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1 Le strutture di acciaio e la sicurezza in caso di incendio Ing. Sandro Pustorino, Structura Engineering s.r.l.(sandro.pustorino@sis-ingegneria.com) Coordinatore della Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio le costruzioni in acciaio le costruzioni in acciaio nell edilizia contemporanea 1

2 le costruzioni e l incendio Incendio a Madrid, Febbraio 2005 Commissione della Comunità Europea: DIRETTIVA SUI PRODOTTI DA COSTRUZIONE SICUREZZA IN CASO DI INCENDIO Funzioni della struttura portante per la sicurezza in caso di incendio 2

3 Commissione della Comunità Europea: DIRETTIVA SUI PRODOTTI DA COSTRUZIONE Procedure per soddisfare il requisito essenziale, Sicurezza in caso di Incendio prove sperimentali condotte secondo regolamenti armonizzati o linee guida fornite da EOTA (European Organization for Technical Approval) ETA Guidelines (ETAGs) metodi di calcolo e progettuali di tipo armonizzato EUROCODICI una combinazione di prove sperimentali e metodi di calcolo armonizzati evoluzione del quadro normativo Riferimenti Data Titolo Ministero dell Interno Decreto 9 marzo 2007 Ministero dell Interno Decreto 16 febbraio 2007 Ministero dell Interno Decreto 9 maggio 2007 Ministero Infrastrutture DM 14 gennaio 2008 Circolare NTC2008 n Febbraio /03/2007 Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività soggette al controllo del Corpo nazionale dei Vigili del Fuoco 16/02/2007 Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione 09/05/2007 Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio 14/01/2008 Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni 02/02/2009 Istruzioni per l applicazione delle «Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni» di cui al decreto 14 gennaio 2008 EN /05/2004 Eurocodice Criteri generali di progettazione strutturale EN /10/2004 Eurocodice 1 Azioni sulle strutture Parte 1-2: Azioni sulle strutture esposte al fuoco EN /07/2005 Eurocodice 3 Progettazione delle strutture di acciaio Parte 1-2: Regole generali Progettazione strutturale contro l incendio EN /10/2005 Eurocodice 4 Progettazione delle strutture composte acciaiocalcestruzzo Parte 1-2: Regole generali Progettazione strutturale contro l incendio EN /04/2005 Classificazione al fuoco dei prodotti e elementi da costruzione Strutture di acciaio e sicurezza in caso di incendio: principali norme vigenti (1/2) 3

4 evoluzione del quadro normativo EN /04/2005 Classificazione al fuoco dei prodotti e elementi da costruzione Parte 2: Classificazione in base ai risultati delle prove di resistenza al fuoco, esclusi i sistemi di ventilazione prcen/ts /07/2005 Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali Membrane protettive orizzontali ENV /11/2002 Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali Membrane protettive verticali ENV /11/2002 Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali Protezione applicata ad elementi di calcestruzzo ENV /11/2002 Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali Protezione applicata ad elementi di cacciaio ENV /11/2002 Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali Protezione applicata ad elementi compositi di calcestruzzo/lastre profilate di acciaio ENV /11/2002 Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali Protezione applicata a colonne cave di acciaio riempite con calcestruzzo Strutture di acciaio e sicurezza in caso di incendio: principali norme vigenti (1/2) criteri di calcolo della sicurezza strutturale in caso di incendio 1 - CRITERI DI CALCOLO ( ) Gruppo di Ricerca Comitato Consultivo ProfilARBED Research (Lux) Univ. di Bochum (Germania) CTICM, (Francia) TNO, (Olanda) Università ETH (Svizzera) Università di Liegi (Belgio) BCSA (Gran Bretagna) Labein (Spagna) Structura Engineering (Italia) Service d Incendie des Sapeurs Professionnels Brandschutzsachverständiger Ministère de l'intérieur, Direction de la Sécurité Civile Ministerie van Binnenlandse Zaken Bureau de Controle SECO Department of the Environment Dirección General de la Vivienda, la Arqu. y el Urb. Ministero dell'interno - CSE Capannelle 2 VERIFICA SPERIMENTALE ( ) Laboratorieuropei per test di incendi in scala reale: CTICM, (Francia) TNO, (Olanda), DSTV, (Germania) VTT, (Finlandia) BRE (Gran Bretagna) 4

5 criteri di calcolo della sicurezza strutturale in caso di incendio Prove sperimentali in scala reale - Cardington (UK) criteri di calcolo della sicurezza strutturale in caso di incendio 1 min 10 min 25 min 44 min Prove sperimentali in scala reale - Vernon (F) 5

6 strutture di acciaio protette: verifica sperimentale dei sistemi protettivi Rapporti di classificazione della resistenza al fuoco schema generale di calcolo della sicurezza delle strutture di acciaio in caso di incendio FASE 1: Definizione dell incendio di progetto Costruzione Geometria dei locali Ventilazione Attività Materiali combustibili Misure di protezione attiva Modello di incendio Azione Termica FASE 2: Analisi termica della struttura Posizione e geometria degli elementi Proprietà termiche dei materiali della struttura Contributo di eventuali sistemi protettivi Modello di trasmissione del calore Temperatura della struttura FASE 3: Analisi strutturale Schematizzazione strutturale Analisi dei carichi meccanici Proprietà meccaniche dei materiali Modello di calcolo strutturale Capacità portante 6

7 1 azione termica I modelli di incendio previsti da EN APPROCCIO PRESCRITTIVO: relazioni temperatura-tempo: incendi nominali incendio standard incendio da idrocarburi incendio esterno APPROCCIO INGEGNERISTICO: relazioni temperatura-tempo: curve parametriche modelli a zona (per incendi pre-flashover: incendi localizzati) modelli di fluidodinamica computazionale (CFD) 1 azione termica APPROCCIO PRESCRITTIVO APPROCCIO INGEGNERISTICO 7

8 2 analisi termica delle strutture Modelli avanzati per la trasmissione del calore 2 analisi termica delle strutture Modelli semplici per elementi di acciaio non protetti EN (par ) θ a, t = k sh A / V c a m ρ a h net, d t Il fattore di sezione (Am/V) 8

9 2 analisi termica di strutture di acciaio protette Sistemi protettivi di strutture di acciaio ENV : abaco prestazionale di pitture intumescenti 2 sistemi protettivi di strutture di acciaio Intonaci Produttore Prodotto Rapporto di classificazione ENV , versione 2002 (redatto in conformità a EN 13501) Amonnfire GYPROC Saint Gobain Perlite Italiana PROMAT Italia MONOKOTE IGNIVER CAFCO BLAZE SHIELD CAFCO 300 CAFCO MANDOLITE CP2 DAVISPRAY PROMASPRAY C300 PROMASPRAY C450 NEWSPRAY n 07-U-198A EFECTIS n 09-U-097A / 09-U-097B (data rilascio: ) EFECTIS n 09-A-081 (data rilascio: ) AFITI LICOF n 1533T08-4 (data rilascio: ) BRE GLOBAL n CC (data rilascio: ) EFECTIS n 09-A-056 / 09-A-057 (data rilascio: ) AFITI LICOF n 1533T08-3 (data rilascio: ) BRE GLOBAL n CC (data rilascio: ) APPLUS n (data rilascio: ) Pitture intumescenti Pannelli Produttore GYPROC Saint Gobain Lafarge Gessi Knauf Prodotto GLASROC F FIRELINE PREGYFEU MO FIREBOARD PROMAT Italia PROMATECT H PROMAT Italia PROMATECT 200 Produttore Amonnfire AMOTHERM STEEL SB MFPA Leipzig n PB III / B (data rilascio: ) CSI n DC02/022/F10 (data rilascio: ) CSI n DC02/043/F10 (data rilascio: ) Profili tubolari tondi quadri X X X AMOTHERM STEEL WB CSI n DC02/040/F10 (data rilascio: ) X - - Perlite Italiana CAFCO SPRAYFILM WB2 AFITI LICOF n 1532T08-8 (data rilascio: ) X - - PROMAT Italia AFITI LICOF n 1532T08-9 (data rilascio: ) PROMAPAINT WIP PAVUS n PK C-1 (data rilascio: ) PPG Coatings Europe International Paint Italia IRIS Vernici Prodotto Rapporto di classificazione ENV , versione 2002 (redatto in conformità a EN 13501) BTC n FA (data rilascio: ) / FA (data rilascio: ) EFECTIS n 10-U-157A (data rilascio: ) / 10-U-157B (data rilascio: ) EFECTIS n 02-U-411 (data rilascio: ) APPLUS n 08/ (data rilascio: ) AFITI LICOF n 1345T07-2 sup.1 (data rilascio: ) Rapporto di certificazione ENV , versione 2002 (redatto in conformità a EN 13501) X - - X X X STEELGUARD BRE GLOBAL n CR A / B (data rilascio: ) X - X STEELGUARD 585 FIRES-CRD NURE (data rilascio ) X X X INTERCHAR 404 EFECTIS n 09-A-84 (data rilascio: ) X X X INTERCHAR 212 PAVUS n PK A-0 (data rilascio: ) X X X CHAR 21 PAVUS n PK A-1 (Data rilascio: ) X X X CHAR 22 PAVUS n PK A-0 (Data rilascio: ) X X X Profili aperti Legenda: (X) compreso nel campo di applicazione del rapporto di certificazione, (-) fuori dal campo di applicazione del rapporto di certificazione Nota: Tabella redatta in data Attività della Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio 9

10 3 modello di calcolo strutturale 1) Dati tabellati: esempio di tabella EN Dati: - Geometria sezione - Livello dei carichi - % Armatura Risultato: - Resistenza al fuoco 3 modello di calcolo strutturale 2) modelli di calcolo semplificato: es. di verifica di trave inflessa Ipotesi: trave semplicemente appoggiata, carico unif. distribuito, assenza di fenomeni di svergolamento a) Sollecitazioni calcolate alla temperatura iniziale NOTA: si trascurano gli effetti delle azioni indirette M fi, Ed,0 q L = 8 2 b) Calcolo del momento resistente in caso di incendio NOTA: influenza della classe della sezione M fi, θ, Rd = k y, θ f γ y M, fi W κ κ 1 2 c) Condizioni di verifica M fi, Ed,0 = M fi, θ, Rd 10

11 3)modelli di calcolo avanzato: esempio 3 modello di calcolo strutturale Analisi della struttura completa Curva di incendio qualsiasi - incendio standard o incendio naturale Temperatura profilo in acciaio: - mappatura termica delle sezioni ad ogni istante Sollecitazioni variabili durante il riscaldamento -si considerano gli effetti delle azioni indirette - si considerano gli effetti delle non linearità geometriche - si considerano gli effetti delle non linearità del materiale 3 modello di calcolo strutturale 3)modelli di calcolo avanzato: esempio Diamond 2004 for SAFIR A B FILE: static3d_2_dyn NODES: 125 BEAMS: 61 T RUSSES: 0 SHELLS: 0 SOILS: 0 BEAMS PLOT DISPLACEMENT PLOT ( x 1) TIME: sec sec sec sec Z IPE500.tem IPE450.tem IPE500c.tem IPE450c.tem Y X 5.0 E+00 m 0.3 Spostamento laterale del nodo A Azione assiale nel nodo B azione assiale [N] tempo [sec] tempo [sec] 11

12 La Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio è costituita il 20 gennaio 2006 su iniziativa di Fondazione Promozione Acciaio membri della Commissione: - settori della ricerca e della professione - Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco - Università, Facoltà di Ingegneria collaborazioni: - Centre Technique Industriel de la Construction Metallique(F) La Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio OBIETTIVI: tavolo tecnico qualificato per la valutazione dei risultati della ricerca nazionale ed europea fornire strumenti tecnici agli operatori di controllo per la valutazione della sicurezza delle strutture di acciaio fornire strumenti tecnici per l aggiornamento professionale dei progettisti 12

13 La Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio fine Grazie per l attenzione! 13