Bases Conceptuales, Metodológicas y de Cálculo para el Diseño Estructural en Situaciones de Incendio en Cuba

Abstract

La desactualización de la documentación técnica relacionada con el diseño estructural en situación de incendio, así como una limitada cultura científica y profesional en este ámbito en el país han conducido a la realización de la presente investigación, con el objetivo de desarrollar las bases conceptuales, metodológicas y de cálculo para el diseño estructural en situación de incendio en Cuba acordes con las tendencias internacionales en el tema. Los principales aportes de la investigación son los siguientes: las bases metodológicas para el desarrollo de la modelación térmica bidimensional y la modelación termo-estructural tridimensional en situación de incendio, que son inéditas en el país y válidas para el estudio del comportamiento termo-estructural de elementos estructurales en esa condición; los principios generales para el diseño estructural en situación de incendio, inéditos en el país y válidos para el diseño en tal situación de elementos estructurales de acero, hormigón armado y compuestos acero – hormigón; la caracterización del comportamiento termo-estructural de las conexiones acero – hormigón, mediante el uso de modelación numérica bidimensional y tridimensional calibrada y validada respecto a información experimental precedente, y la propuesta de un sistema de porcientos para determinar la temperatura en la conexión que toma en cuenta el tipo y las características geométricas de los conectores y la presencia del revestimiento contra incendio lo que condujo al perfeccionamiento del único método de diseño existente internacionalmente (EN 1994-1-2, 2005)  para la determinación de la resistencia de la conexión tipo perno en situación de incendio; los métodos gráficos para el diseño de las conexiones tipo perno y tipo canal en situación de incendio, que constituyen una alternativa que permite obtener de forma directa la resistencia a elevadas temperaturas de las conexiones, para un tiempo de resistencia al fuego dado, en función de su resistencia a temperatura ambiente, y tienen como valor adicional la determinación de las temperaturas por métodos avanzados; el método gráfico alternativo, basado en datos combinados de modelación termo-estructural y de predicciones por medio de técnicas de inteligencia artificial, para determinar directamente y con facilidad el tiempo de resistencia al fuego de una viga compuesta dada; el software SCBEAM, que es capaz de asimilar los resultados de la evolución de las temperaturas emitidos por el software sueco Super Tempcalc y favorece el análisis estructural de múltiples variantes de una manera ágil y efectiva; y el enfoque de trabajo que integra la investigación experimental precedente, la modelación numérica, la estadística y las técnicas de inteligencia artificial, en el desarrollo de métodos de diseño específicos para el caso de las vigas compuestas de acero hormigón, válido para su aplicación a nuevas investigaciones en el campo de la ingeniería estructural. 
Los resultados que sustentan este trabajo son novedosos y en ningún caso coinciden con los presentados en el  Premio de la Academia de Ciencias de Cuba 2006 “Bases teóricas, experimentales y de cálculo para el proyecto de estructuras compuestas de hormigón y acero en Cuba¨; en ese resultado premiado los aportes estuvieron relacionados con el proyecto de esa tipología estructural a temperatura ambiente, en tanto en la presente propuesta los aportes están relacionados con el diseño de elementos estructurales de hormigón armado, acero o compuestas acero – hormigón en situación de incendio. 
La producción científica asociada a estos resultados consiste en la publicación de 40 trabajos, de ellos: 11 en revistas y bases de datos referenciadas, así como la presentación de 16 ponencias en prestigiosos eventos científicos internacionales y otras 13 presentaciones a nivel nacional e internacional; y el registro por CENDA de 2 productos de software. Además, se relacionan con los resultados 3 proyectos internacionales y 1 nacional, 1 postdoctorado defendido en la Universidad de Sao Paulo, 1 tesis de doctorado, 2 tesis de maestría y 8 trabajos de diplomas. Se han obtenido 4 Premios nacionales e internacionales, y se incluyen otros 14 avales nacionales e internacionales de aplicación e impacto, todo como expresión del reconocimiento a los resultados obtenidos.