La resistenza al fuoco degli elementi strutturali

Il ‘Codice di prevenzione incendi’, nella sezione S ‘Strategia antincendio’, prevede dieci capitoli dedicati alle Misure di riduzione del rischio di incendio.

La progettazione della sicurezza antincendio nelle attività soggette alle visite ed ai controlli dei Vigili del Fuoco e nei luoghi di lavoro, al fine di ridurre l’insorgenza di un incendio e di limitarne le conseguenze, è sancita dal d.p.r. 1 agosto 2011 n. 151 per le attività soggette, mentre nei luoghi di lavoro è prescritta, in maniera più generale, dall’art. 17 del D.lgs 9 aprile 2008, n. 81 e s.m.i. (Testo unico per la sicurezza). Le suddette misure, che si basano sulla preliminare valutazione del rischio incendio, possono essere individuate a partire da un approccio progettuale di tipo prescrittivo o di tipo prestazionale. Si segnala che tali obblighi valgono anche in attività che non sono luoghi di lavoro in virtù del d.lgs. 139 dell’8 marzo 2006 e s.m.i..

La progettazione antincendio, nel rispetto della normativa vigente in materia, può essere effettuata elaborando soluzioni tecniche flessibili ed aderenti alle specifiche caratteristiche ed esigenze delle attività soggette al controllo di prevenzione incendi (metodo prestazionale). In questo contesto si inserisce il Codice di prevenzione incendi (Co.P.I.) il quale, senza effettuare uno strappo rispetto al passato, si propone come promotore del cambiamento, privilegiando l’approccio prestazionale, in grado di garantire standard di sicurezza antincendio elevati mediante un insieme di soluzioni progettuali, sia conformi che alternative. In sostanza, il Codice rappresenta uno strumento finalizzato all'ottenimento degli obiettivi di sicurezza antincendio, caratterizzato da un linguaggio allineato con gli standard internazionali. La strategia antincendio in esso rappresentata, in dipendenza dei livelli di prestazione scelti, garantisce i prefissati obiettivi di sicurezza, mediante diverse soluzioni progettuali, grazie alla compresenza ed all’apporto delle varie misure antincendio.

Il Consiglio Nazionale degli Ingegneri, a tal proposito, ha condotto un sondaggio che ha coinvolto più di 2000 ingegneri - il 6,3% “professionisti antincendio” attualmente iscritti negli elenchi del Ministero dell’Interno - in merito ai progetti e alle deroghe che hanno fatto ricorso al Codice come metodo di progettazione. L'indagine, i cui risultati sono stati pubblicati dal CNI sul proprio sito (www.tuttoingegnere.it) il 17 ottobre 2016, ha rivelato un notevole interesse verso le nuove potenzialità introdotte dal Codice ma, allo stesso tempo, un utilizzo non diffuso dello stesso: oltre il 62% dei progettisti, infatti, pur avendo frequentato corsi di formazione incentrati sull’utilizzo del Codice, non ha provato ad utilizzarlo oppure ha rinunciato dopo un tentativo; di quelli che lo hanno adottato, pochi hanno fatto ricorso alle cosiddette soluzioni alternative. Probabilmente a causa della percepita complessità dello strumento normativo, e conseguente aumento della responsabilità, il Codice è di fatto spesso ignorato a vantaggio del più “consolidato” metodo prescrittivo. Al fine di illustrare le potenzialità del Codice e di fornire degli strumenti esplicativi, incentrati su esempi pratici di progettazione, che sembrano rappresentare un’esigenza particolarmente sentita dai professionisti intervistati nel sondaggio, è stata attivata una collaborazione tra il Dipartimento di Ingegneria Chimica Materiali Ambiente - Facoltà di Ingegneria Civile e Industriale - Università di Roma “Sapienza”, il Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici - Istituto Nazionale per l’Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro, il Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco (C.N.VV.F.) ed il Consiglio Nazionale degli Ingegneri. Saranno quindi sviluppati, secondo l’approccio e con gli obiettivi sopra evidenziati, una serie di compendi riguardanti, fondamentalmente, le dieci misure della strategia antincendio presenti nel Codice. La presente pubblicazione si occupa delle tematiche relative alla misura S.2 Resistenza al fuoco.

I risultati di tale attività potranno costituire, negli intenti dei promotori dell’attività di ricerca, uno strumento di supporto nella progettazione e gestione della sicurezza antincendio nei luoghi di lavoro e uno spunto di riflessione per i professionisti antincendio e, anche a scopo didattico, un ausilio pratico per gli studenti interessati alla formazione specialistica in materia di progettazione antincendio. 

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Indice

Prefazione 
1. Obiettivi 
2. Introduzione 
2.1 La normativa europea ed i requisiti base delle opere di costruzione 
2.2 La normativa italiana 
3. Le azioni sulle strutture esposte al fuoco 
3.1 Azioni meccaniche 
3.2 Azioni termiche 
4. La modellazione dell’incendio 
5. La valutazione della resistenza al fuoco 
5.1 Metodo sperimentale 
5.2 Metodo tabellare 
5.3 Metodo analitico 
5.3.1 Metodi di calcolo analitici semplificati 
5.3.2 Metodi di calcolo analitici avanzati 
6. Il comportamento al fuoco dei materiali strutturali 
7. Le soluzioni fornite dal Codice - la misura antincendio S.2 
8. Le opportunità offerte al progettista dal Codice 
Caso studio 1: resistenza al fuoco di elementi portanti in C.A.P. 
- Descrizione 
- Studio della problematica di sicurezza antincendio 
- Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi
- Obiettivi dello studio 
- Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco del tegolo: metodo analitico 
- a) Analisi della distribuzione termica nell’elemento 
- b) Proprietà meccaniche dei materiali 
- c) Verifica della capacità portante dell’elemento 
- Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco del tegolo: metodo tabellare 
- Considerazioni a commento 
Caso studio 2: resistenza al fuoco di un solaio in C.A. 
- Descrizione 
- Studio della problematica di sicurezza antincendio 
- Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
- Obiettivi dello studio 
- a1) Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco del solaio - metodo analitico 
- a2) Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco del solaio - metodo tabellare 
- b1) Valutazione delle prestazioni di resistenza della soletta piena in C.A. - metodo analitico 
- b2) Valutazione delle prestazioni di resistenza della soletta piena in C.A. - metodo tabellare 
- c1) Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco della trave portante 
- c2) Metodo dell’isoterma a 500° C 
- Considerazioni a commento 
Caso studio 3: resistenza al fuoco di una trave portante in acciaio 
Descrizione 
Studio della problematica di sicurezza antincendio 
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
Elementi strutturali in acciaio non protetti 
Elementi strutturali in acciaio protetti 
Considerazioni a commento 
Caso studio 4: resistenza al fuoco di una colonna portante in acciaio 
Descrizione 
Studio della problematica di sicurezza antincendio 
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
Verifica degli elementi compressi (colonne con sezione di classe 1, 2 o 3) 
Determinazione della classe di duttilità a caldo del profilato 
Colonna in acciaio non protetta 
Colonna in acciaio protetta 
Considerazioni a commento 
Caso studio 5: resistenza al fuoco di un solaio composto in acciaio e calcestruzzo 
Descrizione
Studio della problematica di sicurezza antincendio
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
Verifica dei requisiti “I” ed “R” per la soletta composta 
Studio della capacità portante delle travi principali 
Calcolo del momento resistente MR 
Studio della capacità portante delle travi secondarie 
Considerazioni a commento 
Caso studio 6: resistenza al fuoco di una trave portante in legno 
Descrizione
Studio della problematica di sicurezza antincendio
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio
Verifica della trave con il metodo della sezione efficace 
Protezione della trave al fine di garantire una capacità portante corrispondente a R60 
Considerazioni a commento 
Caso studio 7: resistenza al fuoco di una muratura portante 
Descrizione 
Studio della problematica di sicurezza antincendio 
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
a) Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco della muratura - metodo analitico 
b) Valutazione delle prestazioni di resistenza al fuoco di una muratura di tamponamento 
Considerazioni a commento 
Caso studio 8: resistenza al fuoco di una trave portante in alluminio 
Descrizione 
Studio della problematica di sicurezza antincendio 
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
Elementi strutturali in alluminio non protetti 
Elementi strutturali in alluminio protetti 
Considerazioni a commento 
Appendice A - Studio di curve d’incendio 
A.1 - Caso studio curva RHR(t) e modellazione termica con CFAST - ipotesi incendio in un deposito di lavorati in legno 
Descrizione 
Studio della problematica di sicurezza antincendio
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
a) Determinazione del fattore di ventilazione O: 
b) Determinazione dei vari parametri significativi della curva: 
c) Determinazione del verificarsi del flashover: 
c) Determinazione delle quantità di combustibile bruciato durante l’incendio: 
d) Determinazione della velocità di combustione: 
Modellazioni con CFAST 
a) Ipotesi pareti e solaio in CLS 
b) Ipotesi struttura portante in C.A. con pareti e solaio in laterizio 
c) Ipotesi sulla gestione del materiale combustibile - focolare da 5 MW 
Considerazioni a commento 
A.2 - Caso studio curva naturale d’incendio - ipotesi incendio in un archivio 
Descrizione 
Studio della problematica di sicurezza antincendio 
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
Considerazioni a commento 
Appendice B - Applicazione del metodo analitico avanzato per la valutazione della resistenza al fuoco di un’intera struttura 
Valutazioni con la FSE sulla resistenza al fuoco delle strutture di un fabbricato produttivo con deposito di materiale combustibile 
Descrizione 
Contestualizzazione dell’attività in relazione alla prevenzione incendi 
Obiettivi dello studio 
a) Inquadramento generale del progetto 
b) Simulazioni di incendio 
c) Parametri utilizzati nelle simulazioni di incendio 
d) Scenario di incendio di progetto esaminato 
e) Verifiche analitiche della resistenza strutturale al fuoco

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Fonte: INAIL

Pubblicazione realizzata da Inail Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici
Responsabili scientifici
Raffaele Sabatino, Mara Lombardi, Marco Cavriani, Gaetano Fede
Autori
Raffaele Sabatino, Mara Lombardi, Nicolò Sciarretta, Mauro Caciolai, Piergiacomo Cancelliere,Luca Ponticelli, Vincenzo Cascioli, Filippo Cosi
Collaboratori
Daniela Freda, Antonella Pireddu, Andrea Marino, Ivano Favaro

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