Premessa

La progettazione della Resistenza al Fuoco degli elementi strutturali in acciaio, quando svolta tramite Fire Safety Engineering (FSE), richiede un approccio profondamente diverso rispetto alle soluzioni prescrittive del Codice di Prevenzione Incendi.L’ingegneria della sicurezza antincendio impone infatti di considerare le deformazioni, le dilatazioni termiche impedite, gli effetti indiretti e le interazioni tra elementi, elementi che possono modificare radicalmente lo stato tensionale della struttura.

Nel caso illustrato, l’obiettivo è valutare la resistenza al fuoco degli elementi in acciaio delle coperture esterne di un grande Centro Commerciale, esposte a basso carico di incendio diretto ma soggette a fenomeni termo-strutturali complessi a causa delle dilatazioni impedite.

 

Oggetto dello studio

L’opera analizzata consiste in ampie coperture metalliche leggere, con manto in vetro o pannelli sandwich, totalmente aperte o molto ventilate. Pur essendo esterne e con carico di incendio minimo, gli elementi in acciaio risultano comunque sensibili agli effetti indiretti dell’incendio.

La progettazione con FSE ha l’obiettivo di verificare se tali elementi richiedano realmente protezione passiva, evitando interventi non necessari e valutando in modo quantitativo la sicurezza allo stato incendiato.

 

Perché la FSE è indispensabile per la Resistenza al Fuoco dell’Acciaio

A differenza delle soluzioni conformi, che verificano il singolo elemento assegnandogli una classe tabellare, le soluzioni alternative FSE richiedono:

• valutazione della capacità portante del sistema strutturale o di una sua porzione significativa;
• analisi degli effetti indiretti dovuti alle dilatazioni termiche impedite;
• impiego di curve naturali di incendio, che considerano riscaldamento e raffreddamento;
• analisi avanzate non lineari (materiali + geometrie).

Le dilatazioni impedite generano forze e momenti aggiuntivi, spesso più critici della perdita di resistenza del materiale. In strutture reticolari o archeggiate, tali fenomeni possono invertire il segno delle sollecitazioni, generando compressione in elementi progettati solo per trazione.

 

Curve naturali e analisi termiche

In conformità al Livello di Prestazione III, gli scenari dell’incendio sono stati definiti tramite:

• curve naturali di incendio,
• valutazione della ventilazione,
• modellazione dell’intera durata, inclusa la fase di raffreddamento.

La capacità portante è stata valutata considerando l’intero ciclo termico, poiché la fase di raffreddamento può risultare altrettanto critica a causa del ritiro differenziale degli elementi.

 

Acciaio in Incendio: comportamento meccanico e modellazione

Gli elementi metallici analizzati sono in acciaio S275, con comportamento a caldo definito dagli Eurocodici. L’analisi eseguita è una non linearità materiale + geometrica, con introduzione progressiva delle proprietà meccaniche ridotte del materiale alle varie temperature.

Con l’aumento di temperatura:

• l’acciaio si dilata;
• le strutture circostanti contrastano tale dilatazione;
• si generano pressioni interne e forze di compressione;
• la rigidezza si riduce;
• compaiono fenomeni di instabilità locale e globale.

Il risultato è un quadro di sollecitazioni molto diverso da quello presente a freddo.

 

Effetti indiretti: il caso dell’inversione di sforzo nei tiranti

Il caso analizzato mostra un fenomeno fondamentale per la progettazione FSE: un tirante, progettato in condizioni statiche per lavorare solo in trazione, durante l’incendio può diventare compresso.

Ciò avviene perché:

1. il riscaldamento induce dilatazione negli elementi della capriata;
2. la dilatazione è impedita dalle colonne e dagli elementi rigidi circostanti;
3. lo schema statico muta, e lo sforzo di trazione può ridursi fino a diventare compressione.

Questo fenomeno, non rilevabile con metodi prescrittivi, può portare al collasso anche in presenza di temperature relativamente basse, perché la sezione non è progettata per resistere alla compressione.

 

Analisi e risultati

Le analisi eseguite evidenziano:

• incremento delle compressioni negli elementi superiori;
• riduzione progressiva dello sforzo di trazione nel tirante;
• comparsa di sforzi di compressione imprevisti;
• rischi di instabilità locale e globale;
• possibili meccanismi di collasso non legati al degrado meccanico, ma alla modifica dello schema statico.

La Fire Safety Engineering consente di identificare questi rischi e di progettare interventi mirati, evitando protezioni non necessarie o, al contrario, evitando sottovalutazioni pericolose.

 

Conclusioni

Questo studio dimostra come l’adozione della Fire Safety Engineering (FSE) nella valutazione della Resistenza al Fuoco dell’acciaio sia essenziale per garantire una progettazione realmente sicura e aderente al comportamento fisico delle strutture in incendio.

Trascurare le dilatazioni termiche impedite e gli effetti indiretti può portare a:

• inversione del segno delle sollecitazioni,
• collasso di elementi non progettati per compressione,
• valutazioni non conservative o addirittura fuorvianti.

La progettazione ingegneristica FSE rappresenta l’unico metodo in grado di:

• modellare correttamente il comportamento termo-strutturale dell’acciaio;
• prevedere fenomeni invisibili nei metodi prescrittivi;
• ottimizzare l’impiego delle protezioni passive;
• garantire sicurezza reale e verificabile.

I Magazzini Automatizzati Verticali (MAV) rappresentano una delle strutture più complesse dal punto di vista della sicurezza antincendio. L’intera carpenteria metallica, la grande snellezza degli elementi e l’elevata concentrazione di carico d’incendio rendono insufficiente un approccio prescrittivo.
Per queste geometrie è necessario un approccio prestazionale basato sulla Fire Safety Engineering (FSE), unico in grado di dimostrare la stabilità strutturale in caso d’incendio senza ricorrere a protezioni passive generalizzate.

Modellazione dell’incendio e analisi termo-strutturale

L’analisi si fonda sulla modellazione fluidodinamica (CFD), che permette di definire:

• l’evoluzione reale delle temperature,
• l’influenza della ventilazione,
• l’effettiva azione termica sugli elementi metallici.

A partire dal modello CFD, l’analisi termo-strutturale valuta:

• la perdita progressiva di capacità portante,
• le deformazioni accumulate,
• la modalità di collasso più probabile.

Questa metodologia supera completamente l’incendio standard e consente una valutazione coerente con materiali stoccati, geometrie e condizioni di confinamento dei MAV.

Collasso implosivo: requisito chiave nei MAV

La normativa antincendio richiede che un eventuale collasso non generi danni verso l’esterno.
Per i MAV, spesso posti a distanze inferiori alla loro stessa altezza, è essenziale progettare un collasso implosivo, cioè interno e controllato, evitando ribaltamenti verso edifici e confini.

La FSE consente di:

• quantificare le deformazioni a caldo,
• prevedere la direzione del collasso,
• verificare la sicurezza globale della struttura.

 

Modello Termo-strutturale – sottostruttura

Alternativa: impianto sprinkler ad alta disponibilità

Un’altra strategia è l’impiego di impianti sprinkler a disponibilità superiore, che puntano a impedire qualsiasi collasso mantenendo temperature strutturali entro soglia.

In entrambi gli scenari (implosione controllata o sprinkler), la soluzione è interamente prestazionale e basata su evidenze quantitative.

Acciaio, classi 4 e instabilità a caldo

I MAV impiegano tipicamente profili metallici di classe 4, estremamente sensibili a:

• instabilità locale,
• riduzione del modulo elastico,
• perdita di resistenza alle alte temperature.

Solo una valutazione ingegneristica con area efficace a caldo permette di determinare la reale resistenza al fuoco della struttura.

La progettazione prescrittiva non può gestire correttamente questi fenomeni.

Sintesi: perché la FSE è indispensabile nei MAV

La progettazione antincendio dei magazzini automatizzati verticali richiede:

• modellazione CFD dell’incendio,
• analisi termo-strutturale avanzata,
• verifica del collasso globale o dell’efficacia degli sprinkler,
• valutazione ingegneristica della resistenza al fuoco delle sezioni di classe 4.

La FSE consente di progettare MAV sicuri, ottimizzati e conformi alla norma, evitando protezioni passive non necessarie e garantendo una reale misura del rischio.

Approfondimento: il ruolo del collasso implosivo nei Magazzini Automatizzati Verticali

Nel caso dei magazzini automatizzati verticali, la verifica del collasso implosivo rappresenta uno dei cardini della progettazione antincendio basata sulla Fire Safety Engineering.
La normativa impone che un eventuale cedimento strutturale non provochi danni verso altri edifici o oltre il confine di proprietà: nei MAV, spesso posti a distanze inferiori alla loro stessa altezza, questa richiesta diventa determinante.

Il collasso implosivo è una modalità di rottura nella quale la struttura, sottoposta a temperature elevate, perde capacità portante in modo progressivo e controllato, evolvendo verso un cedimento interno e non verso l’esterno. Questo comportamento evita ribaltamenti, proiezioni di elementi o cinematismi indesiderati che potrebbero interessare aree circostanti.

La verifica viene condotta mediante modellazione termo-strutturale avanzata, con cui è possibile analizzare:

• la riduzione delle proprietà meccaniche dell’acciaio alle alte temperature,
• le instabilità locali tipiche dei profili in classe 4,
• le deformazioni globali dovute alla perdita di rigidezza,
• la direzione del cedimento finale.

Solo un approccio ingegneristico consente di dimostrare in modo quantitativo che la struttura, anche in condizioni critiche, collasserà all’interno del proprio perimetro, rispettando gli obiettivi di sicurezza richiesti dalla normativa antincendio.

L’alternativa a questa strategia è l’impiego di impianti sprinkler ad alta disponibilità, progettati per limitare lo sviluppo dell’incendio e impedire il raggiungimento delle temperature che porterebbero al collasso globale.
In entrambi i casi, il risultato è una progettazione fondata su evidenze misurabili, non su prescrizioni standardizzate.

La gestione del collasso implosivo conferma ancora una volta che, per i MAV, Resistenza al Fuoco e Fire Safety Engineering non sono elementi separati, ma parti integrate di un’unica metodologia avanzata capace di garantire sicurezza reale e soluzioni ottimizzate.

Nel corso del 2025, Safety-Fire ha consolidato il proprio ruolo nel panorama della Fire Safety Engineering attraverso un’intensa attività di progettazione, ricerca applicata e divulgazione tecnica.
La produzione di articoli specialistici, contributi scientifici e approfondimenti professionali rappresenta un elemento centrale del metodo di lavoro dello studio: trasferire nei progetti reali le conoscenze più avanzate sull’ingegneria antincendio.

La direzione tecnica dello studio è affidata a Daniele Andriotto, Professional Partner24Ore – Il Sole 24 Ore, ingegnere specializzato in progettazione antincendio prestazionale e resistenza al fuoco delle strutture.

Il riconoscimento Partner24Ore

• valorizza il profilo del professionista,
• rafforza la credibilità dei contenuti tecnici pubblicati,
• conferma l’approccio rigoroso e indipendente adottato nello sviluppo delle soluzioni di Fire Safety Engineering.

La Fire Safety Engineering (FSE) rappresenta oggi la frontiera più avanzata nella progettazione antincendio e nella resistenza al fuoco delle strutture in acciaio.

Lo studio internazionale “Thermomechanical Analysis of X-Braces in Steel Structures Under Fire Conditions”, pubblicato su Structural Engineering International (IABSE), vede tra gli autori Daniele Andriotto e il team di Safety-Fire, confermando l’eccellenza italiana nella ricerca FSE.
Attraverso analisi CFD e modelli termomeccanici, la pubblicazione dimostra come la rigidezza dei controventi in acciaio influisca sulla stabilità e sul comportamento strutturale durante un incendio.
I risultati offrono linee guida pratiche per progettare sistemi di controvento più sicuri ed efficienti, ottimizzando i costi di protezione passiva.
Questa pubblicazione internazionale consolida Safety-Fire come riferimento tecnico nella Fire Safety Engineering applicata agli edifici industriali e dimostra che la FSE non è teoria, ma innovazione applicata alla pratica.

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