Resistenza strutturale al fuoco dei capannoni industriali in c.a.

La sicurezza strutturale in caso d’incendio nei capannoni industriali esistenti in c.a. prefabbricato può essere influenzata della variabilità dei parametri di resistenza dei materiali che lo costituiscono. Grazie ai risultati di alcune ricerche eseguite su calcestruzzi e su acciai si analizza quanto questa affermazione può essere vera per un capannone costruito intorno agli anni ’90.

edificio prefabbricato

La sicurezza strutturale in caso d’incendio nei capannoni industriali esistenti in c.a. prefabbricato, alla luce del nuovo D.M. 12 aprile 2019 

L’incendio, inteso come il complesso dei fenomeni comportanti lo sviluppo di fiamme, calore e fumo, rappresenta da sempre una minaccia per l’incolumità delle persone e la salvaguardia dei beni.

In termini strutturali, l’incendio è particolarmente critico negli edifici industriali esistenti, soprattutto se costruiti prima delle attuali norme tecniche. Ciò è da intendersi come conseguenza delle caratteristiche peculiari rispetto ad altre destinazioni d’uso: sottili copriferro nelle sezioni resistenti in c.a., ampia superficie dei compartimenti antincendio, particolarità delle lavorazioni svolte, nonché la quantità e tipologia di materiale stoccato, spesso pericoloso o con elevato potere calorifico.

Nel lavori di tesi svolto da Simone Mineo al Politecnico di Torino è stata analizzata la sicurezza strutturale in caso d’incendio nei capannoni industriali esistenti in c.a. prefabbricato, alla luce del nuovo D.M. 12 aprile 2019. Tale Decreto aggiorna le precedenti Norme tecniche di prevenzione incendi (D.M. 3 agosto 2015) e, pur riconfermandone il contenuto, ne varia il campo di applicazione, rendendolo obbligatorio per le attività soggette (secondo D.P.R. n. 151/2011), ma non normate, come in sostanza la maggior parte dei capannoni industriali. Per quanto concerne la Progettazione Strutturale al Fuoco, viene quindi eliminato il doppio binario D.M. 9 marzo 2007 - D.M. 3 agosto 2015. Inoltre è stata studiata l’influenza della variabilità dei parametri di resistenza dei materiali sulla resistenza al fuoco degli elementi, grazie ai risultati di alcune ricerche eseguite su calcestruzzi e su acciai di capannoni industriali in c.a..

Analisi della sicurezza strutturale in caso d’incendio: il caso studio di un capannone industriale, sito in Piemonte  

Il caso studio consiste in un capannone industriale, sito in Piemonte e costruito intorno agli anni ’90, destinato principalmente ad attività produttive e di immagazzinamento di prodotti finiti. Infatti, sebbene nella zona sud dell’edificio siano presenti locali a uso servizio e ufficio, questi risultano strutturalmente indipendenti e costituiscono compartimento antincendio separato dall’attività produttiva.

dettagli dell'edificio prefabbricato 

Il manufatto selezionato è stato già trattato in termini antincendio e nella primavera del 2019 è stato oggetto di SCIA. Le attività presenti nel fabbricato, sono soggette al controllo e verifica da parte del Comando dei VV.F. secondo quanto stabilito dal D.P.R. 1 agosto 2011, n. 151 [2]:

  • Attività 44.3.C: “Stabilimenti, impianti, depositi ove si producono, lavorano e/o detengono materie plastiche, con quantitativi in massa superiori a 5.000 kg”.
  • Attività 74.2.B:“Impianti per la produzione di calore alimentati a combustibile solido, liquido o gassoso con potenzialità superiore a 350 kW (fino a 700 kW)

Individuazione spaziale degli elementi trave e pilastro

Il capannone è in calcestruzzo armato prefabbricato, non precompresso, e presenta una struttura a un solo piano fuori terra con una maglia pressoché regolare. I pilastri, la cui altezza varia da 5,20 m a 6,10 m, hanno dimensioni considerevoli e sono di sezione rettangolare o ad “I”.

Le travi principali, ordite parallelamente al lato minore dell’edificio, sono del tipo a doppia pendenza con sezioni ad “I” o a “T” e presentano lunghezze comprese tra 9,70 e 12,2 m.

Il solaio di copertura è realizzato mediante tegoli prefabbricati, aventi larghezza di 2,50 m o 2,05 m. Dall’assenza di intere file di tegoli si originano le aperture dei lucernari a soffitto con funzione aero-illuminante e di evacuazione del fumo e del calore in caso di incendio.

La verifica di resistenza al fuoco

Nel suo lavoro di tesi al Politecnico di Torino, Simone Mineo ha eseguito le verifiche di Resistenza al fuoco in termini di mantenimento della capacità portante, secondo l’approccio prescrittivo. La soluzione conforme al livello di prestazione III presuppone la verifica degli elementi con curva nominale d’incendio per un tempo minimo pari al valore della classe di resistenza, ricavata per ogni compartimento in relazione al carico di incendio specifico di progetto qf,d. In particolare, le verifiche sono state eseguite per ciascuna membratura con metodo analitico e in riferimento alla curva temperatura-tempo nominale UNI 834. Il calcolo è stato eseguito in maniera automatica, con l’ausilio del software di calcolo DOLMEN e, nello specifico del modulo IS Fuoco, prodotto e distribuito da CDM DOLMEN Srl di Torino. Previa conoscenza della curva di incendio e dei lati esposti, il software analizza l’evoluzione della temperatura all’interno di una specifica sezione, e ne determina il valore di R tenendo conto della variabilità delle leggi costitutive con il crescere della temperatura. Come noto, ad alte temperature si assiste al decadimento della resistenza dei materiali. Il calcolo è stato eseguito per le singole membrature (pilastri, travi e tegoli) con riferimento alla sola sezione più sollecitata. Infatti trattandosi di strutture isostatiche, il collasso di una sezione comporta il collasso dell’intero elemento.Il numero e il diametro delle armature sono stati dedotti conducendo dei progetti simulati in accordo alle norme dell’epoca.

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