de CO2 i volàtils
combustibles . S'ha de destacar el fet que la fusta necessita arribar a aquesta
temperatura a la seva superfície durant un cert temps, amb presència directa
de la flama perquè es produeixi la ignició. Sense la presència de la flama
caldria una temperatura superior als 400 º C durant un període de temps
superior.
A partir d'aquest punt, l'evolució de la combustió se situa en una franja ( zona de piròlisi ) que va avançant de manera constant cap a l'interior, en una situació gairebé isoterma cap als 400-500º C, consumint material que encara està intacte i convertint en carbó que va formant una capa exterior en tot el perímetre. Aquest procés s'anomena carbonització de la fusta i té una gran importància en el comportament de la fusta davant del foc.
La carbonització de la fusta
El carbó és un material molt porós, de baixa densitat, amb una calor específic menor que la fusta i una conductivitat quatre vegades menor, sent unes sis vegades més aïllant que el material original. A causa d'aquestes característiques, la velocitat de carbonització és constant i les propietats físico mecàniques de l'interior de la peça de fusta afectada es manté relativament intactes .
Bigues de fusta en el sostre d'un habitatge, afectades per un incendi
Bigues de fusta en el sostre d'un edifici d'ús públic, afectades per un incendi
A causa d'aquest principi elemental, la comprovació de la capacitat portant d'un element estructural de fusta, que realitzen totes les normatives internacionals de construcció, es basa en obtenir una secció eficaç de càlcul tenint en compte la carbonatació de la fusta. La secció eficaç és la secció necessària per resistir les accions a què va ser sotmesa una estructura i per això serveix per poder peritar o avaluar una estructura afectada per un incendi. Amb la secció eficaç més una profunditat eficaç de carbonatació es dissenyen, dimensionen i calculen totes les estructures de fusta, ja que la profunditat de carbonització és la que va a garantir l'estabilitat al foc d'un element estructural en cas d'incendi .
La normativa a aplicar, a l'Estat Espanyol , és el Codi Tècnic de l'Edificació [2] - CTE -, que en l'apartat E2.1, de l' annex SI-I de resistència al foc de la fusta, del document bàsic DB SI, de seguretat en cas d'incendi, estableix el següent :
La comprobación de la capacidad portante de un elemento estructural de madera se realiza por los métodos establecidos en DB SE-M, teniendo en cuenta las reglas simplificadas para el análisis de elementos establecidos en E.3, y considerando:
a) una sección reducida de madera, obtenida eliminando de la sección inicial la profundidad eficaz de carbonización, def, en las caras expuestas, alcanzada durante el periodo de tiempo considerado;
def = dchar,n + k0 · d0
dchar,n =profundidad carbonizada nominal de cálculo
d0= de valor igual a 7 mm.
k0 = de valor igual a 1 para un tiempo, t, mayor o igual a 20 minutos y t/20 para tiempos inferiores,en el caso de superficies no protegidas o superficies protegidas cuyo tiempo del inicide la carbonización, tch, sea menor o igual que 20 minutos. Para superficies protegidas cuyo tiempo del inicio de la carbonización, tch, sea mayor que 20 minutos se considerarà que k0 varía linealmente desde cero hasta uno durante el intervalo de tiempo comprendido entre cero y tch, siendo constante e igual a uno a partir de dicho punto.
[1] Es diu contingut d'humitat de la fusta a la massa d'aigua continguda a la fusta, expressada en percentatge respecte a la seva massa anhidra. (Definició de l'annex A del document bàsic DB SE-M del Codi Tècnic de Edificación.-CTE-).
[2] Abans de l'entrada en vigor del Codi Tècnic de l'Edificiació la normativa aplicable a Espanya per al càlcul d'estructura de fusta era l'Eurocodi n º 7. Els Eurocodis són un conjunt de normes europees experimentals. Des de l'any 1998 es van anar reconvertint de normes Europees Experimentals a normes Europees finalitzant l'any 2006. Des de l'any 2006 la normativa aplicable a Espanya és el CTE.
[2] Abans de l'entrada en vigor del Codi Tècnic de l'Edificiació la normativa aplicable a Espanya per al càlcul d'estructura de fusta era l'Eurocodi n º 7. Els Eurocodis són un conjunt de normes europees experimentals. Des de l'any 1998 es van anar reconvertint de normes Europees Experimentals a normes Europees finalitzant l'any 2006. Des de l'any 2006 la normativa aplicable a Espanya és el CTE.
