Resistenza al fuoco dei sistemi
strutturali
arch. Roberto Lenzi
Corpo permanente dei vigili del
fuoco
Provincia Autonoma di Trento
La resistenza al fuoco rappresenta un
requisito tecnologico, concorrente al
raggiungimento d’un risultato globale
di sicurezza all’incendio
Attività di gestione della qualità all’interno del processo
edilizio
Qualità delle opere di costruzione
Risposta adeguata in termini prestazionali





Approccio esigenziale-prestazionale
Obiettivi ed indirizzi generali (politica per la qualità)
Ricerca di soluzioni progettuali
Qualità dei prodotti da costruzione
Qualità dell’esecuzione
Sicurezza
Classe che raggruppa una serie d’esigenze
Insieme delle condizioni relative all’incolumità degli utenti,
nonché alla difesa e prevenzione di danni in dipendenza
da fattori accidentali, nell’esercizio del sistema edilizio.
Sicurezza
Requisito: resistenza al fuoco
Dall’esigenza sicurezza si possono derivare serie logiche di caratteri
tecnici, tra i quali è possibile isolare quelli connessi con la
conservazione, durante l’evento incendio, entro limiti determinati e
durante un intervallo di tempo determinato, le prestazioni fornite dal
sistema tecnologico, o anche dal singolo elemento tecnico.
Normazione


Regola tecnica: disposizione cogente emanata da un organismo
pubblico al quale è riconosciuta potestà legislativa o regolamentare.
Ha lo scopo di stabilire un livello di sicurezza e l’affidabilità generale
del sistema al quale si riferisce, in conformità a scelte d’ordine
pubblico e d’interesse generale.
Norma: specificazione tecnica volontaria, emanata da organi tecnici
non facenti parte della pubblica amministrazione ma riconosciuti. Ha
lo scopo di stabilire come si procede per raggiungere un
determinato obiettivo di qualità o di standardizzazione.
Normazione
il suo campo d’applicazione è limitato a determinate
fattispecie.

Verticale:

Orizzontale: trova applicazione generale in tutta la materia.
La tradizione italiana è orientata alla normazione di tipo verticale,
mentre quella comunitaria, di derivazione anglosassone, è orientata
alla normazione di tipo orizzontale.
Regolamentazione comunitaria

Norme armonizzate (EN):

Benestare tecnici:

Documenti interpretativi:
specificazioni tecniche adottate dal
CEN su mandato della Commissione
europea.
valutazioni tecniche positive
dell’idoneità d’un prodotto all’impiego
previsto.
precisano i requisiti essenziali e
costituiscono il riferimento per la
definizione di norme armonizzate e
d’orientamenti per il rilascio del
benestare tecnico.
Direttiva Prodotti da Costruzione
89/106/CE
(modificata dalla Direttiva 93/68/CE – Recepita in
Italia con DPR 21/04/1993 n° 246)
Le opere d’ingegneria civile siano concepite e realizzate in
modo da non compromettere la sicurezza delle persone
e dei beni.
Direttiva Prodotti da Costruzione
89/106/CE
Allegato I - Requisiti essenziali
Enunciati in termini di obiettivi, costituiscono criteri generali e specifici
per conferire alle opere un congruo grado di sicurezza. Sono
precisati in documenti interpretativi, i quali danno forma concreta ai
requisiti di cui sopra.
Requisito essenziale n° 2: Sicurezza in caso d’incendio
Direttiva Prodotti da Costruzione
89/106/CE
Documento interpretativo per il requisito essenziale n°
2
Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio
Impostazione di carattere nordeuropeo,
oggettuale di stampo levantino.
contrapposta
all’impostazione
Si valuta il livello di sicurezza necessario e si progettano le conseguenti misure.
Sicurezza in caso d’incendio
L’opera deve essere concepita e costruita in modo che, in
caso d’incendio:





La capacità portante dell’edificio possa essere garantita per un
periodo di tempo determinato
La produzione e la propagazione del fuoco e del fumo all’interno
dell’opera siano limitate
La propagazione del fuoco ad opere vicine sia limitata
Gli occupanti possano lasciare l’opera o essere soccorsi altrimenti
Sia presa in considerazione la sicurezza delle squadre di soccorso
Sicurezza in caso d’incendio
Nei paesi UE i requisiti di sicurezza antincendio
costituiscono parte essenziale della normativa sulle
opere di costruzione
La sicurezza antincendio nelle opere di costruzione
comprende requisiti sulla configurazione degli edifici
e sulle prestazioni strutturali, sui prodotti da
costruzione, sui servizi ed installazioni e sugli
impianti di protezione antincendio
Sicurezza in caso d’incendio
I singoli stati dell’Unione sono responsabili della sicurezza
sul proprio territorio
Il livello di sicurezza dev’essere garantito con una
probabilità accettabile e per una vita d’esercizio
economicamente ragionevole
Gli stati possono adottare provvedimenti di supervisione
della progettazione e dell’esecuzione delle opere,
nonché provvedimenti concernenti le qualifiche dei
soggetti interessati
Capacità portante della costruzione
1. Stabilità complessiva della struttura principale:

Nessun requisito per fabbricati con basso carico d’incendio o dove
le conseguenze del crollo siano accettabili

Requisiti per un periodo limitato, dove è sufficiente garantire
l’evacuazione degli occupanti in luogo sicuro

Requisiti specifici per garantire che la struttura possa reggere la
combustione completa di tutti i materiali combustibili presenti
nell’edificio o in una determinata parte di esso
Sicurezza in caso d’incendio
La normativa nazionale cogente (regole tecniche)
dovrebbe contenere solo gli obiettivi e le prescrizioni
generali, intesi a garantire la sicurezza nelle opere
di costruzione
La norma tecnica volontaria dovrebbe contenere le
indicazioni prestazionali e le modalità applicative
Verifiche
Le verifiche alla situazione accidentale sono condotte
allorquando ritenute necessarie, dal progettista, in
relazione all’importanza, alla destinazione d’uso ed
alle caratteristiche della costruzione
Indipendentemente dalle valutazioni del progettista,
dette verifiche sono obbligatorie dove imposte da
una regola tecnica o da un criterio tecnico di
prevenzione incendi
Sicurezza in caso d’incendio
(EC 1)
Le funzioni richieste ed i livelli di prestazione sono
generalmente specificati dalle competenti autorità
nazionali, soprattutto in termini di tipo di valutazione di
resistenza al fuoco
Dove è accettata l’ingegneria della sicurezza al fuoco per la
valutazione delle misure attive e passive, le richieste
delle autorità saranno meno prescrittive e possono
aggiungersi come strategie alternative
Capacità portante della costruzione
2. Tenuta della compartimentazione:



Limitare lo sviluppo e la propagazione del fuoco e del fumo
all’interno delle opere di costruzione
Ritardare lo sviluppo dell’incendio, la propagazione del fuoco e del
fumo nelle opere, in modo da lasciare agli occupanti il tempo
sufficiente per mettersi in salvo
Consentire alle squadre di soccorso di domare l’incendio prima che
questo assuma proporzioni maggiori
Durata di resistenza al fuoco
Analisi del rischio incendio
Il danno strutturale è strettamente interrelato alla durata e
all’intensità dell’incendio
L’energia termica sviluppata dall’incendio è in diretta
relazione con la quantità di materiale combustibile
presente
Cause di danno d’un sistema
strutturale durante l’incendio







Superamento della velocità di deformazione
Superamento della deformazione massima ammissibile (freccia,
spostamento in prossimità dei vincoli)
Perdita della capacità portante della singola sezione
Instabilità flessionale di elementi compressi
Combinazioni anomale di azioni flettenti e taglio
Scarsa duttilità delle sezioni, con comportamenti di tipo fragile
Riduzione delle sezioni resistenti
Limitazione del danno potenziale





Evitare, limitare o ridurre i rischi a cui la struttura può essere
soggetta
Scegliere una forma strutturale che abbia una minore sensibilità al
rischio considerato
Selezionare una forma strutturale ed una progettazione che può
sopravvivere adeguatamente alla rimozione eccezionale d’un
singolo elemento o d’una parte limitata della struttura, o
all’occorrenza di accettabile danno limitato
Evitare il più possibile sistemi strutturali che possano collassare
senza avvertimento
Connettere la struttura
Limitazione del danno potenziale
Gli edifici devono essere progettati in modo che il sistema
strutturale principale possa sopportare
danneggiamenti locali senza subire un collasso totale
Progetto delle strutture all’incendio
Fasi della progettazione:

Scelta degli scenari d’incendio significativi per il caso in esame
 Determinazione dei relativi incendi di progetto

Calcolo dell’evoluzione della temperatura all’interno degli
elementi strutturali

Calcolo del comportamento meccanico delle strutture esposte
al fuoco
Approccio alla resistenza strutturale
all’incendio

Determinazione, attraverso convenienti schematizzazioni, di uno
o più modelli rappresentativi della realtà

Analisi del comportamento dei modelli, con particolare riguardo
alla sicurezza al fuoco

Trasferimento della sicurezza dai modelli alla realtà, mediante
l’individuazione di soluzioni applicabili (strutturali e tecnologiche),
nonché di opportuni controlli
Controllo di qualità della sicurezza
Non è possibile la riduzione dei requisiti, dato che il progresso
tecnologico ne aumenta costantemente i valori attesi
Miglioramento delle prestazioni, basata sull’accrescimento delle
conoscenze relative all’evoluzione del fenomeno incendio
Controllo progettuale (maggiore attenzione al problema della resistenza
al fuoco)
Approccio per sistemi
Osservando i danni strutturali conseguenti gli incendi, si
notano errori di concezione e di sottovalutazione dei
comportamenti.
Tendenza a ragionare per singole unità.
Esempio: i collegamenti diventano, durante l’incendio, nodi
critici in grado di rendere labili sistemi costituiti da
elementi di per sé capaci di prestazioni molto elevate.
Approccio per sistemi
Una struttura è considerata resistente al fuoco se è dimostrato che la
resistenza al fuoco dei singoli elementi è come minimo la stessa
ed i punti di contatto tra le parti non riducono la capacità di
resistenza della struttura principale, tenuto conto delle azioni
indirette causate dalla dilatazione termica, dalla deformazione e/o
dal cedimento degli elementi strutturali.
Compatibilità dimensionale e funzionale tra elementi strutturali, nonché
tra elementi strutturali e di completamento.
Approccio per sistemi
Tendenza a condurre la verifica della resistenza strutturale all’incendio
per singoli elementi.
Data una catena d’elementi in serie, non è plausibile affermare che se
resistono gli elementi singoli allora resiste anche la catena nel
suo complesso – meccanismi d’instabilità locale.
Le norme UNI CNVVF richiamano l’attenzione del progettista sulla
necessità di valutare l’idoneità dell’intero sistema strutturale
(unioni, dettagli costruttivi, ogni altra particolarità strutturale).
Esclusione di qualsiasi cedimento di tipo fragile.
Capacità del sistema strutturale
(DM 14/09/2005)
La capacità del sistema strutturale in caso d’incendio si
determina sulla base della capacità portante propria
degli elementi strutturali singoli, di porzioni di struttura o
dell’intero sistema costruttivo, comprese le condizioni di
carico e di vincolo, tenendo conto dell’eventuale
presenza di materiali protettivi
Sicurezza - probabilità
Dalla sicurezza – certezza alla sicurezza – probabilità.
Viene scelta prioritariamente una determinata probabilità (definita
accettabile) di raggiungimento di certi stati limite.
Metodo semiprobabilistico: si accetta che i valori delle variabili aleatorie
abbiano una certa probabilità, assegnata, d’essere superiori o
inferiori ad un valore di riferimento detto caratteristico.
Ai valori caratteristici sono associati coefficienti di sicurezza, attraverso
i quali si ottengono i valori di progetto.
Sicurezza all’incendio
Relazione simbolica che descrive il confronto tra
sollecitazioni applicate durante l’incendio e capacità di
prestazione di resistenza ridotta dall’incendio:
S fi,d  R fi,d
Sicurezza all’incendio
Si confronta la caratteristica di sollecitazione agente con la
corrispondente sollecitazione resistente.
Sezione di identiche caratteristiche geometriche, ma con caratteristiche
meccaniche ridotte a causa dell’innalzamento di temperatura.
Noto il campo di temperatura, raggiunto dopo un certo tempo
d’esposizione al fuoco, nella sezione oggetto di verifica si associa
al suddetto campo una distribuzione di coefficienti riduttivi delle
caratteristiche meccaniche.
Sicurezza all’incendio

Resistenza:

Robustezza:

Durabilità:
affidabilità nei riguardi dei
comportamenti meccanici
affidabilità nei riguardi della stabilità
d’insieme (ad esempio rispetto ai
collassi a catena)
mantenimento della tenuta,
dell’isolamento termico ed
eventualmente di altri criteri
Sicurezza all’incendio
La sicurezza e le prestazioni di una costruzione devono
considerare gli stati limite ultimi e d’esercizio, oltre alla
robustezza nei confronti di eventi accidentali (incendio)
Sicurezza all’incendio




Soluzioni progettuali riconosciute ed accettate (metodi tabellari),
per tipi definiti d’elementi strutturali
Metodi di calcolo semplificati per tipi definiti d’elementi strutturali
Modelli avanzati e generalizzati di calcolo per la simulazione del
comportamento della struttura nel suo insieme, di parti della
struttura o solamente d’un elemento strutturale
Prove di laboratorio
Metodo tabellare (DM 16/02/2007)
Confronto tra elemento realmente posto in opera ed apposite tabelle,
redatte da organismi normatori riconosciuti, purché le
caratteristiche dell’elemento rientrino nei limiti specificati.
I dati tabellari forniscono risultati a favore di sicurezza rispetto alle
prove in forno ed ai modelli di calcolo.
Non è ammessa alcuna estrapolazione dei dati, né un uso estensivo
delle tabelle al di fuori del loro campo d’applicazione.
Metodo sperimentale (DM
16/02/2007)
Prova in forno del singolo elemento strutturale secondo un programma
termico normalizzato, nelle effettive condizioni d’utilizzo.
Le prestazioni rilevate sono certificate dal laboratorio riconosciuto ed il
produttore può mettere in commercio l’elemento, accompagnato
da una dichiarazione di conformità al prototipo e dalle indicazioni
di montaggio ed utilizzo, le quali non devono discostarsi da quelle
di prova.
Metodo sperimentale
Norme UNI EN 1363 – 1364 – 1365: specificano i principi generali ed i
metodi per determinare la resistenza al fuoco dei diversi elementi
costruttivi, sottoposti a condizioni normalizzate d’esposizione
all’incendio.
Norme UNI ENV serie 13381: metodi di prova per la determinazione
del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali a
seguito d’applicazione di strati protettivi. Per la prima volta, sono
definiti i limiti d’applicabilità dei risultati.
Metodo analitico (DM 16/02/2007)
Analisi strutturale (globale, di sottostrutture ovvero di singoli elementi),
ottenuta attraverso specifiche modellazioni.
Metodo di validità generale, ma complesso e, in genere, limitato al
criterio capacità portante R.
Si effettua calcolando il transitorio termico degli elementi strutturali e la
variazione di resistenza associata all’andamento della
temperatura.
Il procedimento deve dimostrare che la struttura, o i suoi componenti,
offriranno una prestazione adeguata in caso d’incendio reale.
Metodo analitico
Crisi strutturale in condizioni d’incendio:






Rottura delle sezioni
Instabilità di elementi compressi
Trasformazione in meccanismo (formazione di cerniere plastiche)
Eccessive deformazioni
Perdita di congruenza della geometria deformata
Perdita d’equilibrio di tipo rigido
Azioni sulle strutture in condizioni
d’incendio
L’incendio rientra nella categoria degli eventi eccezionali, per cui le
azioni di progetto sono calcolate mediante l’applicazione dei
coefficienti specifici per le combinazioni eccezionali di azioni
meccaniche:
Ffi,d   GA  Gk   P  Pk t   1,1  Qk ,1   2,i  Qk ,i   Ad t 
Azioni sulle strutture in condizioni
d’incendio
Combinazione eccezionale semplificata di azioni meccaniche (UNI
CNVVF):
F fi,d  Gk  Q1k  0,7  Q2 k , j
O anche
F fi,d   fi  Fd
Resistenza del materiale costitutivo
in condizioni d’incendio
La resistenza ultima di progetto in condizioni d’incendio è
derivata dal valore caratteristico di resistenza del
materiale, minorata attraverso l’applicazione d’un
coefficiente di sicurezza
R fi,d 
Rk
 fi
Resistenza del materiale costitutivo
in condizioni d’incendio
Azione termica dovuta all’incendio: conduzione interna per condizioni di
tipo radiativo - convettivo sulla superficie esterna dell’elemento.
Degrado delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei materiali da
costruzione.
Azioni indirette causate dalle deformazioni termiche.
Trasmissione del calore all’interno
dell’elemento strutturale





Geometria dell’elemento
Esposizione all’incendio
Proprietà termofisiche del materiale costitutivo (calore specifico,
conduttività termica, capacità di disperdere calore per
irraggiamento)
Massa volumica
Contenuto d’acqua
Esempio: conglomerato cementizio
armato
Mappatura termica d’una sezione al tempo t d’esposizione
all’incendio.
Esempio: conglomerato cementizio
armato
La semplice verifica dello spessore di copriferro (temperatura
dell’armatura) può essere ammessa nel caso di sezioni
massicce, dove il collasso atteso è dovuto al cedimento
dell’acciaio.
Nel caso di sezioni sottili, dove è prevedibile il rapido
riscaldamento del conglomerato, il collasso atteso può
determinarsi per sfaldamento del calcestruzzo.
Esempio: acciaio da carpenteria
 fi,d   cr
La distribuzione di progetto della temperatura nella sezione
resistente deve mantenersi inferiore al valore critico
(temperatura in corrispondenza della quale, per un assegnato
livello di carico e per una determinata configurazione, ci si
aspetta il collasso d’un elemento) – Procedimento tipico del
metodo tabellare.
La temperatura critica è funzione del grado d’utilizzazione, dello
schema statico, del fattore di massività.
Esempio: acciaio da carpenteria
Decadimento meccanico degli elementi d’acciaio:

Riduzione della resistenza a rottura

Riduzione della tensione di snervamento

Riduzione del modulo d’elasticità
Coefficiente di riduzione della tensione di snervamento dell’acciaio:
K y , 
f y ,
fy
Esempio: legno
Zona carbonizzata
Incendio
Linea di carbonizzazione
Zona alterata
Zona interna
Esempio: legno



Zona carbonizzata: situata all’esterno, soggetta a
combustione completa, in essa non si considera più alcuna
caratteristica di resistenza meccanica
Zona alterata: strato intermedio dello spessore d’alcuni
millimetri, in cui le caratteristiche meccaniche sono degradate
Zona interna: parte della sezione non ancora investita
dall’azione di demolizione termica, in cui la piccola
diminuzione delle caratteristiche meccaniche è compensata
dall’aumento imputabile all’essiccazione
d char   0  k  t
Azioni termiche: modellazione
dell’incendio
Equazione del bilancio termico d’un compartimento, riferita
all’energia termica scambiata nell’unità di tempo (potenza
termica):
hc  he  hr  hw  hg





hc
he
hr
hw
hg
è l'energia termica sviluppata
è l'energia termica asportata dai prodotti di combustione
è l'energia termica irradiata attraverso le aperture
è l'energia termica accumulata negli elementi strutturali e di partizione
è l'energia termica accumulata nei gas combusti
Azioni termiche: modellazione dell’incendio (DM
14/09/2005)
Per definire le azioni del fuoco, devono essere determinati i principali
scenari d’incendio e i relativi incendi convenzionali di progetto, sulla
base di una valutazione del rischio d’incendio.
In linea generale, gli incendi convenzionali di progetto devono essere
applicati ad un compartimento dell’edificio alla volta, salvo che non sia
diversamente indicato nello scenario d’incendio. In particolare in un
edificio multipiano sarà possibile considerare separatamente il carico di
incendio dei singoli piani qualora le strutture orizzontali posseggano
una capacità di compartimentazione adeguata.
Azioni termiche: modellazione
dell’incendio
S’individua una funzione, correlante lo stato termico dell’ambiente
ed il tempo, rappresentativa dell’incendio reale, tale da
sottoporre l’elemento ad uno stress compatibile con quello
che subirebbe durante una vera esposizione al fuoco.



Curva CMI 91/61 (non normalizzata)
Curva ISO 834 (recepita dalla normativa comunitaria)
Curve rappresentative di casi particolari
Curve d’incendio
Nominali
Adottate per la classificazione delle costruzioni e per le
verifiche di resistenza al fuoco di tipo convenzionale
Naturali
Determinate in base a modelli e parametri fisici che
definiscono le variabili di stato all’interno del
compartimento
Azioni termiche: modellazione
dell’incendio
Potere calorifico
Quantità di calore sviluppata dalla combustione
completa, a pressione costante, dell’unità di massa
o di volume del combustibile, avendo riportato i
prodotti della combustione alla temperatura iniziale.
Si misura in MJ/kg o MJ/m3
Carico d’incendio
Il danno strutturale è strettamente correlato alla durata
ed intensità dell’incendio.
L’energia termica sviluppata dall’incendio è in diretta
relazione con la quantità di materiale combustibile
presente, detta carico d’incendio o anche carico
del fuoco.
Carico d’incendio specifico (EC 1)
Calore totale (potenziale termico) prodotto dalla
combustione di tutti i materiali combustibili presenti
in una determinata area, riferito all’unità di
superficie del pavimento. Si misura in MJ/m2
Carico d’incendio (DM 09/03/2007)
Potenziale termico netto della totalità dei materiali combustibili
materiali combustibili contenuti in uno spazio, corretto in base
ai parametri indicativi della partecipazione alla combustione
dei singoli materiali
Carico d’incendio specifico: carico d’incendio riferito all’unità di
superficie lorda
Carico d’incendio specifico di
progetto (DM 09/03/2007)
Carico d’incendio specifico corretto in base ai parametri
indicatori del rischio d’incendio del compartimento
e dei fattori relativi alle misure di protezione
presenti. Esso costituisce la grandezza di
riferimento per le valutazioni della resistenza al
fuoco delle costruzioni
Carico d’incendio
Valore caratteristico del carico d’incendio specifico:
qf 
gi
Hi
mi
ψi
A
 i g i  H i  mi  i
A
è la quantità del singolo materiale combustibile in kg
è il potere calorifico inferiore del singolo materiale
è il fattore che descrive la partecipazione alla combustione del singolo
materiale combustibile
è il fattore che descrive la protezione dal fuoco del singolo materiale
combustibile
è la superficie planimetrica netta del compartimento o spazio di
riferimento
Carico d’incendio
Il valore caratteristico del carico d’incendio può essere determinato
anche mediante tabelle, purché fornite da organismi normatori
riconosciuti.
I carichi di fuoco permanente, che si prevede non varino durante la vita
di servizio d’una struttura, sono introdotti con i loro valori risultanti
dalla ricerca; i carichi di fuoco variabili sono rappresentati da
valori corrispondenti al frattile superiore d’ordine 0,80 oppure
0,95.
In ogni caso, il valore rilevato non può essere inferiore ad un minimo
fissato dal CNR.
Densità di carico al fuoco caratteristica (EC 1)
Valore nominale della densità di carico d’incendio
(DM 14/01/2008)
L’uso di valori caratteristici è consigliabile, dato che il carico d’incendio
è una tipica grandezza aleatoria, con propria distribuzione di
probabilità
È però necessario che gli organismi normatori allarghino, mediante
studi ed esperienze, il campo della raccolta comparata di dati
Carico d’incendio specifico di progetto
(DM 09/03/2007)
q f ,d  q f   q1   q 2   n
qf
δq1
δq2
δn
densità di carico al fuoco caratteristica
fattore dimensioni del compartimento (≥ 1,00)
fattore tipo d’attività (≥ 0,80)
fattore misure di protezione attiva (≥ 0,20)
Densità del carico del fuoco di
progetto (DM 09/03/2007)
Area del compartimento A in m2
δq1
A < 500
1,00
500 ≤ A < 1.000
1,20
1.000 ≤ A < 2.500
1,40
2.500 ≤ A < 5.000
1,60
5.000 ≤ A < 10.000
1,80
A ≥ 10.000
2,00
Densità del carico del fuoco di
progetto (DM 09/03/2007)
Classi di
rischio
Descrizione
δ q2
I
Aree che presentano un basso rischio di incendio in termini di
probabilità di innesco, velocità di propagazione delle fiamme e
possibilità di controllo dell’incendio da parte delle squadre di
emergenza
0,80
II
Aree che presentano un moderato rischio di incendio come
probabilità d’innesco, velocità di propagazione di un incendio e
possibilità di controllo dell’incendio stesso da parte delle squadre di
emergenza
1,00
III
Aree che presentano un alto rischio di incendio in termini di
probabilità d’innesco, velocità di propagazione delle fiamme e
possibilità di controllo dell’incendio da parte delle squadre di
emergenza
1,20
Densità del carico del fuoco di
progetto (DM 09/03/2007)
Densità del carico del fuoco di progetto (DM
09/03/2007)
ni, Funzione delle misure di protezione
Sistemi
automatici di
estinzione
ad
acqua
altro
0,60
0,80
n1
n2
Sistemi di
evacuazione
automatica di
fumo e calore
Sistemi
automatici di
rivelazione,
segnalazione e
allarme di
incendio
Squadra
aziendale
dedicata alla
lotta antincendio[
n3
n4
n5
0,90
0,85
0,90
Rete idrica antincendio
Percorsi
protetti di
accesso
Accessibilità
ai mezzi di
soccorso
VVF
n6
interna e
esterna
n8
n9
0,90
0,80
0,90
0,90
Interna
n7
Calcolo del carico d’incendio
Si deve tener conto di tutto ciò che è contenuto nell’edificio ed è
combustibile e degli elementi di costruzione, inclusi i
rivestimenti e le finiture
Esistono due possibilità:

Esame specifico del caso

Classificazione nazionale sulla base della destinazione d’uso
Esame specifico del caso
I carichi d’incendio e le loro combinazioni devono
essere stimati in consultazione con il titolare
dell’attività, considerando le finalità d’uso, le
forniture, l’installazione, le variazioni con il tempo,
gli orientamenti sfavorevoli e le possibili prevedibili
modificazioni
Esame specifico del caso
I carichi d’incendio sono calcolati sulla base del potere
calorifico inferiore, ove questo sia definito
Può essere presa in considerazione l’umidità del
materiale, modificando quindi il potere calorifico da
inserire nei calcoli
Classificazione del carico d’incendio
in base alla destinazione d’uso
La classificazione può avvenire solo sulla base di
prospetti emanati da enti normatori riconosciuti
Densità del carico d’incendio qk per
diverse attività in MJ/m2 (CNR)
Destinazione d’uso
Val. medio
Frattile 0,95
Civili abitazioni
300
450
Ospedali (stanza)
350
600
Alberghi (stanza)
400
600
Scuole
300
450
Biblioteche
1200
2400
Uffici
300
Attività commerciali
600
Locali di pubblico spettacolo
350
600
Autorimesse sup. sp. parc. < 20 m2
400
500
Autorimesse sup. sp. parc. > 20 m2
200
250
Densità del carico d’incendio qk per
diverse attività in MJ/m2 (EC 1)
Destinazione d’uso
Val. medio
Frattile 0,80
Abitazione
780
948
Ospedale
230
280
Albergo (camera)
310
377
Libreria
1500
1824
Ufficio
420
511
Scuola (aula)
285
347
Centro commerciale
600
730
Teatri e cinema
300
365
Trasporti (spazi pubblici)
100
122
Densità del carico d’incendio qk
per diverse attività
I valori tabellati sono riferiti alla destinazione d’uso
primaria, non riguardano i locali ad uso specifico
(ad es. depositi di materiali combustibili)
Nel caso si effettui un’analisi del caso specifico, il
valore di qk non può essere inferiore al valore
medio indicato dalle tabelle
Comparazione delle densità del carico
d’incendio medio qm per diverse attività
Destinazione d’uso
CNR
EC 1
Abitazione
300
780
Ospedale
350
230
Albergo (camera)
400
310
Libreria
1200
1500
Ufficio
300
420
Scuola (aula)
300
285
Centro commerciale
600
600
Teatri e cinema
350
300
Comparazione delle densità del carico
d’incendio caratt. qk per diverse attività
Destinazione d’uso
CNR (0,95)
EC 1 (0,80)
Abitazione
450
948
Ospedale
600
280
Albergo (camera)
600
377
Libreria
2400
1824
Ufficio
Scuola (aula)
511
450
Centro commerciale
Teatri e cinema
347
730
600
365
Distribuzione del materiale
combustibile
Quando il materiale combustibile si presenta concentrato in alcuni
punti, non è corretto calcolare il carico d’incendio riferendolo
alla superficie totale del compartimento
In un locale grande, un’intensa azione termica di un incendio
localizzato può esporre le strutture circostanti a condizioni di
riscaldamento di norma associate ad un incendio in più
avanzata fase di sviluppo
Distribuzione del materiale combustibile
Il DM 14/01/2008 stabilisce che qualora siano presenti elevate
dissimmetrie nella distribuzione dei materiali combustibili , qk
è calcolato con riferimento all’effettiva distribuzione dello
stesso.
Per incendio localizzato s’intende un focolaio d’incendio che
interessa una zona limitata del compartimento, con sviluppo
di calore concentrato in prossimità degli elementi strutturali
posti superiormente al focolaio o immediatamente adiacenti.
Distribuzione del materiale
combustibile
L’EC 1 prende in considerazione l’incendio localizzato
(governato dal combustibile), con diametro non
superiore a 10 m
Sono valutati gli effetti locali dell’incendio,
particolare riferimento al pennacchio
con
Classe di capacità portante
Metodo analitico:
determinazione del tempo d’esposizione
all’incendio standard considerato equivalente
all’incendio reale che può interessare il
compartimento – caratteristiche termofisiche
delle superfici di chiusura, ventilazione.
Metodo semplificato: tabella di correlazione tra carico d’incendio
specifico di progetto e classe di capacità
portante.
Metodo semplificato
In funzione del carico d’incendio specifico di progetto qd, la
classe di capacità portante è fornita da una tabella
(classe di riferimento)
I valori del carico d’incendio e delle caratteristiche del
compartimento adottati per l’applicazione del metodo
costituiscono un vincolo d’esercizio per le attività da
svolgere all’interno della costruzione
Metodo semplificato
(DM 09/03/2007)
Carichi d’incendio specifici di
progetto (qf,d)
Classe
Non superiore a 100 MJ/m2
0
Non superiore a 200 MJ/m2
15
Non superiore a 300 MJ/m2
20
Non superiore a 450 MJ/m2
30
Non superiore a 600 MJ/m2
45
Non superiore a 900 MJ/m2
60
Non superiore a 1200 MJ/m2
90
Non superiore a 1800 MJ/m2
120
Non superiore a 2400 MJ/m2
180
Superiore a 2400 MJ/m2
240
Metodo analitico – Valori minimi
(DM 09/03/2007)
Carichi d’incendio specifici di
progetto (qf,d)
Classe
Non superiore a 300 MJ/m2
0
Non superiore a 450 MJ/m2
15
Non superiore a 600 MJ/m2
20
Non superiore a 900 MJ/m2
30
Non superiore a 1200 MJ/m2
45
Non superiore a 1800 MJ/m2
60
Non superiore a 2400 MJ/m2
90
Superiore a 2400 MJ/m2
120
Metodo semplificato
I metodi tabellari consentono di procedere con speditezza,
forniscono risultati sempre accettabili e quindi sono
spesso affetti da una certa sovrastima. Un minor
lavoro d’analisi è compensato da un esito cautelativo
Metodo del tempo equivalente
Si valuta il tempo d’esposizione all’incendio standard che può essere
considerato equivalente all’incendio reale, arrotondandolo alla
classe immediatamente superiore
La classe risultante, ad ogni modo, non può essere inferiore al valore
minimo dato, in funzione del carico d’incendio specifico di
progetto qd, dalla tabella precedente
Metodo del tempo equivalente
t e , d  qd  k b  w
qd
carico d’incendio specifico di progetto, in MJ/m2
kb
fattore di conversione associato alle proprietà termiche
delle superfici di chiusura del compartimento, in min·m2/MJ
w
fattore di ventilazione associato alla geometria del
compartimento ed alle aperture nelle superfici di chiusura
Metodo dell’incendio naturale
La capacità portante può essere verificata rispetto all’azione termica
dell’incendio naturale, applicata per l’intervallo di tempo
necessario al ritorno alla temperatura ordinaria
Si adottano curve parametriche semiempiriche d’esposizione al fuoco,
che tengono conto delle caratteristiche del combustibile e di
quelle del compartimento
Metodo dell’incendio naturale
Sono introdotti numerosi fattori nel modello dell’incendio,
quali ad esempio:



Dimensioni delle aperture
Superficie laterale del locale
Caratteristiche fisiche del contorno (densità, calore
specifico, conduttività termica)
Metodo dell’incendio naturale
Le curve parametriche sono utilizzabili solo in specificate
condizioni:




Superficie del compartimento compresa tra 100 m2 e
500 m2
Altezza del locale fino a 4 m
Assenza d’aperture nel soffitto
Materiale
combustibile
distribuito
in
maniera
omogenea
Metodo dell’incendio naturale
Esempio di curva parametrica in fase scaldante:
 g  1325  (1  0,324  e
0 , 2 t *
 0,204  e
1, 7 t *
 0,472  e
19t *
)
Le curve parametriche sono sempre al di sotto della curva
standard. Un’analisi accurata dell’ambiente porta a
previsioni più realistiche e meno severe
Il tempo di resistenza al fuoco non può essere inferiore a
valori minimi fissati dal CNR
Curve parametriche: influenza del carico
d’incendio sulla temperatura (F. Maestri)
Livelli di qualità della prestazione
(CNR, DM 14/01/2008 e DM
09/03/2007)
La capacità portante è esplicitata in classi, stabilite in base
al rischio ed alle strategie antincendio per i diversi tipi
di costruzione e di attività, riferite all’incendio
convenzionale rappresentato dalla curva standard
R15; R20; R30; R45; R60; R90; R120; R180; R240; R360
Livello I
Nessun requisito specifico di resistenza al fuoco dove le
conseguenze della perdita dei requisiti stessi siano
accettabili o dove il rischio di incendio sia trascurabile
(in genere non ammesso per le costruzioni soggette a
controllo VVF)



Nessuna presenza di persone, salvo quella occasionale o di
breve durata
Nessuna compromissione di altre costruzioni o sistemi di
compartimentazione
Basso carico d’incendio specifico
Livello II
Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un
periodo sufficiente all’evacuazione degli occupanti in
luogo sicuro all’esterno della costruzione



Affollamento limitato e nessuna presenza di posti letto
Massimo due piani fuori terra ed un interrato
Nessuna compromissione di altre costruzioni o sistemi di
compartimentazione
R30
R60
Livello III
Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un
periodo congruo con la gestione dell’emergenza


Livello adeguato, in generale, per tutte le costruzioni, salvo quelle
particolarmente sensibili all’incendio
Capacità portante funzione del carico d’incendio specifico,
corretto mediante opportuni coefficienti
Livello IV
Requisiti di resistenza al fuoco delle strutture per garantire,
dopo la fine dell’incendio, un limitato danneggiamento
della costruzione



Capacità portante mantenuta per tutta la durata dell’incendio
Regime deformativo contenuto
Capacità portante residua che consenta interventi di ripristino
Livello V
Requisiti di resistenza al fuoco delle strutture per garantire,
dopo la fine dell’incendio, il mantenimento della totale
funzionalità della costruzione stessa.



Capacità portante mantenuta per tutta la durata dell’incendio
Regime deformativo trascurabile
Capacità portante residua adeguata alla funzionalità immediata
della costruzione
Valutazione della stabilità globale
(CNR)
La progettazione dell’intero organismo strutturale deve indicare tutti gli
accorgimenti necessari al fine d’evitare il collasso dovuto
all’interazione tra diversi elementi, a effetti del secondo ordine o a
insufficiente capacità di ridistribuzione delle azioni. È ammessa la
ridistribuzione plastica delle caratteristiche di sollecitazione,
purché questa non comporti la formazione di meccanismi di
collasso.
Valutazione della stabilità globale
(CNR)
Gli spostamenti conseguenti alle deformazioni non devono provocare
alterazioni nel funzionamento dei vincoli, sollecitazioni localizzate
o effetti del secondo ordine.
Per elementi inflessi occorre controllare che variazioni di lunghezza e
rotazioni d’estremità non siano tali da causare perdite d’appoggio,
contatti localizzati o fenomeni di ribaltamento.
Conclusioni
La resistenza strutturale all’incendio non rappresenta un
obiettivo, ma piuttosto uno strumento idoneo a
raggiungere, in concorrenza con altri, un ragionevole
livello di sicurezza.
Analisi di rischio
Strategia antincendio
Bibliografia
BONESSIO U. Sulla resistenza al fuoco serve una normativa al passo con l’Europa,
Roma, EPC Antincendio, Settembre 2000
CACIOLAI M. Strutture portanti. Un Eurocodice contro gli incendi, Roma, EPC
Antincendio, Settembre 2002
GIOMI G., PAIS P.R. Antologia organica di prevenzione incendi, Roma, EPC Libri, 2002
LENZI R. Resistenza al fuoco delle strutture, Roma, EPC Libri, 2006
MASINI P., ROMANO M., PAVIA R., RAUSA P., CIPPONE L. Valutazione della resistenza
al fuoco di elementi strutturali in C.A.P. per edifici industriali: metodologie a
confronto, Pisa, VGR 2004
DE NICOLO B. Resistenza strutturale di costruzioni in cemento e acciaio dopo un
incendio, Roma, EPC Antincendio, Febbraio 1998