Respuesta mecánica del concreto simple y armado de 210 ante el choque térmico sometido a cambios súbitos de temperatura

Abstract

La respuesta mecánica del concreto sometido a incendio disminuye progresivamente a medida que aumenta la temperatura, esta disminución se incrementa aún más cuando el enfriamiento del concreto ocurre por choque térmico, puesto que, la sección del concreto se somete a una alternación de estados de compresión-tensión provocados por el calentamiento y enfriamiento súbito de temperatura. Por ello en esta investigación se sometieron muestras de concreto a un proceso de incineración denominado ciclo térmico de ensayo (CTE) que consto de 4 etapas: calentamiento, fuego estándar, enfriamiento y templanza térmica. La etapa de calentamiento fue donde se suministró calor a las muestras siguiendo un comportamiento logarítmico de la curva de fuego estándar ISO 834; la etapa de fuego estándar supone alcanzar un punto de control “S” de dicha curva, mientras que, en la etapa de enfriamiento mitad de las muestras se enfriaron a temperatura ambiente (TA) y la otra mitad con choque térmico (CT) siguiendo los lineamientos de la norma ASTM E119, finalmente la templanza térmica supuso el fin del CTE con el equilibrio térmico en la sección a acusa de los dos tipos de enfriamiento. Los ensayos para evaluar la respuesta mecánica se hicieron un vez acabado el CTE y se evidenció que el tipo de enfriamiento afecta directamente a la resistencia residual del concreto, puesto que, la resistencia a compresión en muestras enfriadas con choque térmico (P-CT) disminuyó un 7, 22, 18, 11 y 10% más que las muestras enfriadas al ambiente (P-TA) para temperaturas de 600, 700, 800, 900 y 1000°C, así mismo, el momento último residual de las vigas enfriadas con choque térmico (V-CT) disminuyó un 4, 11, 16 y 15% más que las vigas enfriadas a temperatura ambiente (V-TA) para temperaturas de 700°, 800°, 900° y 1000° respectivamente. Además, se determinó que el concreto a compresión solo puede resistir temperaturas por debajo de los 575°C, mientras que, para el caso de vigas, el concreto armado deja de comportarse estructuralmente a temperaturas mayores de 750°C debido a que el calor alcanza el eje del refuerzo de acero.

The mechanical response of concrete subjected to fire progressively decreases as the temperature increases, this decrease increases even more when the cooling of the concrete occurs by thermal shock, since the concrete section is subjected to an alternation of compression-tension states caused by sudden heating and cooling of temperature. Therefore, in this investigation, concrete samples were subjected to an incineration process called thermal test cycle (CTE) which consisted of 4 stages: heating, standard fire, cooling and thermal tempering. The heating stage was where heat was supplied to the samples following a logarithmic behavior of the ISO 834 standard fire curve; The standard fire stage involves reaching a control point “S” of said curve, while in the cooling stage half of the samples were cooled to room temperature (TA) and the other half with thermal shock (CT) following the guidelines of the ASTM E119 standard, finally thermal tempering meant the end of the CTE with thermal equilibrium in the section after both types of cooling. The tests to evaluate the mechanical response were performed once the CTE was finished and it was evident that the type of cooling directly affects the residual strength of the concrete, since the compressive strength in samples cooled with thermal shock (P-CT) decreased by 7, 22, 18, 11 and 10% more than the samples cooled at room temperature (P-TA) for temperatures of 600, 700, 800, 900 and 1000 ° C, likewise, the ultimate residual moment of the beams cooled with thermal shock (V-CT) decreased by 4, 11, 16 and 15% more than the beams cooled at room temperature (VTA) for temperatures of 700 °, 800 °, 900 ° and 1000 ° respectively. Furthermore, it was determined that compression concrete can only withstand temperatures below 575°C, while, in the case of beams, reinforced concrete stops behaving structurally at temperatures greater than 750°C because the heat reaches the axis of the steel reinforcement.