Resistenza al fuoco

Certificazioni di resistenza al fuoco

Una corretta attività di accettazione dei materiali antincendio e una valida supervisione della posa in opera ed installazione di impianti, permette la certificazione finale ed il collaudo degli impianti, che costituiscono una fase essenziale per il conseguimento della conformità antincendio.

Le certificazioni normalmente prodotte sono relative alla resistenza al fuoco (CERT. REI) di elementi in acciaio, calcestruzzo armato, legno, muratura, alluminio e vetro, ai Prodotti Impiegati (DICH. PROD.) con particolare riferimento alla reazione al fuoco ed alle prove degli impianti antincendio (CERT. IMP.).

Questi documenti sono di primaria importanza: Il modello DICH.  PROD. 2008 “Dichiarazione inerente iprodotti classificati ai fini della reazione e della resistenza al fuoco ed i dispositivi di apertura delle porte” sottoscrive la corrispondenza al progetto antincendio delle prestazioni dei prodotti tipologici impiegati nella costruzione. Il modello deve essere compilato e firmato da un professionista iscritto negli elenchi del Ministero dell’interno di cui alla legge 7 dicembre 1984, n. 818.

Il modello deve essere compilato sia per i prodotti edili che per i prodotti impiantistici (es. collari antincendio). Al modello devono essere allegate le “dichiarazioni di corretta posa” degli installatori e le certificazioni dei materiali, oltre che una planimetria che richiama gli elementi individuati nel corrispondente modello DICH.PROD.-2008 compilato.

Per quanto riguarda il modello CERT. REI 2008 “Certificazione di elementi strutturali portanti e/o separanti classificati ai fini della resistenza al fuoco, con esclusione delle porte e degli elementi di chiusura.

Con questo modello si certifica la resistenza al fuoco degli elementi edilizi impiegati nell’opera. Il modello riguarda sia componenti edili (es. pareti, travi, pilastri, solai) che impiantistici (es. serrande tagliafuoco) con funzione portante e/o separante ad esclusione delle porte e degli elementi di chiusura. La valutazione della resistenza deve avvenire secondo le modalità indicate nel d.m. 16 febbraio 2007.

Tali modalità (alternative l’una all’altra) sono tre:

• metodo tabellare (attribuzione della resistenza mediante tabelle presenti nel decreto stesso);
• metodo sperimentale (attribuzione della resistenza mediante rapporti di prova – da settembre 2012 emessi solo secondo criteri europei);
• metodo analitico (attraverso calcoli ingegneristici).

Il prodotto testato deve essere utilizzato in cantiere conformemente alle indicazioni contenute nel rapporto in caso di campo di diretta applicazione. In caso contrario serve un “fascicolo tecnico” del produttore che ne estende l’utilizzo mediante prove di laboratorio aggiuntive. 

Se il metodo utilizzato è quello tabellare allora il modulo CERT.REI.-2008 può essere compilato e firmato da tecnico NON iscritto agli elenchi ministeriali di cui alla legge 818/84. Se invece il metodo prescelto è il secondo o il terzo allora il professionista DEVE essere iscritto a tali elenchi.

Inoltre, vengono svolte verifiche strumentali degli impianti di spegnimento presenti, tramite l’uso di venturimetro. Tale verifica è necessaria per accertare la presenza dei requisiti previsti dalla norma UNI 10779 in funzione alla classe di rischio definita dalla norma verticale applicabile e dal D.M. 20/12/2012.

Calcolo Analitico

La resistenza al fuoco delle strutture rappresenta la capacità di un elemento con funzioni portanti di mantenere la sua stabilità strutturale in caso d’incendio. Il reale grado di resistenza al fuoco di un elemento portante viene calcolato tramite un metodo di calcolo avanzato che permette di analizzare come l’elemento viene aggredito dall’incendio e quale sia il suo degrado in funzione della tipologia di materiale costruttivo che lo caratterizza.
Utilizzando modelli matematici e software di analisi agli elementi finiti (FEM) è possibile intercettare l’istante in cui l’elemento raggiunge il suo massimo degrado in condizioni di incendio prima di raggiungere il collasso e questo definisce la sua classe di resistenza al fuoco, che è la durata di tempo per cui mantiene la stabilità strutturale.  Si riportano alcuni esempi di analisi con metodo analitico: trattasi di analisi termiche per definire la temperatura raggiunta in ogni parte dell’elemento strutturale e definire puntualmente il degrado delle caratteristiche meccaniche.

Metodo Analitico per la Resistenza al Fuoco: Cos’è e Quando si Usa

Nel campo della protezione antincendio, valutare la resistenza al fuoco delle strutture è fondamentale per garantire
la sicurezza delle persone e la stabilità degli edifici in caso di incendio.
Uno dei metodi previsti dalla normativa per questa valutazione è il metodo analitico. Questo metodo consente di ottenere il massimo grado di resistenza al fuoco ed evitare l’applicazione dei protettivi antincendio, contenendo i costi di adeguamento dell’attività alle norme di sicurezza antincendio

Cos’è il Metodo Analitico?
Il metodo analitico è un approccio prestazionale previsto dal D.M. 03 agosto 2015 (Codice di Prevenzione Incendi) e da normative tecniche come la UNI EN 1991-1-2 (Eurocodici). A differenza del metodo tabellare o sperimentale, il metodo analitico si basa su calcoli ingegneristici che simulano il comportamento delle strutture in condizioni di incendio.

In pratica, cosa comporta?

– Analisi termiche: valutazione dell’evoluzione delle temperature nei materiali esposti al fuoco.
– Analisi meccaniche: verifica della stabilità della struttura in base alla resistenza residua dei materiali.
– Simulazioni numeriche: uso di software certificati per modellare lo scenario d’incendio.

Quando conviene usarlo?
Il metodo analitico è particolarmente utile quando:
– Le soluzioni standard non sono applicabili (es. geometrie complesse, materiali innovativi).
– Si vogliono ottimizzare costi e interventi, evitando sovradimensionamenti.
– È necessario dimostrare il raggiungimento di un livello di prestazione specifico previsto dal Codice.

Fig. 2 – Analisi termica di una trave

Il Metodo analitico permette di stimare la resistenza al fuoco di travi, pilastri e solai basandosi su modelli matematici dettagliati, che considerano:

• Proprietà termiche: conducibilità, capacità termica e densità del materiale.
• Proprietà meccaniche: riduzione del modulo elastico e del carico di snervamento a elevate temperature.
• Curva termica ISO 834: evoluzione della temperatura in funzione del tempo.

Fasi del calcolo:

1. Determinazione della temperatura interna media della sezione, risolvendo l’equazione del bilancio termico (flusso incidente, trasferimento attraverso il materiale protettivo, accumulo termico).
2. Valutazione della sezione resistente residua: calcolo del modulo elastico e del momento resistente a temperatura T(t).
3. Verifica di sicurezza: rapporto tra momento resistente residuo e momento sollecitante, assicurando R ≥ 1 per la durata prescritta (30, 60, 90, 120 minuti).

Vantaggi:

• Personalizzazione del rivestimento protettivo su misura dell’effettiva sollecitazione.
• Riduzione del sovradimensionamento rispetto ai metodi tabellari.
• Possibilità di integrazione in piattaforme FSE per analisi termo-strutturali combinate.

Collasso implosivo

Infine, in taluni casi, è necessario che l’edificio debba collassare senza causare danni ad altre opere da costruzioni. Una corretta progettazione strutturale consente di raggiungere tale obiettivo tramite un’accurata selezione degli elementi più vulnerabili all’incendio che, cedendo per primi, possono direzionare il verso del collasso dell’intera opera.

Il collasso implosivo in caso di incendio può essere richiesto quando l’edificio progettato secondo le norme di prevenzione incendi richiedono il soddisfacimento del livello di prestazione I o II della resistenza al fuoco. Infatti, questi due livelli di prestazione richiedono che l’edificio sia realizzato ad una distanza dagli altri corpi di fabbrica o dal confine di proprietà pari all’altezza dei suoi prospetti.

L’approccio con soluzioni conforme per il livello di prestazione paragrafo S.2.4.1, impone che sia interposta distanza di separazione su spazio a cielo libero non inferiore alla massima altezza della costruzione verso altre opere da costruzione e verso il confine dell’area su cui sorge l’attività medesima.

L’approccio con soluzione alternativa, invece, consente di realizzare il fabbricato anche ad una distanza inferiore dal confine o da altra opera da costruzione, a patto di definire e calcolare la direzione del collasso strutturale.

La soluzione alternativa consente di adottare il Livello di Prestazione II della resistenza al fuoco anche per fabbricati con distanze di separazione su spazio a cielo libero inferiore alla massima altezza della costruzione verso altre opere da costruzione e verso il confine dell’area su cui sorge l’attività medesima, purché sia dimostrato analiticamente che l’eventuale cedimento strutturale non arrechi danni ad altre opere da costruzione o all’esterno del confine dell’area su cui sorge l’attività medesima.

La dimostrazione analitica che il meccanismo di collasso dell’opera da costruzione è di tipo implosivo deve essere analizzata nel comportamento globale dell’edificio ed in tal caso è necessario l’utilizzo di software di calcolo che possano sviluppare calcoli non lineari in termini di:

• non linearità delle proprietà meccaniche e termiche dei materiali resistenti;
• non linearità dei carichi applicati
• non linearità geometrica.

Nel caso in cui la strutturale analizzata non raggiunga un comportamento di tipo implosivo o almeno controllato verso una direzione preferenziale, allora è possibile introdurre uno degli accorgimenti tecnici che consentano di guidare la modalità di collasso:

• adozione di criteri di gerarchia di resistenza al fuoco (es. assegnazione di sovra-resistenza al fuoco alle strutture perimetrali dell’opera da costruzione rispetto a quelle interne, …);
• distribuzione spaziale dei carichi di incendio verso zone interne;
• adozione di forme strutturali convenienti (es. con inclinazione verso l’interno, …);
• adozione di elementi chiave in posizione opportuna;
• impiego di sistemi automatici per il controllo dell’incendio a disponibilità superiore;
• impilaggio piramidale dei materiali combustibili stoccati;
• adozione di vincoli che agevolino il collasso implosivo.

Nell’esempio che segue è stato analizzato un edificio esistente con struttura metallica che risulta addossato sul lato sinistro al confine di proprietà. Nello specifico l’altezza del prospetto è 10 metri e la distanza dal confine è pari a 5 metri, quindi, essendo:

D < Massima altezza dell’edificio

In quanto:

5 metri < 10 metri

Allora non si può adottare il Livello di Prestazione II con soluzione conforme.

Le possibilità sono due: adottare un Livello di Prestazione III oppure ricorrere alla Soluzione Alternativa.

Nel caso si adotti la soluzione alternativa è necessario sviluppare l’Approccio Ingegneristico e tramite la FSE, ovvero la Fire Safety Engineering, modellare il comportamento termo-strutturale dell’edificio.

Nel caso specifico, è stata adottata soluzione alternativa e sono stati applicati gli accorgimenti tecnici che consentano di imporre la direzione del collasso, nella fattispecie l’adozione di criteri di gerarchia di resistenza al fuoco. Le risultanze dei calcoli svolti hanno evidenziato che le misure introdotte consentono la imporre la direzioni di collasso verso destra escludendo quindi che l’edificio possa collassare verso sinistra dove la distanza dal confine è inferiore alla massima altezza dell’edificio.

La soluzione tecnica adottata ha consentito di evitare il livello di Prestazione III che avrebbe comportato ingenti interventi di protezione passiva sulle strutture metalliche e, allo stesso tempo, di garantire gli obiettivi di sicurezza antincendio richiesti dal Livello di Prestazione II della Resistenza al Fuoco.

L’Approccio FSE, ovvero Fire Safety Engineering, è stato sviluppato ricorrendo sia alla modellazione fluidodinamica dell’incendio per ricavare le curve naturali dell’incendio sia per modellare il comportamento termo-strutturale globale con i software di calcolo adeguati.