Prevenzione Incendi: Approccio ordinario e Approccio ingegneristico FSE

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Prevenzione incendi   Approccio Ordinario e Approccio Ingegneristico FSE

Prevenzione Incendi: Approccio ordinario e Approccio ingegneristico FSE

ID 9266 | 13.10.2019

Documento sulla Prevenzione Incendi: Approccio ordinario (prescrittivo) e Approccio ingegneristico (prestazionale), con esempio illustrativo e Software utilizzabili per la FSE alla luce dell'eliminazione del doppio binario (20 Ottobre 2019) di cui al Decreto 12 aprile 2019.

Con il Decreto 12 aprile 2019 (eliminazione del doppio binario) dal 20 Ottobre 2019 si obbliga alle norme prestazionali del Codice la Prevenzione Incendi (DM 3 agosto 2015) per 42 attività (Vedi Tabella di lettura e Tabella Attività PI e RTV) del D.P.R. 151/2011. Sono previsti, comunque, metodi non prestazionali, ma ordinari / avanzati di cui ai Cap G.2.6 e G 2.7 dello stesso Codice (che sono per altro in revisione nell'aggiornamento del Codice previsto a breve).

Codice DM 3 agosto 2015

(N.B. Le Sezioni G.2.6 e G.27 sono oggetto di revisione alla luce della bozza di revisione della Regola Tecnica Orizzontale (RTO) del Codice di prevenzione incendi) 
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G.2.6 Metodi ordinari di progettazione della sicurezza antincendio

1. La tabella G.2-1 elenca i metodi per la progettazione della sicurezza antincendio impiegabili per:

a) la verifica delle soluzioni alternative al fine di dimostrare il raggiungimento del collegato livello di prestazione;

b) la verifica del livello di prestazione attribuito alle misure antincendio al fine di dimostrare il raggiungimento del collegato obiettivo di sicurezza antincendio.

Tabella G2 1

Tabella G.2-1: Metodi ordinari di progettazione della sicurezza antincendio

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Fire safety engineering: Una applicazione

La prevenzione incendi può essere approcciata secondo due metodologie sostanzialmente differenti.
 
1. Approccio ordinario (prescrittivo)

L'approccio ordinario, di tipo prescrittivo, si concretizza nell'applicazione di regole tecniche in cui sono riportate le misure da adottare ai fine di ottenere la sicurezza antincendio e nel ricorso a strumenti di calcolo molto semplici (ad esempio, gli Eurocodici per il calcolo analitico della classe REI delle strutture, le curve standard d'incendio, ecc.). Le norme e le regole tecniche impongono, in definitiva, di realizzare il livello minimo di sicurezza fissato attraverso misure specificatamente prescrittive”.
 
Il vantaggio più evidente risiede “nella sua estrema semplicità, nella garanzia di una sufficiente omogeneità di applicazione, nel riscontro di accettabili criteri di uniformità da parte dei controllori”.
Invece il limite maggiore consiste “nella rigidità delle prescrizioni normative e delle procedure di calcolo”. In particolare l'approccio ordinario alla sicurezza antincendio “suddivide le misure di sicurezza in due gruppi, legati ai due principali obiettivi dell'attività di prevenzione:
- le misure destinate a limitare le probabilità che un evento incidentale si manifesti;
- le misure destinate a limitare i danni nei casi in cui un incendio accada”.

Per determinare le misure di sicurezza più idonee si possono utilizzare i criteri di valutazione del rischio d'incendio (codificati nel DM 10 Marzo 1998 per i luoghi di lavoro) oppure, quando sono disponibili delle norme, “attuare le misure previste nelle singole disposizioni (adottate con decreto del Ministero dell'Interno) che sono redatte secondo uno schema che espone i requisiti dei diversi componenti edilizi, impiantistici e gestionali necessari per assicurare il livello di sicurezza richiesto dalla collettività”.

2. Approccio ingegneristico (prestazionale) FSE

In materia di prevenzione incendi è possibile seguire in alternativa un approccio di tipo ingegneristico (Fire Safety Engineering, FSE) che “si basa sulla predizione della dinamica evolutiva dell'incendio tramite l'applicazione di idonei modelli di calcolo. Quest'approccio, di tipo prestazionale, permette di studiare le conseguenze degli incendi negli edifici e di valutare, prima di realizzare l'opera, l'effetto sulle persone e sulle cose degli incendi presi a riferimento”.

Il principale vantaggio di questa metodologia è “rappresentato dall'estrema flessibilità, che permette la simulazione d'incendi di complessità anche elevata, previa valutazione di alcuni dati di input (geometria del dominio di calcolo, tipo e quantità dei combustibile, condizioni di ventilazione, curva HRR: Heat Release Rate/tempo, ecc.), da assegnare con dettaglio variabile e secondo la tipologia del modello”.

I limiti di tale approccio, diffuso specialmente nei paesi anglosassoni, “risiedono nella problematica validazione sperimentale dei modelli utilizzati, considerata la natura distruttiva delle prove che andrebbero condotte, nell'approfondita preparazione richiesta ai professionisti ed, ancor più, ai controllori (considerato il proliferare negli anni di modelli anche molto diversi tra loro), nella necessità di dover congegnare un sistema di gestione della sicurezza mirato al mantenimento delle condizioni operative individuate nello scenario di progetto, ed infine, nel caso di modelli di campo più complessi, negli oneri di calcolo, spesso non indifferenti”.

FSE e Metodi ordinari
Con il Decreto 12 aprile 2019 (eliminazione del doppio binario) dal 20 Ottobre 2019 si obbliga alle norme prestazionali del Codice la Prevenzione Incendi per 42 attività (Vedi Tabella di lettura e Tabella Attività PI e RTV) del D.P.R. 151/2011. Sono previsti, comunque, metodi non prestazionali, ma ordinari / avanzati di cui ai Cap G.2.6 e G 2.7 dello stesso Codice (che sono, per altro, in revisione per l'aggiornamento del Codice stesso)

Nell'ambito della Prevenzione Incendi la progettazione, da sempre, è sempre stata di tipo prescrittivo.
Vale a dire, come già indicato, che per le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi, cioè con obbligo di ottenimento del CPI, prima ai sensi del d.m. 16 febbraio 1982 ed oggi secondo il d.p.r. 151 del 1 agosto 2011, ci si è regolarmente riferiti a disposti normativi che impongono il rispetto di vincoli, specifici per ogni attività.
 
Le attività regolamentate da norme verticali sono ad esempio le scuole, gli alberghi, gli ospedali, i locali di pubblico spettacolo, le centrali termiche, le autorimesse e così via.
 
Per le attività invece, ad esempio, di deposito di materiali combustibili o di lavorazioni meccaniche, come per molte altre, non esistono riferimenti normativi peculiari e si applica il DM 10 Marzo 1998 e il DM 3 agosto 2015.

Esempio 

Ad esempio per una attività di deposito oltre i 1000 mq, vige l'obbligo di rispettare il DM 10 Marzo 1998, che prevede, tra le varie prescrizioni, che i percorsi di esodo siano di lunghezza massima non superiore a 45 m. Di fronte a questa imposizione, il progettista, al fine di recepire l'obbligo, non può fare altro che adeguare, dal punto di vista architettonico, il layout oggetto dell'attività.
 
Qualora però questo non sia possibile, ad esempio per attività esistenti, è necessario avanzare apposita istanza di deroga ai VV.F. che imporranno una misura compensativa, ovvero pretenderanno una soluzione che compensi il fatto che i percorsi d'esodo sono più lunghi di 45 m, previsti dal decreto di riferimento.
 
A questo punto si avranno richieste, impositive, da parte dei VV.F. che potranno variare dalla necessità di installare un impianto di rilevazione incendi fino ad uno di spegnimento automatico. 
 
Tali imposizioni, peraltro, risultano sovente assai soggettive, in quanto la valutazione dell'appropriatezza della misura compensativa è demandata al tecnico dei VV.F. che rilascerà il parere sul progetto in questione. Si potrebbe incorrere quindi, anche nel caso di percorsi di pochi metri superiori al disposto normativo, in richieste molto onerose e, d'altra parte, non contestabili.

Questo approccio, tipicamente prescrittivo, ha ben poco di ingegneristico; infatti esso si basa sul mero recepimento di un elenco di prescrizioni normative: inizialmente da parte del progettista e, in un secondo momento, da parte dei VV.F. nell'interpretazione dell'ente autorizzativo. Adottando la strategia della FSE si possono, viceversa, individuare soluzioni alternative ai vincoli dei disposti normativi ed anche economicamente vantaggiose.
Applicando questa metodologia si vanno, infatti, ad identificare i rischi ed a progettare delle possibili difese che aiutino nel prevenire, controllare e mitigare gli effetti del fuoco e del fumo.
 
Il metodo consiste, di fatto, nell'utilizzo di complessi programmi di fluidodinamica, ormai ampiamente riconosciuti a livello internazionale, il più noto dei quali è probabilmente FDS (Fire Dynamics Simulator) sviluppato dal National Institute of Standards and Technology (NIST).
 
Il vantaggio più evidente del metodo in questione risiede nel fatto che, a differenza dell'approccio ordinario, è possibile dimostrare che il mancato rispetto del vincolo normativo non comporta un reale aggravio del rischio ovvero, che una misura compensativa proposta risulti sufficiente a garantire la sicurezza degli occupanti della struttura, ovvero dei soccorritori.
 
Per intenderci, riferendoci all'esempio precedente, sarà possibile dimostrare che anche se i percorsi di esodo risultano, ad esempio, di 60 m contro i 45 m previsti gli occupanti potranno lasciare in sicurezza l'edificio, in caso di emergenza, senza la necessità di alcuna misura compensativa perché, ad esempio, il deposito in questione è alto 10 m e i fumi dovuti al principio d'incendio raggiungeranno l'altezza uomo solo dopo che tutti gli occupanti saranno usciti.
Oppure si potrà dimostrare che è sufficiente un impianto di rilevazione incendi e non risulta necessario un impianto a pioggia, economicamente assai più oneroso.
 
Mediante l'approccio FSE, si comproverà che la soluzione adottata risulta idonea e, pertanto, non sarà più necessaria la valutazione soggettiva dei VV.F.
Ciò dimostra, in linea generale, che nessuna prescrizione potrà più essere imposta soggettivamente, ma andrà motivata, giustificata e dimostrata, ovviamente sia da parte del progettista che da parte dei VV.F. L'approccio ingegneristico apre dunque a nuovi scenari dal punto di vista progettuale, consentendo di individuare nuove soluzioni, giustificate da dati sperimentali e da calcoli.
 
La FSE risulta particolarmente efficace per affrontare problematiche di edifici, esistenti o nuovi, che presentino percorsi di esodo molto lunghi o che abbiano resistenza al fuoco delle strutture molto bassa, consentendone l'utilizzo senza la necessità, o con una significativa riduzione, di trattamenti intumescenti e l'installazione di impianti di protezione attiva quali sprinkler o evacuatori di fumo e calore (Es. Fig. 1).
 
FSE

Fig. 1 - Flusso per l'applicazione dell'Approccio ordinario o ingegneristico per garantire percorsi di esodo maggiori di 45 m (previsti norma) ad una attività  esiste di deposito sup. > 1000 m2

Peraltro, mediante l'approccio ingegneristico, di ogni misura alternativa, è possibile quantificarne l'effetto mentre, fino ad oggi, si accettavano misure secondo un criterio qualitativo, senza nessuna possibilità di misurare l'impatto effettivo dei singoli strumenti sull'evoluzione dell'incendio.
 
Pertanto, mentre con l'approccio ordinario si potrebbe finire con l'accettare indifferentemente un gruppo di misure di sicurezza piuttosto che un altro (ad esempio, rivelatori d'incendio più estrattori di fumo, invece che aperture di ventilazione più materiali incombustibili), con le valutazioni ingegneristiche tale indifferenza svanisce, in quanto diviene misurabile l'effetto sulla sicurezza complessiva dei singoli miglioramenti accettati. Da questo discende anche un vantaggio economico per i proprietari degli immobili.
 
Per tali motivazioni non è azzardato ritenere, dunque, che questo metodo progettuale rappresenti il futuro della prevenzione incendi anche in Italia e che sia destinato a divenire quella realtà consolidata, ed economicamente vantaggiosa, che è già da anni a livello internazionale.
 
Software per la FSE: NIST National Institute of Standards and Technology (NIST) of the United States Department of Commerce e VTT.

Fire Growth and Smoke Transport Modeling (CFAST) è un programma per computer che investigatori, funzionari addetti alla sicurezza, ingegneri, architetti e costruttori che possono utilizzare per simulare l'impatto di incendi e fumi emessi o potenziali in un determinato ambiente dell'edificio. CFAST è utilizzato per calcolare la distribuzione in evoluzione di fumo, gas e temperatura degli incendi in tutti i compartimenti di un edificio durante un incendio (modello di incendio a due zone)

Il pacchetto CFAST include il programma Smokeview, che visualizza con animazioni tridimensionali colorate i risultati della simulazione CFAST le temperature di uno specifico incendio, varie concentrazioni di gas e crescita e movimento degli strati di fumo attraverso strutture multi-room.

Fire Dynamics Simulator (FDS) è un modello di fluidodinamica computazionale (CFD) del flusso di fluido guidato dal fuoco. Il software risolve numericamente una forma delle equazioni di Navier-Stokes appropriate per il flusso a bassa velocità, guidato termicamente, con un'enfasi sul trasporto di fumo e calore dagli incendi.

Smokeview (SMV) è un programma di visualizzazione che viene utilizzato per visualizzare l'output di simulazioni FDS e CFAST.

FDS + Evac è il modulo di simulazione di evacuazione per Fire Dynamics Simulator (FDS). Il software viene utilizzato per simulare il movimento delle persone in situazioni di evacuazione. Le simulazioni di evacuazione possono essere completamente accoppiate con le simulazioni di fuoco. (Sviluppato e gestito da VTT, Finlandia, e FDS+Evac  2.5.2, sono implementati in FDS da V. 6.6.0).

Allegati: 
- Prevenzione Incendi: Approccio ordinario e Approccio ingegneristico FSE [PDF]
- CFAST 7.4.2, Smokeview 6.7.9 (Bundle)
- Smokeview 6.7.9
- FDS 6.7.1 - SMV 6.7.5
- FDS+EVAC Guide VTT

[...]segue in allegato

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