Reinforced concrete
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Vol. 11, Nº 1, Lima, enero-junio 2021, pp. 203-216
ISSN Versión Impresa: 2221-7770; ISSN Versión Electrónica: 2519-5700
REVIEW ARTICLE / ARTÍCULO DE REVISIÓN
EFFECTS OF FIRE ON THE STRENGTH OF
REINFORCED CONCRETE STRUCTURAL
ELEMENTS: A LITERARY REVIEW
EFECTOS DEL FUEGO SOBRE LA RESISTENCIA
DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE HORMIGÓN
ARMADO: UNA REVISION DE LITERATURA
Estefany Ramos Cisneros1; Luis Marquina-Irigoin1; Sócrates Muñoz, Pérez1,*; Kevin
Jiménez-Carranza1; Ángel Quispe-Rinza1 & Lucas Hurtado-Pérez1
1 Universidad Señor de Sipan, Lambayeque, Perú.
rcisnerosestefa@crece.uss.edu.pe/mirigoinluisant@crece.uss.edu.pe/msocrates@crece.uss.
edu.pe/jcarranzakevin@crece.uss.edu.pe/qrinzaangel@crece.uss.edu.pe/ hperezlucasarno@
crece.uss.edu.pe/
* Corresponding Author: msocrates@crece.uss.edu.pe
Estefany Ramos Cisneros:https://orcid.org/0000-0003-3292-5596
Luis Marquina Irigoin: https://orcid.org/0000-0002-4162-7980
Sócrates Muñoz, Pérez: https://orcid.org/0000-0003-3182-8735
Kevin Jiménez Carranza: https://orcid.org/0000-0001-5038-2041
Ángel Quispe Rinza: https://orcid.org/0000-0002-2300-8852
Lucas Hurtado Pérez: https://orcid.org/0000-0001-5798-2402
ABSTRACT
doi:10.31381/paideia.v11i1.3801
The objective of this document is to carry out a systematic review of the
effects that re has on the mechanical and thermal properties of reinforced
concrete structures. The re in the structure causes the temperature of the
concrete surface to increase, thus reducing its resistance to compression,
bending and elastic modulus. Although concrete has a poorer conductor than
steel, the constant high temperature on the surface causes gradual heating in
its inner layer. As a building material, concrete is widely used due to its high
resistance to re, it is essential to withstand one of the most severe disasters
that a structure can withstand in its life. The objective of this document is to
carry out a systematic review of the effects that re has on the mechanical and
thermal properties of reinforced concrete structures. A systematic review was
applied to 50 articles published in a database indexed between the years 2011
http://revistas.urp.edu.pe/index.php/Paideia
Ramos et al.
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and 2021 were reviewed, distributed as follows: 28 in Scopus, nine in Web of
Science, eight in Scielo, three in ScienceDirect and two in EBSCO, referring to
concrete resistant to re, high temperatures, mechanical properties and thermal
conductivity. In order to understand the impact that re has on the resistance of
reinforced concrete structural elements, the results of studies carried out in the
eld were presented. It is concluded that the main effects of re on reinforced
concrete were: 1) decrease in the adhesion between concrete and steel, 2)
concrete breakage and, 3) reduction of concrete and steel resistance.
Keywords: Effect of re on reinforced concrete – mechanical properties of
reinforced concrete – thermal conductivity
RESUMEN
El presente documento tiene como objetivo realizar una revisión sistemática
de los efectos que tiene el fuego en las propiedades mecánicas y térmicas
de las estructuras de hormigón armado. El fuego en la estructura hace que
aumente la temperatura de la supercie del hormigón, reduciendo así su
resistencia a la compresión, exión y el módulo elástico. Aunque el hormigón
tiene un conductor más pobre que el acero, la alta temperatura constante en la
supercie provoca el calentamiento gradual en su capa interior. Como material
de construcción, el hormigón se usa ampliamente debido a su alta resistencia
al fuego, es esencial para resistir uno de los desastres más severos que una
estructura puede soportar en su vida. Se aplicó una revisión sistemática de 50
artículos publicados en base de datos indexadas entre los años 2011 y 2021,
distribuidos de la siguiente manera: 28 en Scopus, nueve en Web of Science,
ocho en Scielo, tres en ScienceDirect y dos en EBSCO, referentes al hormigón
resistente al fuego, temperaturas altas, propiedades mecánicas y conductividad
térmica. Para poder comprender el impacto que tiene el fuego en la resistencia
de elementos estructurales de hormigón armado se presentaron los resultados
de estudios elaborados en el ámbito. Se concluye que los principales efectos del
fuego sobre el hormigón armado fueron: 1) disminución en la adherencia entre
el hormigón y el acero, 2) rotura del hormigón, y 3) reducción de la resistencia
del hormigón y el acero.
Palabras claves: conductividad térmica – efecto del fuego en el hormigón
armado – propiedades mecánicas del hormigón armado
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INTRODUCCIÓN
El hormigón es un excelente mate-
rial de construcción con buena dura-
bilidad y actúa como una capa protec-
tora ecaz para proteger el refuerzo de
entorno dañino; está inuenciado por
el tipo de cemento, el tipo de agrega-
do, la naturaleza de los aditivos pre-
sentes y contenido de agua (Anand et
al., 2016).
El fuego es uno de los riesgos
más comunes que puede soportar
una estructura de hormigón armado
durante su vida útil. Hay dos aspectos
diferentes de la seguridad estructural
contra incendios. Primero, el edicio
debe resistir el fuego dentro de la
duración especicada; el segundo
aspecto es reutilizar el edicio después
de haber estado expuesto al fuego
(Lakhani & Ožbolt, 2019; Abdul et al.,
2019).
El hormigón es un material que
resiste al fuego, pero cuando está ex-
puesto a altas temperaturas las pro-
piedades químicas, físicas y mecáni-
cas del hormigón cambian. El fuego es
uno de los mayores peligros, reduce la
estabilidad y la durabilidad de la es-
tructura de hormigón. La estructura
de hormigón armado con acero mues-
tra un mejor comportamiento frente al
fuego que la estructura de acero puro,
esto se debe a que el hormigón protege
el acero interno (Albuquerque & Silva,
2013; Han et al., 2015).
Es fundamental conocer las pro-
piedades de los diversos materiales
empleados en la construcción a altas
temperaturas, ya que pueden pro-
vocar el colapso del edicio si no se
controlan adecuadamente. Utilizando
varios tipos de combustibles, inclui-
dos arbustos secos, gasolina, combus-
tibles líquidos, etc., el fuego puede ser
diseñado para destruir o causar daños
y representa uno de los peligros más
probables que puede experimentar
una estructura durante su ciclo de
vida (Quiel et al., 2020).
Dado que las unidades horizontales
(vigas y losas) cercanas al techo
son más susceptibles a los efectos
de convección y llamas que las
unidades verticales, las unidades
horizontales pueden verse atenuadas
por la resistencia inducida por la
temperatura durante todo el incendio
(Agrawal & Kodur, 2020).
El comportamiento del hormigón
armado a altas temperaturas es dife-
rente al de las condiciones ambienta-
les, lo que se debe principalmente a la
disminución gradual de la resistencia
del material cuando incrementa la
temperatura. Además, al aumentar la
presión del poro y la tensión térmica
desigual provocan desconchado del
hormigón (Kumar et al., 2013; Kumar
& Agarwal, 2020).
El fuego afecta gran parte de la
estructura reforzada con acero. Los
más importantes son la duración
de la carga térmica, el contenido de
humedad del hormigón, el tipo de
árido y la composición mineral. Los
efectos del fuego en cada parte de las
estructuras reforzadas con acero que
soportan cargas son sujeto a una gran
cantidad de inuencias (Rozsypalova
et al., 2017; Tutikian et al., 2020).
Cuando la estructura se expone
al fuego, la temperatura aumentará,
sus características de los materiales
Ramos et al.
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cambiarán tanto mecánicas y térmicas
que componen la estructura. Estos
cambios conducirán a la pérdida
de resistencia, adherencia entre el
cemento y el agregado, así como al
agrietamiento y pelado, lo que puede
ocasionar un colapso parcial o total,
por lo que debe ser considerado en la
etapa de diseño (Gil et al., 2018).
En las estructuras de hormigón ar-
mado, sus elementos se dañan cuan-
do se exponen a altas temperaturas y
sufren cambios físicos y químicos. Las
propiedades más inuyentes en ba-
rras de refuerzo son: la resistencia a
la compresión, tracción y el módulo de
elasticidad (Gernay, 2019).
Las altas temperaturas dañan
al hormigón, el mecanismo de
sujetar por fricción se debilita, por
lo tanto, se reduce la resistencia
al desprendimiento de la barra de
acero, dado que la resistencia a la
tracción y compresión son parámetros
muy importantes para analizar el
rendimiento de la junta, y dado que
la resistencia a la tracción afecta la
fricción, este mecanismo se debilitará
cuando se reduzca la resistencia
(Jerônimo et al., 2020).
El hormigón actúa como barrera
térmica, reduciendo el ujo de calor
al acero, en comparación con otros
materiales, el hormigón tiene mejores
propiedades térmicas, como baja con-
ductividad térmica y alto calor especí-
co, lo que puede reducir la propaga-
ción del calor en la sección transver-
sal. Debido al calentamiento, ambos
materiales tienden a perder rigidez y
resistencia mecánica, que es el meca-
nismo por el cual la microestructura
del hormigón se degrada en condi-
ciones de incendio (Simões & Santos,
2020).
La ingeniería estructural contra in-
cendios recomienda tener en cuenta el
impacto de degeneración del material
a elevadas temperaturas. En caso de
incendio incontrolado durante la vida
del edicio, las pruebas de resisten-
cia realizadas permiten obtener valo-
res especícos, los cuales deben ser
considerados al momento de diseñar
elementos estructurales de hormigón
armado (Ruvalcaba-Ayala & Covarru-
bias-Navarro, 2017).
La estructura puede ser de cual-
quier material y el calentamiento se
realiza mediante una curva de tem-
peratura-tiempo, mientras las tabula-
ciones no es la mejor solución técnica
para resolver los requisitos especí-
cos inherentes a la posible estructura
y sistema de protección (Pierin et al.,
2015).
En estructuras expuestas al fuego,
es necesario determinar la temperatu-
ra y la resistencia a la tracción (Hei-
darpour et al., 2014; Ehrenbring et
al., 2017). Determinar las propiedades
mecánicas del refuerzo longitudinal,
puede analizar en detalle el impacto
en el sistema estructural del edicio
(Maluk et al., 2017). Cuanto menor
sea el nivel del piso afectado por el in-
cendio, mayor será el desplazamiento
horizontal del edicio. A medida que
más y más pisos se ven afectados si-
multáneamente por el fuego, el estado
de la estructura empeora, lo que re-
fuerza la importancia de la separación
vertical (Naccache et al., 2019).
Desde los primeros estudios sobre
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hormigón expuesto al calor en el pasa-
do siglo, las estructuras de hormigón
armado mostraron un buen compor-
tamiento en el fuego gracias a algunas
características típicas de cemento ma-
teriales como la incombustibilidad y la
baja difusividad térmica (Bamonte &
Lo Monte, 2015). Además de ayudar
a proteger la barra de acero, la base
de cemento también ayuda en la re-
sistencia y durabilidad del sistema es-
tructural (Wang et al., 2018).
Diseñar la acción con fuego es un
punto importante en la ingeniería, que
consiste en comprender como se com-
portan las estructuras y el grado de
seguridad a ser aplicado bajo la acción
del usuario, primero en el usuario y
luego en la propiedad (Ruvalcaba-Aya-
la & Covarrubias-Navarro, 2017). En
el futuro, se centrarán en el desarrollo
de modelos para simular el compor-
tamiento de estructuras de hormigón
armado y combinar estos elementos
con el análisis para proporcionar un
marco para edicios en llamas (Caldas
et al., 2014).
MATERIAL Y MÉTODOS
Se buscaron 50 artículos en base
de datos indexadas y distribuidos de la
siguiente manera: 28 en Scopus, nue-
ve en Web of Science, ocho en Scielo,
tres en ScienceDirect, dos en EBSCO,
los cuales están entre los años 2011 y
2021. Se utilizaron las siguientes pa-
labras clave para buscar artículos en
español e inglés: hormigón resistente
al fuego, temperaturas altas, propie-
dades mecánicas y conductividad tér-
mica. Para obtener información más
detallada observar la Tabla 1.
Tabla 1: Artículos distribuidos de acuerdo a la Base de Datos y año de
Publicación.
Base de datos Año de Publicación
2011-2015 2016-2021
Scielo 2 6
Web of Science 4 5
ScienceDirect 0 3
EBSCO 0 2
Scopus 5 23
Total 11 39
La búsqueda se realizó usando
materias de temas y palabras clave
en idioma inglés para denir el
comportamiento del hormigón a
altas temperaturas. La revisión de la
literatura consideró las publicaciones
desde el año 2011 hasta el 10 de
marzo del año 2021. Posteriormente,
los resultados fueron compilados en
una bitácora de búsqueda, creada en
una hoja de cálculo para luego ser
organizadas con Mendeley.
Ramos et al.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Rasgos mecánicos del hormigón
Las características mecánicas del
concreto se deterioran a altas tempera-
turas, debido a los cambios fotoquími-
cos en la mezcla de cemento y el agre-
gado. Comparado con el hormigón a
temperatura normal, el hormigón que
soporta altas temperaturas a temprana
edad tiene mayor resistencia a la trac-
ción, pero la resistencia a la compre-
sión obtenida en una edad posterior es
baja. Calentar la muestra a una tem-
peratura de 800 °C en 28 días puede
mantener una relación de resistencia
de 0,5 a 0,55 (Endait & Wagh, 2020).
La capacidad de carga de las mues-
tras de hormigón armado disminuye a
medida que la temperatura aumenta
a 800 ° C. En comparación con la car-
ga a temperatura ambiente, después
de calentar a temperaturas de 200 °C,
400 °C, 600 °C y 800 °C, el porcentaje
de reducción de la carga restante es
24,5%, 38,8%, 63,3% y 83,7%, respec-
tivamente. La razón de la disminución
de la resistencia a la compresión a alta
temperatura se puede atribuir a la fa-
lla de la unión entre el hormigón y el
acero (Shariq et al., 2020).
Se ha registrado más desconchado
para las columnas con recubrimiento
de hormigón más grueso y resistencia
a la compresión del hormigón a 61,9
MPa, y aunque los hormigones de ma-
yor resistencia tienen menos permea-
bilidad, esta característica se puede
equilibrar con la mayor resistencia a
la tracción de este tipo de hormigón
(Gil et al., 2018).
Dentro de los efectos de los méto-
dos de enfriamiento sobre la resisten-
cia residual del hormigón, se encuen-
tra que la pérdida de resistencia de las
muestras enfriadas por agua es mayor
que la de las muestras enfriadas por
aire. Los resultados muestran que la
fuerza cae rápidamente después de los
400 °C (Jafari & Akbari, 2020).
Cuando una estructura de hor-
migón armado sufre un incendio, su
rendimiento mecánico y durabilidad
se verán reducidas, en función de las
características del material, la du-
ración del incendio y la forma de ex-
tinguirlo. Las propiedades mecánicas
que cambian durante la exposición a
altas temperaturas son: resistencia a
la compresión, tracción y el módulo
de elasticidad (de Assis Oliveira et al.,
2019).
Debido a cambios en los paráme-
tros físicos internos, las propiedades
mecánicas del acero y el hormigón dis-
minuirán a altas temperaturas. Por lo
tanto, los componentes de hormigón
armado dañados pueden no lograr
el rendimiento esperado (Song et al.,
2019).
La relación agua-cemento, la re-
sistencia a la compresión, el nivel de
temperatura en el hormigón o el acero
y el área de las barras de acero son al-
gunos de los factores clave que afectan
la pérdida de resistencia de las vigas
de hormigón armado a altas tempera-
turas (Thanaraj et al., 2020).
La resistencia del hormigón tiene
una inuencia importante en la res-
puesta tensión-deformación a tempe-
ratura ambiente y alta temperatura. A
medida que aumenta la temperatura,
aumenta la deformación correspon-
diente a la tensión máxima, especial-
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mente por encima de 500 °C (Krishna
et al., 2019).
En la mayoría de los casos, la dis-
minución de la capacidad de carga se
debe a la disminución de la resistencia
de las barras de acero, especialmente
en la etapa de diseño, cuando no con-
sideraron explícitamente los efectos
del fuego y no protegieron bien el hor-
migón. Una construcción integral de la
estructura que resistirá el fuego debe
realizarse teniendo en cuenta el espe-
sor, profundidad del revestimiento del
acero y resistencia a la compresión del
hormigón, la temperatura y el tiempo
al que estaría expuesto el hormigón.
Módulo de elasticidad
La temperatura afectará signicati-
vamente el valor del módulo. El módu-
lo de elasticidad (E) de varios hormigo-
nes a temperatura ambiente varía en
un amplio rango de 5,0 × 103 a 35 ×
103 MPa, y depende principalmente de
la relación agua-cemento en la mezcla,
la vida útil del hormigón, el método de
acabado y la cantidad y la naturaleza
de los agregados (Krishna et al., 2019).
La temperatura bajará rápidamente al
módulo elástico, la mezcla es una de
las principales variables que afectan el
módulo elástico, y la proporción de la
disminución es independiente del tipo
de agregado.
La inuencia de los áridos sobre las
características del hormigón
Los agregados adecuados para
hormigón resistente al calor deben
presentar un bajo coeciente de ex-
pansión térmica y una deformación
residual insignicante. También pue-
de ocurrir metamorsmo de minera-
les, como el cambio de cuarzo a una
temperatura de 574 °C. Este cambio
resultó en un aumento de volumen de
aproximadamente 0,84%. Los agrega-
dos de carbonato (como piedra caliza
y dolomita) son estables a temperatu-
ras de aproximadamente 700 °C. La
resistencia relativa a la compresión
residual del hormigón que contiene
agregado de silicio después de ser ca-
lentado a 750 °C, es ligeramente supe-
rior en un promedio del 0,25% cuando
se utiliza un cemento adicionado con
menor contenido de clinker de silicato
y mayor cantidad de adición de ceni-
zas volantes o escoria (Hager, 2013;
Bodnárová et al., 2013).
Se realizaron experimentos para
estudiar la inuencia de la relación
a/c en estas propiedades, se encontró
dicha relación y el tipo de agregado no
tienen una inuencia signicativa so-
bre la reducción de peso. La relación
a/c no afecta la resistencia relativa del
hormigón, pero el prototipo de agrega-
do utilizado posee el impacto signi-
cativo en la resistencia del hormigón
(Ahmad et al., 2014).
Como casi todos los materiales sóli-
dos, los agregados se expandirán al au-
mentar la temperatura. Por lo tanto, la
expansión térmica del agregado es una
propiedad importante por el efecto de
una temperatura más alta y la expan-
sión térmica del agregado depende de
su composición mineralógica.
Propiedades térmicas del hormigón
En la mayoría de los casos, en
comparación con otros materiales, el
hormigón tiene invariancia inherente
Ramos et al.
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y baja conductividad térmica, por lo
que tiene propiedades extraordinarias
en términos de resistencia al fuego y
puede usarse para jar otros materiales
básicos, como el acero. En un
incendio, las propiedades mecánicas
de un sólido cambian principalmente
debido a la redistribución, distorsión
y separación entre moléculas. Los
resultados obtenidos de este estudio
indican que la gradación del agregado,
la proporción de mezcla y el método
de enfriamiento se consideran
buenos parámetros de interacción
a considerar a la hora de prevenir
los efectos adversos del fuego en la
estructura (Onundi et al., 2019).
Cuando la temperatura del concreto
aumenta, las propiedades mecánicas
disminuirán, lo que resultará en una
disminución en la capacidad de carga
de los elementos, la microestructura
de la pasta de cemento y el agregado
cambiará, y el estrés térmico provocará
cambios de volumen (Allam et al.,
2013).
El estudio experimental sobre la
conductividad térmica del hormigón
demostró que la lechada de cemento
es casi la mitad que la del hormigón.
Cambia el volumen del agregado, la re-
lación a / c, la edad de la muestra, la
fracción de agregado no, la mezcla y
el contenido de humedad que determi-
nan su inuencia en la conductividad
térmica (Buryk & Drobenko, 2016).
Las características incluyen con-
ductividad térmica, calor especíco,
expansión térmica y pérdida de masa.
El tipo de agregado tiene un impacto
signicativo en el calor y la conducti-
vidad térmica. Según los datos experi-
mentales, se proporciona una relación
numérica dependiente de la tempera-
tura para calcular las propiedades tér-
micas del hormigón (Jafari & Akbari,
2020).
Las propiedades térmicas del hor-
migón, como la conductividad térmi-
ca y el calor especíco, no dependen
en gran medida del grado del hormi-
gón. Se encuentra que la cantidad de
refuerzo de connamiento afecta la
capacidad de carga a temperaturas
elevadas más signicativamente que
a temperatura ambiente (Kumar &
Agarwal, 2020).
Los componentes de hormigón ar-
mado con un tiempo de curado prolon-
gado tienden a no despegarse a altas
temperaturas, porque la transferencia
de calor en el hormigón se ve afectada
principalmente por los materiales que
componen sus componentes. Cuan-
do se expone al fuego, la presencia de
microbras de polipropileno es bene-
ciosa para el hormigón (Manica et al.,
2019; Lubloy, 2020).
La resistencia del concreto liviano
disminuye con el aumento de la tem-
peratura de exposición y mantiene
el 19,5% y el 51,7% de la concentra-
ción original después de la exposición
a 800 °C. El uso de cenizas de fondo
como agregado y la mezcla de cenizas
volantes en el aglutinante puede me-
jorar la resistencia térmica. La adición
de cenizas volantes tiene benecios en
la resistencia térmica del hormigón, y
la proporción de reemplazo del 20%
(peso) es excesiva e inecaz en este es-
tudio (Ahn et al., 2016).
La temperatura tiende a aumentar
con la característica principal del
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hormigón porque dicha resistencia
conducirá a una mayor conductividad
térmica y densidad, permitiendo así
la transferencia de calor (Ryu et al.,
2020).
En cuanto a la duración del fuego,
la diferencia es aún mayor. A medida
que aumenta la duración del fuego, la
capacidad de carga restante y la fre-
cuencia natural que reejan la rigidez
general de la losa de hormigón armado
disminuirán, pero el desplazamiento y
la disipación de energía aumentarán
(Jin et al., 2021).
Según la composición del cemento,
áridos, aditivos, existen muchos tipos
de hormigón. Esto signica cambios en
las propiedades mecánicas y térmicas,
y diferentes cambios de temperatura.
El hormigón se comporta bien en caso
de incendio, y la baja conductividad
térmica ralentizarán el calentamiento
de las secciones. Reemplazar el
cemento con cenizas volantes es una
alternativa diferente de adición para
el diseño y realización de estructuras
de concreto con el n de mejorar sus
propiedades. Las cenizas volantes
deben usarse como sustituto en el
rango del 10% con el n de mejorar
sus propiedades.
Efecto de las altas temperaturas en
el acero
El acero es un componente impor-
tante en las construcciones civiles.
Ahora, muchas estructuras se cons-
truyen con acero como material es-
tructural principal. El acero también
es un material común que se utiliza
como refuerzo en estructuras de hor-
migón armado. El acero sometido a
cargas a altas temperaturas sufrirá
deformación mecánica, deformación
térmica y deformación por uencia
(Wang et al., 2019; Song et al., 2020).
En caso de incendio, la temperatu-
ra de las barras de acero en la base
aumentará bruscamente y las propie-
dades del material caerán rápidamen-
te. La resistencia al fuego aumentará
a medida que aumente la presión del
hormigón. La temperatura alcanzando
la supercie de acero afecta negati-
vamente a la energía consumida por
el sistema (Zheng & Zhuang, 2011;
Kürklü, 2019).
Temperatura crítica del acero y el
hormigón corresponde a la tempera-
tura especíca del fuego. La fuerza
comienza a disminuir a partir de los
400°C, y desde el inicio del experi-
mento, la reducción del acero utili-
zado comienza a partir de los 700°C.
Esto puede deberse a diferencias en
la cristalización del acero. Esto tam-
bién muestra que la viga de hormigón
armado subestimará la resistencia al
fuego (Kigha et al., 2015)
En el impacto que tuvo el hormigón
expuesto al fuego se observó que el
elemento estructural reduce su resis-
tencia a la adherencia debido al tiem-
po requerido para estabilizar la reac-
ción interna del hormigón, que puede
dañar la estructura (Jerônimo et al.,
2020).
Dado que las barras de acero longi-
tudinales están directamente expues-
tas a altas temperaturas, además de
reducir la sección transversal de las
piezas, el pelado afectará la estabili-
dad de los componentes del hormigón
armado. A diferencia del hormigón, las
Ramos et al.
212
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barras de acero tienen una alta con-
ductividad térmica, lo que permite que
toda la sección transversal alcance al-
tas temperaturas y pierda resistencia
más rápidamente (Gil et al., 2018).
El coeciente de expansión térmica
del hormigón y las barras de acero
deben ser considerados como un
parámetro importante para predecir
el comportamiento de cambio en el
fuego. Para satisfacer esta necesidad,
el documento muestra el desarrollo y
aceptación de modelos de elementos
nitos no lineales que pueden simular
el desempeño estructural de losas de
polímero reforzado con bra de vidrio
al fuego (Hajiloo & Green, 2018; Ellis
et al., 2018).
El impacto en la estructura de
hormigón armado comienza con el
comportamiento del propio material.
La pérdida de hormigón a altas tem-
peraturas es menor que la del acero;
así también el daño térmico entre la
barra de refuerzo y el hormigón que
cubre la barra de refuerzo dañará la
adherencia. Los resultados muestran
que los componentes de polímero re-
forzado con bra de vidrio en concreto
reforzado pueden seleccionarse como
la forma más ecaz de abordar la pro-
tección contra incendios.
Resistencia a la exión
La temperatura supercial alcan-
zada por las vigas de hormigón arma-
do y los cambios físicos resultantes,
el color del hormigón cambia de gris
natural (sombras de hormigón que no
han sido expuestas al fuego) a 750 °C
a rosa y gris claro a 800 °C y 900 °C,
el tono y el rango de temperatura, a
medida que el agregado grueso se ex-
pande y la base del cemento cambia
durante el proceso de calentamiento,
es más fácil exponerse a altas tempe-
raturas. A temperaturas de 950 °C la
resistencia a la exión se reduce a un
promedio de 63,11%, si el porcenta-
je de reducción de la resistencia a la
exión fue de 58,4%, los resultados
asumidos pueden variar en función de
los materiales utilizados, el diseño de
la mezcla de hormigón, el refuerzo de
las vigas, entre otros (Ureña-Aguirre &
Alvarado- Aguirre, 2018).
La disminución de la propiedad
mecánica principal del hormigón y el
cambio de color son causados por el
cambio de temperatura y composición
del hormigón durante el proceso de
cocción. Las propiedades mecánicas
del hormigón después de altas tempe-
raturas se ven afectadas; el contenido
de agua, la cantidad de muestra, resis-
tencia a la compresión. La resistencia
a la exión disminuye al aumentar la
temperatura (Fernandes et al., 2018).
La resistencia a la exión disminuye
drásticamente a medida que aumenta
la temperatura y el tiempo que las
vigas están expuestas al fuego. Se
muestran varios signos de deterioro
que van desde una leve calcinación
y cambio de color hasta la pérdida
uniforme de una parte del elemento.
Cuando la temperatura sube, la re-
sistencia a la exión y la carga máxima
a menudo disminuyen bruscamente, lo
que puede provocar daños estructura-
les indeseables. Al aumentar la tempe-
ratura, el color del hormigón armado
cambia y las grietas se vuelven más
serias y gruesas. Una temperatura de
Reinforced concrete
213
PAIDEIA XXI
750
o
C, la carga máxima se reduce en
un 21,7%, y cuando la temperatura al-
canza los 1050
o
C en 180 min, la carga
máxima se reduce en casi un 100%.
La resistencia a exión disminuye
en más del 90% con respecto a las vigas
no expuestas al fuego, el resultado
obtiene una temperatura de 1050 °C a
180 min de exposición al fuego.
La conductividad térmica del hor-
migón ordinario a temperaturas de
hasta 400 °C es muy baja y no aumen-
ta signicativamente a medida que la
temperatura se eleva a aproximada-
mente 1000 °C.
La base de cemento no solo ayuda a
mejorar la resistencia y durabilidad del
sistema estructural, sino que proteger
pasivamente al acero. El hormigón
tiene la principal desventaja que sus
propiedades materiales cambian con
la temperatura y el desempeño del
hormigón depende del rendimiento de
sus componentes.
Aspectos éticos: Los autores de-
claran que se cumplieron con los prin-
cipios y normativas éticas nacionales
e internacionales para poder realizar
el presente documento.
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Received March 9, 2021.
Accepted April 26, 2021.
