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Capacità portante delle strutture

Per soddisfare il requisito essenziale “Sicurezza in caso d’incendio” la recente direttiva europea sui materiali da costruzione richiede come primo obbiettivo che la capacità portante dell’ edificio possa essere garantita per un periodo di tempo determinato. Questo obbiettivo può essere raggiunto con livelli di prestazione dei componenti strutturali scelti sulla base delle azioni termiche a cui i componenti stessi sono soggetti.
Non conoscendo a priori lo scenario dell’ incendio reale che, tra l’altro, può essere influenzato dall’ adozione di impianti d’estinzione o altri sistemi di protezione, il criterio di valutazione della sollecitazione termica adottato può variare da paese a paese. La legislazione italiana basa la sua richiesta di prestazione dei componenti strutturali sul criterio che la durata dell’incendio sia proporzionale al carico d’incendio. I decreti fin ad oggi vigenti sono:
  • il Decreto del Ministero dell’ Interno del 16 Febbraio 2007 recante “Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione”.
  • il Decreto del Ministero dell’ Interno del 9 Marzo 2007 recante ”Presentazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività soggette dal controllo del corpo nazionale dei Vigili del fuoco”.
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Il D.M 16 febbraio 2007

Il D.M 16 febbraio 2007 recepisce il sistema europeo di classificazione di resistenza al fuoco dei prodotti e delle opere da costruzione, alla fine di conformare le opere e le loro parti al requisito essenziale di “Sicurezza in caso d’incendio” sancito dalla direttiva 86/106/CEE. Composta da cinque articoli e quattro allegati (A, B, C, D), il decreto si applica ai prodotti ed agli elementi costruttivi per i quale è prescritto il requisito di resistenza al fuoco e ai fini della sicurezza in caso d’ incendio delle opere in cui sono inseriti (Art.1). A tale riguardo, viene definito come ”prodotto da costruzione” qualsiasi prodotto fabbricato al fine di essere permanentemente incorporato in elementi costruttivi o opere da costruzione; queste comprendono gli edifici e le opere di ingegneria civile.
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Il D.M 9 Marzo 2007

Il D.M 9 Marzo 2007, costituito da quattro articoli ed un unico allegato stabilisce i criteri per determinare prestazioni di resistenza al fuoco che devono avere le costruzioni nelle attività soggette al controllo del corpo nazionale dei Vigili del fuoco prive di specifiche regole tecniche di prevenzione di incendi. Vengono escluse le attività per le quali le prestazioni di resistenza sono espressamente stabilite da specifiche regole tecniche di prevenzione di incendi.
Gli articoli 2 e 3 del provvedimento definiscono, inoltre, gli obbiettivi, le strategie, le responsabilità e le disposizioni tecniche che sono contenute nell’allegato.
Infine l’articolo 4 detta le abrogazioni e le disposizioni finali. L’aspetto saliente di questo decreto è, per quanto ci riguarda, l’abrogazione della Circolare del Ministero dell’ Interno n. 91 del 14 settembre 1961, recante ”Norme di sicurezza per la protezione contro il fuoco dei fabbricati a struttura in acciaio destinati ad uso civile”.
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La resistenza al fuoco secondo le nuove normative

La “resistenza al fuoco” era definita (D.M. 30.11.1983: “Termini, definizioni generali e simboli grafici di prevenzione incendi”) come:
“... l’attitudine di un elemento costruttivo -sia esso componente o struttura- a conservare, secondo un programma termico prestabilito e per un certo periodo di tempo, la stabilità (indicata con il simbolo R), la tenuta (indicata con il simbolo E) e l’ isolamento termico (indicato con il simbolo I)”.
Secondo il D.M 9 Marzo 2007 la “resistenza al fuoco” è definita come una delle fondamentali strategie da perseguire per garantire un adeguato livello di sicurezza della costruzione in condizioni di incendio. Essa riguarda la capacità portante in caso di incendio, per una struttura, per una parte della struttura o per un elemento strutturale nonché la capacità di compartimentazione rispetto all’ incendio per gli elementi di separazione sia strutturali, come muri e solai, sia non strutturali, come porte e tramezzi”.
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Classi Di Resistenza al Fuoco

Secondo la UNI EN 9502 “Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di conglomerati cementizi armato, normale e precompresso”, per ogni elemento costruttivo di un compartimento, può essere richiesta la resistenza al fuoco secondo i criteri R, E e I.
Ogni elemento costruttivo può quindi essere classificato per :
• la sola capacità portante, definita come la pressione massima che una fondazione trasferisce al terreno prima della rottura, con simbolo R, qualora rispetti il criterio della capacita portante, (per esempio può essere richiesta per elementi strutturali interni al compartimento);
• la capacità di compartimentazione, definita secondo il D.M 9 Marzo 2007 come “l’attitudine di un elemento costruttivo a conservare, sotto l’azione del fuoco oltre alla propria stabilità, un sufficiente isolamento termico ed una sufficiente tenuta ai fumi e ai gas caldi della combustione, nonché tutte le altre prestazioni se richieste”; con simbolo RE, qualora rispetti il criterio della capacità portante e il criterio della tenuta (per esempio può essere richiesta per gli elementi di tamponamento oppure per la copertura di un compartimento);
• la capacità di compartimentazione, con simbolo REI, qualora rispetti il criterio della capacità portante, il criterio della tenuta e il criterio dell’ isolamento (per esempio può essere richiesta per gli elementi di separazione tra due compartimenti).
Le classi di resistenza al fuoco sono espresse dai simboli R, RE o REI seguiti da un numero (30, 60, 90, 120, 180, 240) che esprime il tempo in minuti per il quale il rispetto del criterio (o dei criteri) è garantito.
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Certificazione e dichiarazione di conformità dei materiali

Il D.M 16 Febbraio 2007 specifica le seguenti modalità con cui si può procedere alla determinazione delle prestazioni di resistenza al fuoco:
a. prove sperimentali, da svolgersi presso laboratori autorizzati dal Ministero dell’ Interno;
b. calcoli;
c. confronti con tabelle.
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Metodo sperimentale

Il metodo di prova tuttora utilizzato in Italia per classificare gli elementi da costruzione ai fini delle resistenze al fuoco, è specificato nella circolare n. 91 del 14 settembre 1961 del Ministero degli Interni. Tale metodo è simile alla norma ISO n 834 adottata in campo internazionale e recepita in Italia, con la norma UNI 7678: “Elementi costruttivi-Prova di resistenza al fuoco”. Quest’ultima norma tuttavia è stata ritirata e sostituita da due nuove normative europee pubblicate nel 2001: la UNI EN 1363-1 e la UNI EN 1363-2.La prima specifica i prtincipi generali per determinarela resistenza al fuoco di diversi elementi costruttivi sottoposti a condizioni normalizzate di esposizione al fuoco; la seconda specifica le diverse condizioni di riscaldamento e altre procedure suscettibili ad essere utilizzate in circostanze particolari.
Il modo più comune per valutare la resistenza al fuoco degli elementi strutturali è la prova al forno. Vi sono due tipi di forni: i forni orizzontali per prove di travi, solai, paratie ecc... e forni verticali per murature porte o altro.
Questo metodo prescrive un impatto termico per il campione secondo una curva temperatura-tempo, definita.
L’ andamento della temperatura viene controllato da piccole termocoppie poste vicino al campione.
Naturalmente questo metodo consente la prova su campioni di dimensioni modeste, limitate alla capacità dei forni di prova e per le strutture di dimensioni maggiori è necessario stabilire dei rapporti di similitudine attraverso sperimentazioni di forme uguali e dimensioni diverse.
Il forno è particolarmente adatto per queste sperimentazioni per le sue dimensioni e la sua flessibilità.
E’ un forno combinato con dodici bruciatori a olio combustibili distribuiti uniformemente lungo le parti basse delle pareti laterali.
E’ uno dei forni sperimentali più grandi: 6.9 m. di profondità e 3.9 m. di lunghezza;
quando viene usato per campioni verticali l’area di esposizione massima è 3.9x4.7 m. E’ rivestito di mattoni di densità relativamente alta (2000 kg/m3) perciò richiede molta energia per il funzionamento.
I bruciatori hanno il controllo automatico della temperatura attraverso un gruppo di regolatori elettronici,uno per ciascun bruciatore. E’ anche possibile il controllo manuale della temperatura.
Un inconveniente del metodo sperimentale per la misura della resistenza al fuoco è la mancanza di uno standard di riferimento. I vari laboratori di prova dispongono di forni diversi per forma e dimensioni e possono dare risposte diverse.
Vi sono tanti motivi per cui uno stesso campione, misurato, in forme diverse può dare risultati differenziati, anche se nei forni stessi è stata raggiunta un uguale curva standard temperatura-tempo.
La causa più importante della disuniformità di risposta è il diverso impatto termico che le termocoppie di misura hanno rispetto al campione.
L’aumento di temperatura di un corpo nel forno è in parte dovuto all’irraggiamento termico e in parte a motivi convettivi.
Le termocoppie sono molto più sensibili ai motivi convettivi di quanto non lo sia il campione il cui riscaldamento è dovuto principalmente all’irraggiamento termico.
Per questa ragione il riscaldamento subito dal campione può risultare diverso da quello programmato e questa diversità di comportamento a sua volta varia da forno a forno.

Intonaco ignifugo - TamKoll
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