Resistenza al fuoco: le normative più recenti e il software IS Fuoco per la verifica delle sezioni

Ing. Paola Marchiò - CDM DOLMEN

Inquadramento normativo

L’incendio è la manifestazione visibile di una reazione chimica, chiamata combustione, che avviene tra due sostanze diverse, il combustibile e il comburente, con conseguente emissione di energia sensibile (calore e luce). Il combustibile è la sostanza in grado di combinarsi con l’ossigeno presente nell’aria, il comburente, cioè di bruciare; in condizioni ambientali normali esso può essere allo stato solido, liquido o gassoso.
Dall’entrata in vigore delle NTC 2008 (D.M. 14/01/2008) e dalla recente pubblicazione delle Norme Tecniche di prevenzione Incendi (D.M. 03/08/2015) la tematica antincendio sta diventando sempre più importante.
Il criterio di applicazione delle norme di prevenzione incendi può essere spiegato con il seguente schema.

La valutazione del rischio di incendio va fatta per tutte le costruzioni, indipendentemente dal fatto che siano o meno soggette al controllo dei VVF; sta al progettista delle strutture stabilire il livello di prestazione e, in base a quello, decidere se sono necessarie o meno delle verifiche esplicite di resistenza al fuoco.

La definizione degli obiettivi della progettazione in condizioni di incendio è in Italia compito storicamente legato all’azione legislativa che pone come obiettivo primario la salvaguardia della vita umana. A livello europeo una parte basilare di tali obiettivi è fissata dalla direttiva CEE, nota anche come direttiva dei prodotti da costruzione, che definisce i requisiti essenziali delle opere da costruzione, che sono espressi in termini di obiettivi generali:
1. Resistenza meccanica e stabilità
2. SICUREZZA IN CASO DI INCENDIO
3. Igiene, salute e ambiente
4. Sicurezza nell’impiego
5. Protezione contro il rumore
6. Risparmio energetico e ritenzione del calore

La necessità di garantire alle opere la Sicurezza all’incendio è seconda solo alla Resistenza meccanica e stabilità. A tale proposito la Commissione della Comunità Europea, nell'ambito della Direttiva sui Prodotti da Costruzione, stabilisce il concetto di Sicurezza in caso di Incendio, ossia che le opere di costruzione devono essere concepite e realizzate in modo che, sotto l’azione del fuoco, la capacità portante delle strutture sia garantita per un determinato periodo di tempo, la propagazione di fiamme e di fumi rimanga limitata e la propagazione dell’incendio alle costruzioni vicine sia limitata. Deve, inoltre, essere garantito che gli occupanti abbiano la possibilità di abbandonare la costruzione o essere messi in salvo e deve essere presa in considerazione la sicurezza delle squadre di soccorso.

Le future Norme Tecniche per le Costruzioni, attualmente all’esame della Commissione Europea, introducono un nuovo punto rispetto alle precedenti NTC 2008 nella parte dedicata ai principi fondamentali: la sicurezza antincendio, ossia la capacità di garantire le prestazioni strutturali previste in caso d’incendio, per un periodo richiesto (come si può vedere dall’immagine seguente).

In un altro punto di queste Normative è stata introdotta un’interessante novità, in particolare nel capitolo dedicato agli Stati Limite è indicato che, quando necessario, occorre effettuare delle verifiche nei confronti degli effetti derivanti dalle azioni termiche connesse con lo sviluppo di un incendio.

Il D.M. 3 agosto 2015 indica che la finalità della resistenza al fuoco è garantire la capacità portante delle strutture in condizioni di incendio nonché la capacità di compartimentazione per un tempo necessario al raggiungimento degli obiettivi di sicurezza. La seguente tabella riporta i 5 livelli di prestazione per le opere da costruzione in funzione di richieste da poco severe fino alla totale funzionalità della struttura.

La metodologia generale per la progettazione della sicurezza antincendio prevede una prima fase ove il progettista valuta il rischio d’incendio per l’attività ed attribuisce tre livelli di rischio: Rvita, Rbeni, Rambiente.
Per il Livello I si ha Rbeni pari a 1, ciò significa che la costruzione non è vincolata dal punto di vista storico artistico o culturale né di tipo strategico, inoltre deve essere destinata ad un’unica attività non aperta al pubblico, non è prevista la presenza di occupanti, a esclusione di quella occasionale e di breve durata di personale addetto. Essendo ammesso il collasso strutturale è richiesta la separazione strutturale tra l’edificio oggetto di valutazione e le costruzioni adiacenti.
Per il Livello II deve essere interposta una distanza di separazione a cielo libero verso le altre opere da costruzione come per il livello I, il livello di rischio Rvita è pari a A1, A2, A3 e A4 e significa che gli occupanti sono in stato di veglia e hanno familiarità con l’edificio; Rbeni è pari a 1, quindi la costruzione non è strategica e non è vincolata. Rientrano in questo secondo livello strutture con piani aventi quota compresa tra -5m e 12m (un piano interrato e 3 piani fuori terra).
Per il livello III, ritenuto adeguato per tutte le costruzioni nelle quale si svolgono attività soggette al controllo del corpo dei VVF e per le quali non siano richiesti livelli superiori da parte di particolari capitolati d’appalto o dal committente, sono associate classi di resistenza al fuoco in funzione del carico di incendio.
I Livelli IV e V di prestazione possono essere oggetto di verifiche richieste dal committente o essere normati da appositi capitolati tecnici di progetto per costruzioni particolarmente importanti.
Agli elementi costruttivi viene attribuita la classe immediatamente inferiore al tempo per il quale è rispettato il criterio, o i criteri, di resistenza al fuoco (espressa in minuti primi: 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240).

I metodi di progettazione possono essere di tipo tabellare, sperimentale o analitico. Il presupposto del calcolo della resistenza al fuoco con il metodo analitico è la determinazione della distribuzione delle temperature all’interno dell’elemento per il tempo di esposizione al fuoco richiesto. La propagazione del calore all’interno di un volume elementare di conglomerato è del tipo conduttivo e governata dall’equazione di Fourier, per cui si ha che la temperatura è funzione dello spazio e del tempo e delle caratteristiche termiche dell’elemento. Le condizioni di non linearità presenti nelle equazioni differenziali le rendono non risolubili in forma chiusa e richiedono l’uso di soluzioni numeriche e di strumenti di calcolo automatico. Grazie allo sviluppo dei computer e del calcolo numerico è possibile ora utilizzare modelli di calcolo rigorosi, completi e precisi, basati su analisi numeriche agli elementi finiti.

È possibile utilizzare il software IS Fuoco di CDM DOLMEN: questo modulo consente la verifica meccanica a presso flessione deviata di sezioni di forma qualsiasi in c.a., c.a.p., acciaio o composte da più materiali, con o senza cavità e con eventuali rivestimenti costituiti da isolanti termici. IS Fuoco è utilizzabile sia per progettare le nuove costruzioni sia per verificare e adeguare quelle esistenti.

Per maggiori informazioni vi invitiamo a visitare la pagina dedicata a IS Fuoco:
http://www.cdmdolmen.it/Prodotti/isfc.htm
qui potrete trovare la scheda tecnica, la versione dimostrativa, un filmato che ne illustra il funzionamento, il manuale utente con degli esempi svolti passo passo e altri interessanti approfondimenti.