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Verifica a fuoco della muratura con Thermocad 6

Thermocad è un software che consente di determinare la resistenza a fuoco di una sezione. E’ dotato di un apposito solutore ad elementi finiti per calcolare la diffusione delle temperatura nei materiali sottoposti ad una azione termica e prevede la verifica strutturale “analitica” della sezione sottoposta ad incendio, per cemento armato anche precompresso, acciaio, legno e ora anche in muratura con verifiche secondo i codici italiano ed europeo.

Resistenza al fuoco, 3 i parametri per valutarla: resistenza, ermeticità e isolamento

È noto che le caratteristiche di resistenza delle strutture abbiano un certo decadimento in caso di forti aumenti della temperatura come nel caso degli incendi. Le norme prevedono che debba essere valutata la capacità portante di una struttura in caso di incendio con tre parametri che confluiscono nella sigla REI, derivante da un acronimo di origine francese Resistance (resistenza), Entretenir (ermeticità), Isolement (isolamento). Questi tre parametri influiscono nella determinazione della classe di resistenza al fuoco, espressa come il tempo in minuti per il quale è garantita la resistenza al fuoco (30,60, 120 etc).

La norma prevede, tra un ampio insieme di valutazioni, delle verifiche tecniche che possono essere effettuate con tre metodi: tabellare, analitico e sperimentale.
Con Thermocad è possibile determinare, con metodo analitico, il valore di R, ovvero il tempo per il quale una sezione di calcestruzzo armato (anche precompresso), acciaio, legno o muratura, conserva la resistenza meccanica prevista dalla norma, attraverso opportune verifiche a pressoflessione e taglio.

Le norme che interessano queste analisi sono diverse ma dal punto di vista strutturale l’analisi del comportamento a fuoco è descritta nell’Eurocodice 1 e, per le verifiche, nei rispettivi Eurocodici dedicati ai diversi materiali. In relazione alla muratura, su cui ci si concentra in questo testo, i riferimenti vanno da Eurocodice 1, Eurocodice 6 e NTC 2018.

Thermocad è in grado di studiare la propagazione del calore tra diversi materiali con una analisi ad elementi finiti nel dominio del tempo. Possono essere considerati materiali strutturali ma anche qualsiasi altro si renda necessario per valutare il comportamento di una particolare configurazione, come nel caso di solai in laterocemento, intonaci, rivestimenti in cartongesso, vernici intumescenti etc.

Il caso della muratura

Un pannello in muratura può essere studiato mediante la definizione di una sezione orizzontale compatta e continua, senza la necessità di definire le singole costolature dei laterizi che possono essere impiegati. Possono essere definiti però eventuali elementi di protezione o spessori di intonaco perimetrale per meglio valutare la propagazione del calore.
Le condizioni al contorno prevedono l’assegnazione sul perimetro di segmenti che individuano esposizione al fuoco, adiabaticità o assegnazione della temperatura ambiente.
Normalmente l’esposizione al fuoco prevede l’assegnazione di una curva di riscaldamento da normativa ma può essere anche personalizzabile.

Thermocad prevede la possibilità di scegliere tra tre diverse gestioni delle verifiche:

  1. EC6 FEM Avanzata;
  2. EC6 semplificata;
  3. EC6 + NTC18 semplificata.

Le verifiche svolte sono diverse e riassumibili nella tabella seguente in funzione della scelta adottata dal tecnico.

Verifiche con “EC6 FEM Avanzata”

Scegliendo una analisi con “EC6 FEM Avanzata” si considera quanto riportato nell’Eurocodice 6 e precisamente la UNI EN 1996-1-2. Le verifiche sono condotte secondo un metodo analitico avanzato che considera la variazione delle caratteristiche meccaniche dei materiali al variare della temperatura, valutando anche la variazione del modulo elastico e dei limiti deformativi, e quindi la reale legge costitutiva, come definita nell’EC6.

In particolare l’aumento della temperatura determina un abbassamento della resistenza caratteristica fck e del modulo elastico rispetto a quella a temperatura ambiente, ed un aumento delle deformazioni limite.
La verifica di resistenza a taglio per la muratura viene condotta come estensione del metodo previsto dall’EC6 in condizioni normali, penalizzando il parametro di resistenza (fvk0) con la temperatura.

Con questa analisi non si prevedono verifiche di instabilità.

Il metodo avanzato è descritto nell’appendice D “Metodo di calcolo avanzato”, e fornisce le leggi costitutive in funzione della temperatura per 4 classi di materiale possibili: laterizio, blocchi in silicato (SiCa), pomice e calcestruzzo aerato autoclavato (CAA). Per ognuna di esse sono considerati dei fattori di riduzione della resistenza dei materiali in funzione della temperatura che Thermocad è in grado di riprodurre graficamente.

La verifica di resistenza a flessione della muratura viene condotta con un calcolo allo stato limite del dominio di resistenza, in base alle deformazioni limite previste dalle leggi costitutive. L’eventuale presenza di armatura longitudinale (muratura armata) viene considerata come per il c.a.

La verifica di resistenza a taglio non considera invece l’eventuale presenza di armatura trasversale (staffe) e viene condotta penalizzando il parametro resistente (fvk0) con il medesimo fattore del parametro resistente per la flessione (fck). Il software provvede a determinare delle sezioni ridotte, definite dalla isoterma di 750°C, poiché le curve di penalizzazione del materiale per il taglio non sono previste sopra tale soglia di temperatura.
Nel caso di muratura armata la verifica a taglio che ha regole particolari e complesse non è implementata.

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