Títulos J y K de la NSR-10 en un edificio de oficinas: tiempo de evacuación y resistencia al fuego de la losa
Edificio de oficinas de 8 pisos y 960 ocupantes: anchos de salida y recorrido por el Título K, tiempo de evacuación con el modelo hidráulico del SFPE y temperatura del refuerzo de la losa bajo la curva ISO 834 para el requisito de 2 horas del Título J.
Los Títulos J y K de la NSR-10 suelen tratarse como una lista de chequeo para la radicación: ancho de escaleras, número de salidas y resistencia al fuego por tablas. Detrás de cada requisito hay un fenómeno que se puede calcular, y hacerlo permite saber cuánto margen deja el diseño y dónde está el punto débil. Esta nota recorre los dos títulos en un mismo edificio.
El edificio
Se trata de un edificio de oficinas, grupo de ocupación C-1, de 8 pisos con planta de 40 × 30 m, es decir 1.200 m² por piso, con dos escaleras en el núcleo central y sin rociadores.
Título K: carga de ocupación, salidas y recorrido
Con el índice de 10 m² por persona de la Tabla K.3.3-1, cada piso tiene 120 ocupantes y el edificio 960. Con el índice de 10 mm por persona en escaleras de la Tabla K.3.3-2, cada escalera necesita 1,20 m, que coincide con el mínimo de K.3.8.3.3 para cargas mayores de 50 personas (Decreto 340 de 2012). En puertas el índice de 5 mm por persona da 0,60 m y gobierna el mínimo de 0,80 m de K.3.8.2.1 (Decreto 092 de 2011); se adoptan puertas de 0,90 m. Como cada piso supera los 100 ocupantes, la Tabla K.3.4-1 pide dos salidas. La distancia de recorrido más larga, medida por los pasillos hasta la escalera más cercana, es de 26 m, por debajo del límite de 60 m de la Tabla K.3.6-1.
Tiempo de evacuación
La norma fija anchos, pero no dice cuánto tarda el edificio en desocuparse. Para estimarlo se usó el modelo hidráulico del SFPE, en el que la velocidad en escalera es S = k(1 − 0,266D), con k = 1,08 para escaleras de 178/279 mm y una densidad de 1,88 personas/m², y el flujo específico es S·D. Descontando una capa límite de 0,15 m a cada lado, el ancho efectivo de cada escalera es 0,90 m y las dos escaleras evacuan 1,83 personas por segundo.
Con ese caudal, los 960 ocupantes salen en 9,1 minutos, incluido el recorrido inicial en planta. La curva de la figura muestra la sensibilidad al ancho: con escaleras de 0,90 m el tiempo sube a 13,5 minutos, y con 1,50 m baja a 6,9. El ancho mínimo de la norma no es por sí solo un criterio de desempeño; el tiempo calculado es el dato que permite compararlo con la resistencia al fuego de la estructura.
Título J: resistencia al fuego de la losa
Con más de 1.500 m² construidos y siete o más pisos, la Tabla J.3.3-1 clasifica el edificio C-1 en la categoría de riesgo I, y la Tabla J.3.4-3 (Decreto 340 de 2012) pide 2 horas de resistencia en los elementos estructurales. Para losas macizas de concreto, J.3.5.2 (Decreto 092 de 2011) fija un espesor mínimo de 125 mm y un recubrimiento de 25 mm para 2 horas, de modo que una losa de 130 mm con 25 mm de recubrimiento cumple el requisito por tabla. Para conocer el margen detrás de ese valor se calculó la temperatura del refuerzo en una losa maciza de 130 mm, en concreto de agregado silíceo, expuesta por debajo a la curva normalizada ISO 834. La temperatura dentro de la losa se calculó con conducción unidimensional por diferencias finitas, con las propiedades térmicas de la EN 1992-1-2, convección y radiación en la cara expuesta.
La losa se diseñó para 1,2D + 1,6L con D = 5,0 kPa y L = 2,0 kPa. En el incendio la combinación es 1,2D + 0,5L. Si la sección se dimensiona con φMn = Mu y φ = 0,9, la relación entre el momento en incendio y la resistencia nominal es η = Mfi/Mn = 0,685. Con la reducción de resistencia del acero de la EN 1992-1-2, eso corresponde a una temperatura crítica del refuerzo de 531 °C.
Resultados
Con 20 mm de recubrimiento el refuerzo alcanza la temperatura crítica a los 82 minutos, con 25 mm a los 103 minutos y con 30 mm a los 125 minutos. Con 40 mm la temperatura a los 120 minutos es de 430 °C y queda por debajo de la crítica durante toda la exposición analizada. La cara no expuesta llega a 112 °C a los 120 minutos, de modo que el criterio de aislamiento de 140 °C de incremento medio se cumple con 130 mm de espesor.
El cálculo corresponde a una losa simplemente apoyada, sin redistribución de momentos y con una relación de carga alta, que es la condición más desfavorable para este mecanismo. Los valores de la tabla de J.3.5.2 están calibrados para condiciones típicas de servicio y continuidad, y en ese contexto los 25 mm cumplen. El ejercicio muestra cuánto pesa cada milímetro de recubrimiento cuando la losa trabaja simplemente apoyada o muy cargada, que es el caso en el que conviene verificar el margen por cálculo y no solo por tabla.
Alcance
El modelo de evacuación supone que todos los ocupantes inician el desplazamiento al mismo tiempo y no incluye tiempos de reacción ni de premovimiento, que en la práctica pueden superar al tiempo de desplazamiento. El análisis térmico es unidimensional y no incluye el desprendimiento del recubrimiento ni la redistribución de momentos por continuidad, que en una losa continua aumenta la resistencia. Los dos cálculos sirven para identificar el requisito que gobierna y el margen que deja el diseño, y se integran a la revisión normativa que DIADICA hace de cada proyecto.
