La resistenza al fuoco delle strutture nella progettazione antincendio

La resistenza al fuoco delle strutture è una misura che, in caso di incendio, garantisce un appropriato livello di sicurezza dell’intera costruzione in termini di prestazioni richieste, per un determinato tempo di esposizione agli effetti termici dell’incendio stesso.

In questo articolo esaminiamo la resistenza al fuoco delle strutture come strategia di sicurezza in caso di incendio, quali le prestazioni e le classi, i metodi di classificazione e i materiali da costruzione.

• La sicurezza antincendi
• La strategia di sicurezza in caso di incendio
• La resistenza al fuoco delle strutture
• Metodi di classificazione e materiali da costruzione
• Cenni sul comportamento delle strutture

La sicurezza antincendi

Il tema della sicurezza antincendi si fonda su misure di prevenzione, di protezione e misure di gestione. In generale è possibile affermare che la sicurezza è raggiunta quando, mediante la definizione e l’applicazione di misure di prevenzione e protezione, il livello di rischio raggiunge almeno livelli accettabili (tipicamente definiti dal legislatore e noti come requisiti minimi di sicurezza) e quando, mediante misure di gestione, lo stesso viene mantenuto ai livelli assunti.

La strategia di sicurezza in caso di incendio

Il Codice di prevenzione incendi declina il requisito della sicurezza in caso di incendio attraverso una strategia costituita da 10 misure:

– Reazione al fuoco
– Resistenza al fuoco
– Compartimentazione
– Esodo
– Gestione della sicurezza antincendio
– Controllo dell’incendio
– Rivelazione ed allarme, Controllo dei fumi e calore
– Operatività antincendio
– Sicurezza degli impianti tecnologici e di servizio.

La resistenza al fuoco delle strutture

La resistenza al fuoco delle strutture rappresenta una misura di protezione il cui obiettivo è quello di garantire, in condizioni di incendio, un appropriato livello di sicurezza dell’intera costruzione in termini di prestazioni richieste.

Questo significa che ciascun elemento costruttivo resistente al fuoco riuscirà a garantire le prestazioni richieste, per un determinato tempo di esposizione agli effetti termici di un incendio, e l’insieme degli elementi costruttivi garantiranno la prestazione richiesta all’intera costruzione.
Dalla definizione precedente è possibile desumere tre elementi distintivi necessari per comprendere ed inquadrare la misura della resistenza al fuoco:

– le prestazioni degli elementi
– le prestazioni della costruzione
– il tempo di esposizione agli effetti termici di un incendio.
Si tratta di elementi distintivi in quanto rappresentano la centralità progettuale della misura in oggetto: identificare le prestazioni che devono essere garantite.

Prestazioni degli elementi e classi

Cominciamo, innanzitutto, con il fare riferimento alle prestazioni che un elemento costruttivo, inserito in un’opera da costruzione, può essere chiamato a garantire.

Si tratta di 14 prestazioni definite nel Codice e nelle norme di classificazione della serie EN 13501. Fra le più comunemente impiegate per la sicurezza in caso di incendio ritroviamo la capacità portante (identificabile con il simbolo R), la tenuta (identificabile con il simbolo E), l’isolamento (identificabile con il simbolo I) e la tenuta di fumo (identificabile con il simbolo S).

Un elemento costruttivo è classificato ai fini della resistenza al fuoco, in base alle sue caratteristiche, quando attraverso una metodologia riconosciuta gli viene attribuita una prestazione per un determinato periodo di tempo; la classificazione attribuisce all’elemento costruttivo una classe, identificata da un simbolo (prestazione) ed un numero (determinato periodo di tempo espresso in minuti).

Prestazioni della costruzione e classe minima di resistenza al fuoco

La resistenza al fuoco di un’opera da costruzione garantisce la capacità portante delle strutture in condizioni di incendio; nonché la capacità di compartimentazione per un tempo minimo necessario al raggiungimento degli obiettivi di sicurezza di prevenzione incendi.

Il concetto di compartimentazione, quindi, è collegato alla resistenza al fuoco e di pari importanza in quanto consente di frazionare una costruzione, in volumi protetti dagli effetti dell’evento incendio, riducendo il rischio di propagazione dello stesso alle aree limitrofe.

Il progetto di una struttura con requisiti di resistenza al fuoco, sottoposta ad uno specifico incendio, esprime la garanzia che la stessa sia in grado di sopportare i carichi agenti, prima dell’incendio e quelli eventualmente introdotti a seguito dello stesso; e la stessa dovrà essere in grado di comportarsi come un involucro “impermeabile” ai prodotti della combustione per un tempo determinato. In questo contesto l’opera, in caso di incendio, non crolla e limita la propagazione dell’incendio per un periodo di tempo determinato.

Per ciascun elemento costruttivo o compartimento dell’opera da costruzione, pertanto, la classe di resistenza al fuoco esprime il periodo di tempo in minuti entro cui sono garantite le prestazioni di resistenza al fuoco.

In definitiva, la classe di resistenza al fuoco è definita come l’intervallo di tempo espresso in minuti, definito in base al carico di incendio specifico di progetto; durante questo il compartimento antincendio garantisce la resistenza al fuoco ed è riferita ad una curva di incendio nominale.

Metodi di classificazione e materiali da costruzione

Un incendio, ai fini della resistenza al fuoco, è sinteticamente rappresentato attraverso una curva temperatura – tempo, base per la determinazione del cimento termico al quale è sottoposta una struttura portante e che rappresenta l’andamento temporale delle temperature raggiunte dai prodotti gassosi della reazione di combustione.

Ogni materiale impiegabile per usi strutturali possiede un differente comportamento quando esposto agli effetti di un incendio; tali caratteristiche distintive caratterizzano le schematizzazioni e le modalità di conduzione delle verifiche.
Fra i materiali impiegabili per usi strutturali si ricorda il calcestruzzo di cemento, i metalli (acciaio, alluminio), la muratura, il legno ed il vetro.

Cenni sul comportamento delle strutture

In linea generale l’opera deve essere concepita e costruita in moda da garantire, in caso di incendio, la stabilità degli elementi portanti per un tempo utile ad assicurare:
– il soccorso degli occupanti;
– la limitata propagazione del fuoco e dei fumi, anche riguardo alle opere vicine;
– la possibilità che gli occupanti lascino l’opera indenni o che gli stessi siano soccorsi in altro modo;
– la possibilità per le squadre di soccorso di operare in condizioni di sicurezza.

Questo significa che l’opera, nella sua integralità, deve essere progettata rispettando requisiti di resistenza, esercizio e di durabilità; la progettazione deve basarsi sui principi generali quali la gerarchia delle resistenze, la robustezza e la ridondanza strutturale (di sezione e di sistema) raggiungendo adeguato livello di comportamento post-rottura (rottura pr)