CPI win FSE, lo strumento innovativo per la progettazione della sicurezza antincendio

Esempio applicativo relativo allo studio del tempo disponibile per l’evacuazione ASET (Available Safe Egress Time), di un teatro soggetto a vincolo storico-artistico
 
La nuova normativa
Il D.M. 9 maggio 2007 “Direttive per l’attuazione dell’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio”, che segue due importanti decreti riguardanti la resistenza al fuoco (DM 16 febbraio 2007 e DM 9 marzo 2007), segna indubbiamente un passo epocale nell’attività di prevenzione degli incendi. Il D.M. introduce, per la prima volta in Italia, il cosiddetto “approccio ingegneristico” alla sicurezza antincendio delineando aspetti completamente nuovi rispetto al vecchio metodo di tipo prescrittivo, finora adottato.
Con l’emanazione del D.M. 3 agosto 2015 “Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi, ai sensi dell'articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006, n. 139” (GU n. 192 del 20/8/2015 - S.O. n. 51), il cosiddetto “Codice della Prevenzione Incendi” il sistema della prevenzione incendi diventa finalmente maturo per l’utilizzo dei metodi ingegneristici che si basano sul calcolo delle prestazioni anziché sull’applicazione di prescrizioni cogenti per classi di attività. Il D.M. 3 agosto 2015 prevede le cosiddette RTO (regole tecniche orizzontali), utilizzabili per la progettazione, per la realizzazione e l’esercizio delle attività elencate all’art. 2 dello stesso D.M., mentre rimanda alla pubblicazione di apposite RTV (regole tecniche verticali), l’applicazione integrale del “codice” anche alle attività dotate di regola tecnica specifica di tipo prescrittivo, come per esempio: locali di pubblico spettacolo, ospedali, alberghi, uffici, edifici per civile abitazione, autorimesse, locali commerciali, ecc.
 
Il Ministero dell’Interno ha avviato la pubblicazione delle RTV con il D.M. 8 giugno 2016  “Approvazione di  norme  tecniche  di  prevenzione  incendi  per   le attività  di  ufficio,  ai  sensi  dell'articolo  15   del   decreto legislativo 8 marzo 2006, n. 139” (GU n.145 del 23-6-2016) e ha proseguito con la pubblicazione del ben più importante, in quanto interessa un numero enorme di attività, D.M. 9 agosto 2016 “Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi per le attività ricettive turistico - alberghiere, ai sensi dell’articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006, n.139” (GU n.196 del 23-8-2016), rendendo il metodo prestazionale utilizzabile, da parte dei professionisti antincendio, senza dovere ricorrere all’istituto della deroga (art. 7 D.P.R. 151/2011).
L’utilizzo delle metodologie previste nel combinato dei DD.MM. 3 agosto 2015 e 9 agosto 2016, cioè della RTO e della RTV, consente ai professionisti la massima flessibilità nella progettazione delle misure di prevenzione e protezione da adottare per la riduzione del rischio incendio nelle attività ricettive; infatti, le tecniche di “fire engineering”, previste come “soluzioni alternative1” alle classiche “soluzioni conformi2”, consentono di affrontare e risolvere molti problemi di prevenzione incendi superando i tradizionali metodi prescrittivi previsti dalle regole tecniche. Poiché l’analisi è più “mirata”, le nuove disposizioni consentono di ottenere risultati più aderenti alla “realtà” e consentono di commisurare le misure di prevenzione e protezione antincendio alle “reali” necessità, con possibili risparmi anche sui costi degli interventi di prevenzione incendi.
 
L’ingegneria della sicurezza antincendio è una disciplina complessa, che affronta con metodi scientifici il problema della scelta delle misure di sicurezza più adeguate. Essa è stata definita per la prima volta in modo ufficiale con il documento ISO TR 13387 (international standard organization).
 
L’aspetto scientifico di questa materia è legato essenzialmente al fatto che possono essere svolte simulazioni dell’incendio con metodi di calcolo, in modo da avere un’idea abbastanza precisa di cosa succede in un ambiente quando al suo interno scoppia un incendio. I risultati delle simulazioni, infatti, permettono di capire esattamente, ad esempio, quanto tempo hanno a disposizione le persone per fuggire e quanto tempo possono resistere le strutture sotto l’azione dei carichi in condizioni di incendio. Nell’approccio tradizionale questo calcolo è sostituito da valutazioni convenzionali, che si adattano ad intere classi di edifici senza distinzione particolare del loro effettivo contenuto.
A differenza delle norme prescrittive, che si basano principalmente su un approccio storico-empirico, la Fire Engineering si fonda su una prospettiva di tipo scientifico–predittivo.
 
La novità dell’approccio ingegneristico alla sicurezza consiste nel fatto che, di ogni misura alternativa, può esserne quantificato l’effetto.
Il vantaggio economico deriva dal fatto che, mentre con l’approccio tradizionale si potrebbe finire con l’accettare indifferentemente un gruppo di misure di sicurezza piuttosto che un altro, con le valutazioni ingegneristiche tale indifferenza svanisce, perché diviene noto e misurabile l’effetto sulla sicurezza complessiva dei singoli miglioramenti accettati
 
L’approccio prestazionale alla sicurezza in caso d’incendio può dare indubbi vantaggi, soprattutto in termini di ottimizzazione nell’uso delle risorse disponibili, specie nel caso di opere complesse per le quali le metodologie prescrittive possono risultare inapplicabili oppure portare all’applicazione di misure di protezione troppo onerose.
 
Per contro l’applicazione dei metodi e dei modelli della FSE richiede conoscenze multidisciplinari: dalla chimica alla fisica dell’incendio, alla fisica tecnica, al calcolo impiantistico e strutturale, alle tecniche che permettono di descrivere il comportamento delle persone in caso di incendio. Inoltre i modelli di calcolo utilizzati non sempre permettono un approccio diretto e immediato. Il modello, riconosciuto a livello internazionale come lo “stato dell’arte” dei programmi di calcolo degli effetti dell’incendio, il Fire Dynamics Simulator (FDS), sviluppato dal NIST (National Institute of Standards and Technology), è un modello di calcolo di fluidodinamica computazionale (CFD) specializzato per l’incendio, che permette enormi possibilità in termini di risultati calcolo, di contro l’input non è di facile esecuzione in quanto la cosiddetta “ergonomia del software” non è particolarmente curata.
FDS permette l’input tramite un file di testo con estensione .fds e l’output è riportato in file di tipo .csv (comma separated value), praticamente dei file di testo.
 
L’input avviene mediante l’utilizzo di gruppi di dati omogenei che FDS riconosce in quanto scritti in modo ordinato nel file di testo di tipo .csv, preceduti dal simbolo & seguito da una stringa che indica la natura del gruppo di comandi che segue, deve obbligatoriamente chiudere ogni singolo gruppo il simbolo /.
 
L’avvio del calcolo deve avvenire da riga di comando in un’apposita finestra DOS, ponendosi inizialmente nella directory che contiene il file di input (e nella quale saranno scritti i file dei risultati) ed avviando da essa il programma. Il comando seguente lancia il calcolo del file di input esempio_calcolo.fds dalla cartella Esempio_1 posizionata nella root dell’hard disk C:).
 
CPI win FSE
Per rendere disponibili in termini di semplicità di input e di interpretazione dei risultati, le enormi opportunità di calcolo offerte da FDS, NAMIRIAL spa, leader nel software per l’edilizia e per la prevenzione incendi, ha implementato nell’ambito del proprio modulo grafico MEP, la possibilità di disegnare gli “scenari di incendio” tramite un CAD vettoriale che associa automaticamente, agli oggetti disegnati, le proprietà geometriche e fisiche dei materiali. Nasce in questo modo il modulo CPI win FSE che permette di disegnare lo scenario di incendio con un CAD vettoriale, di calcolare tutte le caratteristiche dell’incendio compreso l’intervento dei vari tipi impianti, e di calcolare l’evacuazione delle persone (il calcolo avviene tramite EVAC un modulo comportamentale di calcolo dell’evacuazione realizzato dallo statunitense NIST in collaborazione con l’ente di ricerca Finlandese VTT - Technical Research Centre).
 
CPI win FSE è tramite MEP un pre-processore e un post-processore di FDS, permette quindi un agevole input grafico dei dati di FDS e una interpretazione dei risultati del calcolo effettuato da FDS, in termini di prodotti della combustione e loro effetti sul comportamento delle persone (FED – Fractional effective dose), intervento degli impianti, sprinkler, Water Mist, idranti, monitori, gas estinguenti, rivelazione, evacuazione, ecc. Inoltre è possibile inserire in qualunque punto del dominio di calcolo delle sonde di misura sia della fase gassosa che solida, per quantificare qualunque grandezza relativa all’incendio; possono essere valutati per esempio gli effetti dell’irraggiamento dell’incendio sulle persone e sugli oggetti, la visibilità in qualunque punto, l’HRR (Heat Release Rate) totale rilasciato dall’incendio con le relative componenti convettiva, radiante e la conduzione del calore all’interno dei solidi. 
 
L'esempio applicativo
Nel documento scaricabile in fondo all'articolo, un esempio di uno scenario complesso d’incendio, realizzato con CPI win FSE, che avrebbe potuto essere realizzato con molte difficoltà utilizzando i metodi di input di FDS, in quanto contiene 1974 oggetti solidi (OBST) utilizzati per descrivere i vari oggetti contenuti nel dominio di calcolo, per essi avrebbero dovuto essere calcolate le coordinate descrittive e le caratteristiche dei materiali e quindi essere assegnate, mediante i gruppi: OBST, SURF e MATL le caratteristiche al contorno e dei materiali. Inoltre sono presenti 118 device che rappresentano sensori e rivelatori vari che avrebbero dovuto essere inseriti nel file FDS tramite le rispettive coordinate spaziali e che invece sono stati disposti, come gli altri oggetti, all’interno dell’area grafica del programma e interpretati dal MEP.

 

L’esempio è riferito allo studio del tempo disponibile per l’evacuazione ASET (Available Safe Egress Time), di un teatro soggetto a vincolo storico-artistico, finalizzato alla verifica dei tempi di evacuazione mediante l’utilizzo della teoria riportata nel capitolo M.3. del D.M. 3 agosto 2015  “codice di prevenzione incendi”. In allegato è riportato il “Metodo prestazionale per la salvaguardia della vita”.
 
 
 
 
 

D.M. 3 Agosto 2015 punto G.1.3 - Soluzione alternativa (alternative solution): soluzione progettualealternativa allesoluzioniconformi.Ilprogettistaètenutoadimostrareilraggiungimento del collegato livello di prestazione impiegando uno dei metodi diprogettazione della sicurezza antincendioammessi.
2 D.M. 3 Agosto 2015 punto G.1.3 - Soluzione conforme (deemed to satisfy provision): soluzione progettuale di immediata applicazione nei casi specificati, che garantisce il raggiungimento del collegato livello di prestazione. Nota Le soluzioni conformi sono soluzioni progettuali prescrittive che non richiedono ulteriori valutazioni tecniche (es. "La distanza di protezione è pari a 5 m.").