Comparación entre AS 1534 y UL 2079

Resumen

Se examinan ambas normas para evaluar cómo se esperaría que funcionen los productos evaluados según la norma UL2079 (Norteamérica) cuando se evalúan utilizando la norma AS1530.4 (Australia/Nueva Zelanda).

Se descubrió que la norma AS1530.4 no aborda específicamente las juntas de expansión de los edificios y no tiene disposiciones para incorporar el movimiento de las juntas de expansión en la clasificación general de resistencia al fuego. Por lo tanto, la norma AS1530.4 no sería la más adecuada para la evaluación de juntas de edificios, como las aberturas de juntas de expansión estructurales que son más grandes que las juntas de control, donde se espera poco o ningún movimiento.

La norma AS1530.4 tiene un perfil de horno algo más estricto que la UL2079, pero permite una desviación del 2.5 % que, en teoría, permitiría el perfil de horno UL2079. Un modelo de análisis de elementos finitos que se correlaciona estrechamente con los datos de prueba reales de UL2079, modificado para incorporar los requisitos de la AS1530.4, demuestra que los materiales probados según la norma UL pasarían el perfil de horno de la norma AS, ligeramente más estricto, con un amplio margen de seguridad.

Los sistemas que pasan la norma AS1530.4 no han pasado por ningún componente cíclico y, como tal, se desconoce cómo el ciclo afectará el rendimiento FR de los productos.

Los sistemas que pasan la norma AS1530.4 no se prueban con la apertura máxima de la junta determinada por la capacidad de movimiento publicada por los fabricantes.

Los sistemas que pasan la norma AS 1530.4 no fueron probados en empalmes realizados en campo y, como tal, se desconoce cómo se comportarían los materiales probados al unirlos en el campo.

Los sistemas que pasan la norma AS1530.4 en paredes no se han sometido a una prueba de chorro de manguera después de la prueba de incendio para demostrar la capacidad de los productos de permanecer en su lugar y resistir el impacto de los escombros que caen durante un incendio.

En la mayoría de los demás aspectos, se considera que ambas normas proporcionarían un predictor de protección aproximadamente equivalente.

Resumen de conclusiones

Como resultado de esta comparación, se determinó que los sistemas que pasan la norma UL2079 han sido evaluados utilizando criterios más adecuados para juntas de expansión estructurales móviles que si hubieran sido evaluados según AS1530.4.

En este estudio se considera que los requisitos generales de UL2079 superan los de AS1530.4 y que las muestras probadas según la norma UL2079 cumplirían los requisitos de la norma AS1530.4.

Discusión

La norma australiana AS4072.1 “Componentes para la protección de aberturas en elementos de separación resistentes al fuego” está destinada a utilizarse junto con la norma AS1530.4 “Métodos para pruebas de resistencia al fuego en materiales, componentes y estructuras de construcción”, que contiene los procedimientos para realizar las evaluaciones. UL2079 “Pruebas de resistencia al fuego de sistemas de juntas de construcción” es una norma norteamericana promovida por Underwriters Laboratories que aprovecha las normas ASTM (Sociedad Estadounidense de Materiales de Prueba) previamente aceptadas.

En ambas pruebas, el objetivo es proporcionar un conjunto uniforme de condiciones que permitan a los diseñadores y fabricantes de edificios determinar la resistencia al fuego de los componentes del edificio.

AS1530.4 es una norma más general que UL2079, que incluye elementos tales como elementos estructurales (columnas y cerchas), paredes, pisos, techos, puertas, persianas, vidrios, conductos de aire, compuertas, penetraciones de servicio y juntas de control.

La norma AS4072.1 se refiere a una junta de control como “una junta, entre o dentro de elementos discretos de construcción, que permite el movimiento relativo de los elementos”. Esto es muy similar a la definición de UL2079 de un sistema de juntas de construcción, aunque UL estipula además que una junta de control no debe superar los 5/8” (16 mm) de ancho. Sin embargo, UL no estipula que las juntas de control no puedan calificarse según UL2079.

En ambas pruebas, el componente principal es una exposición cronometrada del elemento de construcción en cuestión al calor, en condiciones controladas creadas por un horno. El horno se hace funcionar de manera que se alcance, dentro de límites razonables, una curva de tiempo-temperatura prescrita. Se registra el tiempo transcurrido en el que se observa la falla.

La clasificación de resistencia al fuego de la norma AS1530.4 se denomina nivel de resistencia al fuego (FRL). Se expresa en minutos y se indica de forma discreta para tres criterios de rendimiento: adecuación estructural, integridad y aislamiento. Por ejemplo, un muro de carga puede tener un FRL de 120/120/120, lo que significa que cumple la norma con un mínimo de 2 horas para los tres criterios. Cuando un criterio no es aplicable, el valor se indica con un guion. Por ejemplo, una junta de control puede tener un FRL de –/120/120, ya que es un elemento que no soporta carga.

La norma UL2079 proporciona una clasificación de resistencia al fuego similar, como el tiempo hasta la falla, que generalmente se proporciona en horas. La clasificación UL2079 incluye un componente estructural, un componente de integridad y un componente de aislamiento, aunque no es posible, por lo general, separarlos. Una falla de integridad generalmente significa una falla de aislamiento. No es posible tener una clasificación de integridad de 2 horas y solo una clasificación de aislamiento de 1 hora. La clasificación se daría como el menor de los dos valores: 1 hora. En este análisis, se supone que las juntas en cuestión no soportan carga, por lo que no se compara el componente estructural de ambas pruebas.

Ambas normas enumeran métodos similares para determinar la falla de integridad mediante la prueba de cualquier grieta, fisura o abertura con un algodón. Si el algodón se enciende, se considera que no se cumple la parte de integridad de AS1530.4. En UL2079, si el algodón se enciende, se considera que no se cumple toda la prueba y se anota el tiempo.

De manera similar, en la parte de aislamiento de la norma AS1530.4, una falla se considera una temperatura promedio no expuesta, medida con termopares, de más de 140 K por encima de la inicial. Al mismo tiempo, ninguna ubicación debe estar a más de 180 K por encima de la inicial. La norma UL2079 establece estos límites en 139 K y 181 K respectivamente. Cuando se superan estos valores en la prueba AS1530.4, la parte de aislamiento de la prueba finaliza, aunque la prueba puede continuar para las otras clasificaciones. En la norma UL2079, la prueba finaliza.

La norma AS1530.4 utiliza un perfil de horno descrito por la ecuación: T = 345log(8t+1)+20. UL utiliza el perfil de horno descrito en la norma ASTM E-119 “Métodos de prueba estándar para pruebas de fuego de materiales y construcción de edificios”. Este perfil produce temperaturas más altas inicialmente, hasta aproximadamente los 30 minutos, pero temperaturas ligeramente más bajas a partir de los 30 minutos en adelante. A las dos horas, se espera que la temperatura del horno UL2079 sea de 1010 °C, mientras que la temperatura AS1530.4 se espera que sea de 1049 °C. Ambas normas permiten variaciones de temperatura al estipular que el área bajo la curva de temperatura-tiempo debe estar dentro de ciertos márgenes. A más de 60 minutos, la norma AS1530.4 permite que el área bajo la curva varíe en no más del 2.5 %. El área bajo la curva AS en la marca de dos horas es de 108034 (Kelvin*minutos), mientras que el área bajo la curva UL en el mismo momento es de 105420 K*m. Se trata de una variación del 2.48 %, que se encuentra dentro de las desviaciones permitidas por la norma AS1530.4. Sin embargo, las temperaturas más altas observadas en el perfil del horno AS requirieron un estudio más profundo, y esto se aborda a continuación en el modelo FEA.

Los criterios de movimiento estipulados en UL2079 crean varios requisitos adicionales que no tienen un requisito correspondiente en AS1530.4. Dado que UL2079 está diseñado específicamente para abordar los requisitos de las juntas de expansión, y AS1530.4 no, esto es de esperar. Sin embargo, es importante señalar que el régimen de ciclos en UL2079, especialmente para sistemas de lanas minerales elastoméricas/intumescentes coladas en el lugar, puede degradar gravemente la integridad de la muestra.

En UL2079, una junta de construcción debe someterse a un ciclo entre sus movimientos mínimo y máximo publicados antes de la prueba de fuego. La única excepción a esto ocurre cuando el fabricante indica que la junta de construcción no tiene capacidad de movimiento.

Existen tres niveles de ciclos que se pueden probar: térmico (Clase I), carga de viento (Clase II) y sísmico (Clase III). UL los define en términos de la tasa de ciclos y la cantidad de ciclos que la junta debe soportar antes de la prueba de fuego. Para el ciclo térmico, la tasa es de 1 ciclo (definido como nominal a mínimo a máximo y nuevamente a nominal) por minuto durante 500 ciclos. La carga de viento se define como 10 ciclos por minuto durante 500 ciclos, y la tasa sísmica se define como 30 ciclos por minuto durante 100 ciclos completos. Un producto con un movimiento publicado debe, como mínimo, probarse a uno de estos niveles y, si se desea la tasa sísmica, debe probarse adicionalmente al nivel de carga de viento. UL2079 también requiere que el producto ciclado incluya como mínimo un empalme fabricado en fábrica y un empalme de campo. UL2079 fue diseñado específicamente para abordar el ciclo de movimiento que se espera que experimenten las juntas de construcción en el campo sin dejar de ser práctico. En este sentido, la norma UL2079 es una prueba mucho más estricta que la AS1530.4 y más relevante para la consideración del uso de materiales en aberturas de juntas de expansión estructurales de alto movimiento.

Otra diferencia clave en UL2079, nuevamente en relación con el movimiento, es el requisito de que todas las juntas se sometan a pruebas de fuego en su movimiento máximo publicado después de que se haya completado el régimen de ciclos. En este sentido, también la norma UL es más estricta que la norma AS, ya que se entiende que cuanto más ancho sea el producto que se está probando, más calor se introduce en el producto y menos en los sustratos circundantes, lo que hace que la prueba sea más difícil de aprobar.

En las pruebas verticales según UL2079, un criterio adicional no especificado en AS1530.4 es la prueba de chorro de manguera. Una vez realizada con éxito la prueba de fuego, el conjunto se somete a un chorro continuo de agua a 30 psi dirigido desde un orificio de 1.125” de diámetro desde una distancia de 20 pies. El objetivo de esta prueba es evaluar la integridad estructural del conjunto, no resistir específicamente la penetración de agua. Si la muestra pasa agua a través de un desgarro o grieta, todo el conjunto ha fallado en toda la norma, independientemente del hecho de que la muestra pueda haber pasado la prueba de fuego. En este sentido también, la norma UL es más estricta que la norma AS.

Modelo FEA

Para abordar el problema de las temperaturas ligeramente más altas observadas en el perfil del horno de la norma AS1530.4 en comparación con la UL2079, se creó un FEA (análisis de elementos finitos) térmico.

El modelo FEA utilizado se creó para simular la prueba UL2079 y se correlaciona estrechamente con los datos de prueba reales. Este modelo FEA ha sido aceptado por UL en varias sentencias de casos de las que se obtuvieron datos adicionales. Listados UL Además, este modelo FEA ha sido aceptado por una importante firma de ingeniería estructural en los Estados Unidos (Simpson, Gumpertz & Heger), donde formó la base para los juicios de ingeniería sobre aplicaciones donde se aprobó el uso de variaciones de productos probados en condiciones que no estaban representadas de manera idéntica en pruebas de laboratorio reales.