Sobre el efecto de la luz de vano en la clasificación de resistencia al fuego de losas de hormigón pretensadas

Por qué importan el incendio y la luz de vano del forjado

Los edificios modernos suelen apoyarse en forjados de hormigón esbeltos y delgados que pueden salvar plazas de aparcamiento, viviendas u oficinas diaphanas sin muchos pilares de soporte. Estas luces largas son prácticas y estéticas, pero pueden ser más vulnerables en un incendio. Este estudio plantea una pregunta práctica: a medida que se hace que las losas alcancen mayores luces, ¿mantienen la seguridad el tiempo suficiente durante un incendio grave para que la gente evacue y los bomberos actúen?

Losas finas, acero oculto y aumento de temperatura

Las losas de hormigón pretensadas parecen forjados ordinarios, pero contienen cables de acero de alta resistencia, o tendones, que se tensan para inducir una ligera curvatura en la losa. Como este sistema es muy eficiente, las losas pueden ser más delgadas y aun así soportar cargas cotidianas elevadas. En un incendio, sin embargo, las losas finas se calientan más rápido, y los tendones empotrados son especialmente sensibles a las altas temperaturas. Cuando estos tendones se calientan, su resistencia cae rápidamente, y la losa puede deformarse por flecha o incluso colapsar. Los códigos de seguridad contra incendios intentan prevenir esto asignando a cada forjado una clasificación de resistencia al fuego (FRR), generalmente expresada en minutos, pero esas clasificaciones suelen basarse en ensayos idealizados que pueden no reflejar completamente los edificios reales.

Ensayar forjados virtuales en incendios realistas

Los investigadores emplearon avanzadas simulaciones por ordenador para explorar cómo la luz de vano afecta el comportamiento frente al fuego. Modelaron losas pretensadas unidireccionales con tendones no adheridos que salvan luces de 4, 6 y 8 metros, diseñadas para cargas residenciales típicas. Cada losa se expuso por debajo a una curva de incendio de laboratorio estándar y a cuatro escenarios de incendio más realistas, llamados naturales, que incluyen fases de calentamiento y enfriamiento y tienen en cuenta factores como la carga combustible, la ventilación y la intervención de bomberos. Las pruebas virtuales rastrearon cómo se propagaban las temperaturas por el hormigón, cuánto se calentaban los tendones y cuánto se deformaban (o hundían) las losas con el tiempo. Se verificaron varios criterios de fallo, incluyendo la temperatura de los tendones, la flecha global y la rapidez con que aumentaba esa flecha.

Luces mayores, tiempo de supervivencia menor

Las simulaciones muestran un panorama claro: al aumentar la luz de vano, el tiempo que una losa puede soportar el fuego disminuye de forma claramente no lineal. Bajo la curva estándar, las losas más cortas de 4 metros casi alcanzaron las clasificaciones previstas por el código, pero las de 6 y 8 metros quedaron por debajo, sobre todo si se evaluaba por la rapidez con que empezaban a hundirse. En incendios naturales realistas, el comportamiento fue aún más preocupante. En tres de los cuatro tipos de incendio natural, las losas más largas perdieron una gran fracción de su FRR esperado —aproximadamente un 40 % menos tiempo de supervivencia para la losa de 6 metros y casi un 50 % menos para la de 8 metros en algunos casos. En las losas cortas, el fallo tendía a regirse por los tendones alcanzando finalmente una temperatura crítica. En las losas largas, sin embargo, el problema principal fue una deformación excesiva y acelerada: empezaban a doblarse demasiado y con demasiada rapidez, antes de que los tendones alcanzaran su límite de temperatura.

Curvas de incendio, recubrimiento de hormigón y vacíos del código

El estudio también pone de manifiesto debilidades en las normas de diseño actuales. Las curvas de incendio estándar, como la ISO 834, que calientan de forma sostenida pero no incluyen enfriamiento, a menudo predicen una supervivencia mayor que los patrones de incendio más realistas que incorporan un pico y una fase de enfriamiento. Para las losas pretensadas analizadas aquí, fiarse únicamente de la curva estándar podría dar una falsa sensación de seguridad en algunos escenarios. Aumentar el recubrimiento de hormigón alrededor de los tendones de 30 a 40 milímetros mejoró la resistencia al fuego al ralentizar la transferencia de calor, pero no tanto como suponen algunas normas—muy por debajo de los 30 minutos extra por centímetro que implican algunas guías. En conjunto, los cálculos mostraron que cumplir simplemente los requisitos mínimos de recubrimiento no garantiza que una losa pretensada de gran luz alcance realmente su clasificación de resistencia al fuego objetivo.

Una herramienta simple para orientar luces largas más seguras

Basándose en los resultados simulados, los autores propusieron relaciones matemáticas sencillas que vinculan la luz de vano y el escenario de incendio con el tiempo de resistencia al fuego esperado para estas losas. Cuando usaron este enfoque para predecir el comportamiento de una losa de 10 metros y luego modelaron esa losa directamente, las clasificaciones previstas y las simuladas resultaron muy próximas. Esto sugiere que el método puede ayudar a los diseñadores a estimar rápidamente cuánta resistencia al fuego puede ofrecer una luz larga y si necesitarán losas más gruesas, refuerzos adicionales o considerar distintos escenarios de incendio en sus diseños basados en rendimiento.

Qué significa esto para edificios reales

Para los no especialistas, la conclusión es clara: los forjados largos y delgados pretensados son eficientes pero pueden ser sorprendentemente vulnerables en un incendio grave, especialmente en condiciones realistas en lugar de curvas de ensayo ideales. A medida que aumentan las luces, los forjados pueden fallar no solo porque el acero oculto se caliente demasiado, sino porque las losas empiezan a hundirse demasiado y muy rápido. El estudio sugiere que los códigos y las prácticas de diseño deberían prestar más atención a la luz de vano, a escenarios de incendio realistas y al comportamiento por flecha —no solo a la temperatura del acero— al asignar las clasificaciones de resistencia al fuego. Hacerlo puede ayudar a garantizar que los espacios diáfanos y sin pilares que tanto valoramos sigan siendo seguros si llega a producirse un incendio.

Cita: Hajiheidari, R., Behnam, B. On the effect of span length on the fire resistance rating of post-tensioned concrete slabs. Sci Rep 16, 6254 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36325-4

Palabras clave: clasificación de resistencia al fuego, losas de hormigón pretensadas, forjados de gran luz, seguridad estructural contra incendios, escenarios de incendio naturales