Resistenza al FUOCO di elementi in ACCIAIO: gli standard prEN 13381 pt 4 e 8 - 1 PARTE

Gli standard prEN 13381-4 - prEN 13381-8 per la determinazione del contributo dei protettivi alla resistenza al fuoco di elementi strutturali di acciaio: procedura di prova e valutazione dei risultati.

PRIMA PARTE

Marco Antonelli, Promat Spa
A cura di Associazione FIREPRO

INTRODUZIONE
Come è noto le strutture di acciaio hanno una certa vulnerabilità quando esposte all’incendio, soprattutto se in ambiente confinato, dovuta alla loro alta conducibilità termica, che permette un rapido trasferimento di calore dalle sezioni più esterne a quelle più interne, ma, soprattutto, a causa della perdita di alcune loro importanti caratteristiche meccaniche. In particolare la tensione di snervamento si riduce in modo importante già a partire da 400°C, mentre a circa 600°C risulta praticamente dimezzata. Infine una delle caratteristiche fondamentali dell’acciaio da carpenteria, cioè la sua leggerezza rispetto ad altri materiali da costruzione (proprietà che ne ha decretato il notevole successo soprattutto negli edifici industriali e negli alti fabbricati), agisce a sfavore in caso di incendio, poiché comporta un incremento di tempe-ratura molto rapido anche nelle prime fasi del cimento termico.

Per molti anni queste caratteristiche hanno parzialmente limitato l’utilizzo di questo eccellente materiale, imponendo alti costi per la protezione al fuoco, da sommare a quella anticorrosiva, e oggettive difficoltà di realizzazione, soprattutto in caso di strutture molto snelle, in compa-timenti in cui era presente un notevole carico di incendio.

Negli ultimi anni, soprattutto grazie ad un uso più razionale del calcolo, ad una migliore pro-gettazione e ad una più accurata verifica del comportamento dell’intera struttura e non più del singolo elemento, l’acciaio è stato parzialmente rivalutato anche dal punto di vista della resi-stenza al fuoco. Al di la di alcuni eccessi che ne enfatizzano le prestazioni oltre le sue reali ca-ratteristiche, spesso di natura puramente commerciale, si può affermare che una corretta pro-gettazione, abbinata, quando necessario, ad un’efficiente protezione, rendono le strutture in acciaio sicure in caso di incendio e spesso economicamente convenienti.

PROTETTIVI PER ACCIAIO
La protezione degli elementi strutturali in acciaio è concettualmente molto semplice. È neces-sario applicare un protettivo capace di rallentare l’incremento di temperatura sulla struttura in modo che questa non raggiunga quella critica di collasso (o quella che il progettista ha definito come la massima temperatura accettabile) durante l’intera esposizione all’incendio. Poiché gli elementi di acciaio esposti ad alte temperature non modificano sostanzialmente la loro composizione, non emettono gas o fumi e, generalmente, non subiscono delaminazioni o di-stacchi, il protettivo dovrà possedere solo caratteristiche altamente isolanti ed avere una “ela-sticità” tale da non compromettere l’adesione e la coesione quando l’elemento strutturale, a causa del carico applicato e delle temperature raggiunte, si deformerà.

Ovviamente questa semplicità è solo apparente perché, oltre ad avere caratteristiche di isola-mento estreme (decisamente superiori a quelle necessarie per i protettivi destinati a calce-struzzo o al legno, ad esempio), il protettivo dovrà essere in grado di essere applicato su una struttura piuttosto liscia, non porosa nella quale è particolarmente complesso posizionare ele-menti di fissaggio quali chiodi, viti o altro. Inoltre i protettivi per acciaio dovranno essere compatibili con i cicli anticorrosivi, qualora siano applicati direttamente sulla superficie, oppure essere sufficientemente leggeri da essere installati anche in condizioni difficili e su geometrie complesse, quando si tratta di elementi rigidi.

In generale i protettivi per acciaio si dividono fra prodotti spruzzati, che aderisco direttamente sulla superficie dell’acciaio e seguono la forma della struttura, e prodotti rigidi, generalmente sotto forma di lastre o pannelli, che invece rivestono l’elemento da proteggere con un carter e che quindi devono essere fissati direttamente sull’elemento stesso attraverso agganci mecca-nici, oppure su altri elementi di compartimentazione quali solette e pavimenti o, in alcuni casi, partizioni verticali.

I protettivi spruzzati hanno il vantaggio di essere generalmente leggeri e di non variare in mo-do sostanziale la geometria degli elementi protetti, pertanto risultano molto gradevoli esteti-camente, in particolare quando si tratta di prodotti vernicianti. Fra gli svantaggi si annoverano sicuramente la scarsa massa, che comporta incrementi di temperatura piuttosto veloci nelle prime fasi dell’incendio, l’applicazione complessa, soprattutto per i prodotti a basso spessore, ed il costo piuttosto elevato per le alte resistenze al fuoco.

I protettivi rigidi hanno generalmente una notevole densità ed, essendo applicati come carter intorno all’elemento da proteggere, riducono notevolmente la superficie esposta al fuoco ri-spetto al volume, consentono quindi di ottenere un fattore di forma (massività) decisamente più basso, cioè favorevole, rispetto a strutture protette lungo tutta la superficie. Tale differenza può anche raggiungere il 20 – 25%, con un conseguente miglioramento delle prestazioni pari alle stesse percentuali. Fra gli svantaggi vi è il peso che grava sulle strutture, la perdita dell’effetto estetico originale e la difficoltà di montaggio nel caso di geometrie particolari o di nodi complessi.

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