Corso di aggiornamento in materia di Prevenzione Incendi ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DELLA SPEZIA Lunedì 19 novembre 2018

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1 Corso di aggiornamento in materia di Prevenzione Incendi ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DELLA SPEZIA Lunedì 19 novembre 2018 F. S. E. Fire S afety Engineering Metodologia di progettazione dell ingegneria della sicurezza antincendio dott. ing. Pietro Muscinesi Direttore Vice Dirigente Comando Vigili del Fuoco La Spezia

2 Cosa si intende per ingegneria della sicurezza antincendio? L applicazione dei principi dell ingegneria della sicurezza antincendio consente di definire soluzioni idonee al raggiungimento di obiettivi progettuali, mediante analisi di tipo quantitativo

3 Cosa si intende per ingegneria della sicurezza antincendio? Applicazione di principi ingegneristici, regole e giudizi esperti, basati sulla valutazione scientifica del fenomeno della combustione, degli effetti dell incendio e del comportamento umano, finalizzati alla tutela della vita umana, protezione dei beni e dell ambiente, quantificazione dei rischi di incendio e relativi effetti valutazione analitica delle misure antincendio ottimali, necessarie ad evitare, entro livelli prestabiliti, le conseguenze dell incendio.

4 Perché progettare con F. S. E. Solitamente i progettisti affrontano gli argomenti di sicurezza antincendio attraverso una serie di regole tecniche prescrittive. Le regole tecniche derivano in qualche modo dalla nostra esperienza e conoscenza degli incendi passati Questo rappresenta in effetti una correlazione tra risultati noti di un incendio ed anche i fattori conosciuti che hanno portato all evento (es. più compartimentazione = meno danni)

5 Ma i codici prescrittivi sono diventati inutili? Assolutamente no! Sono fondamentali nella maggior parte dei casi (sono più facili da utilizzare sia per chi controlla che per chi progetta) Ma il progetto degli edifici coinvolge un insieme di aspetti estetici, tecnologici ed economici ed in alcuni casi l approccio prescrittivo può risultare poco flessibile. Ad esempio: Edifici storici Edifici con tecnologia/metodologia innovativa Protezione di particolari aspetti

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7 L approccio prestazionale Negli ultimi 20 anni si è assistito ad una notevolissimo sviluppo nella comprensione dei fondamenti scientifici riguardanti l evoluzione di un incendio ed il comportamento delle persone coinvolte. Quindi si sta cominciando ad avere una comprensione dell incendio da Storico-empirica a Predittiva

8 L approccio prestazionale Nell approccio prestazionale si trovano soluzioni, usando relazioni e modelli matematici che consentono di prevedere gli effetti dell evento Tutto questo richiede il ricorso ad un insieme di discipline come: architettura, ingegneria, fisica, chimica, informatica, psicologia e fisiologia, economia, matematica, statistica, sistemi di managment, ecc.

9 Contesto normativo - I l D. M. 9 maggio 2007 D.M. 9 maggio 2007 Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio 8 articoli 1 allegato L allegato descrive il processo di valutazione e progettazione nell ambito dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio

10 Contesto normativo - I l D. M. 9 maggio 2007 Oggetto del decreto (art. 1) Il decreto definisce gli aspetti procedurali ed i criteri da adottare per valutare il livello di rischio e progettare le conseguenti misure compensative, utilizzando, l approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio

11 Contesto normativo - I l D. M. 9 maggio 2007 Campo di applicazione (art. 2) Indicativamente per le seguenti fattispecie: insediamenti di tipo complesso o a tecnologia avanzata edifici di particolare rilevanza architettonica e/o costruttiva edifici pregevoli per arte o storia edifici ubicati in ambiti urbanistici di particolare specificità la metodologia può essere applicata in alternativa alla metodologia vigente: per la individuazione delle misure di prevenzione incendi da adottare, per le attività soggette non regolate da specifiche disposizioni per la individuazione delle misure di sicurezza equivalenti nell ambito del procedimento di deroga, per le attività normate

12 Contesto normativo - I l D. M. 9 maggio 2007 Gli art. 3, 4, 5 riguardano le documentazioni richieste per procedure di prevenzione incendi relative ad attività progettate con F.S.E.

13 Contesto normativo - I l D. M. 9 maggio 2007 Art.6 D.M. 9/05/2007 Sistema di Gestione della Sicurezza Antincendio (S.G.S.A.) L SGSA è necessario per tenere sotto controllo tutti i parametri che hanno determinato la scelta degli scenari di incendio in base ai quali sono state individuate le specifiche misure di protezione. L SGSA deve essere verificato dai VV.F. in concomitanza con la visita tecnica effettuata presso l attività a seguito presentazione della SCIA, e successivamente in occasione dei rinnovi e comunque ogni sei anni. La verifica dell SGSA rientra tra i servizi a pagamento resi dai Vigili del Fuoco

14 Contesto normativo Lett.circ. prot.n.4921 del 17/07/2007: Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico per la sicurezza antincendio D.M. 9/05/2007 Primi indirizzi applicativi Lett.circ. prot.n.dcpst/427 del 31/03/2008: Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio trasmissione delle linee guida per l approvazione dei progetti e della scheda rilevamento dati predisposte dall Osservatorio

15 Contesto normativo I l codice di prevenzione incendi D.M. 3 agosto 2015: Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi, ai sensi dell art.15 del D.L.vo 8/03/2006 n.139. (cd. codice di prevenzione incendi ) Si applica solo per le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi indicate all art.2 del D.M. (numeri: 9; 14; da 27 a 40; da 42 a 47; da 50 a 54; 56; 57; 63; 64; 66, ad esclusione delle strutture turistico - ricettive nell'aria aperta e dei rifugi alpini; 67 ad esclusione degli asili nido;70; 71; 75; 76). Consente l impiego di ingegneria della sicurezza antincendio (FSE) per individuazione soluzioni alternative o soluzioni in deroga, in alternativa quindi alle soluzioni conformi previste dal Codice stesso.

16 Codice di prevenzione incendi Inserire illustrazione G.2.1

17 Contesto normativo I l codice di prevenzione incendi Soluzioni alternative Il progettista è tenuto a dimostrare il raggiungimento del collegato livello di prestazione, impiegando uno dei modelli di progettazione ammessi per ciascuna misura antincendio, tra i seguenti: Applicazione di norme o documenti tecnici di organismi europei o internazionali, riconosciuti nel settore antincendio Applicazione di prodotti o tecnologie innovative F.S.E.: secondo procedure, ipotesi, limiti indicati ai capitoli M.1, M.2, M.3 del Codice, e secondo le procedure previste dalla normativa vigente (DM 9/05/2007).

18 Contesto normativo I l codice di prevenzione incendi Soluzioni in deroga Si ricorre se non possono essere applicate né soluzioni conformi né quelle alternative Il progettista è tenuto a dimostrare il raggiungimento dei pertinenti obiettivi di prev.inc., impiegando uno dei seguenti metodi: F.S.E.: impiegando ipotesi e limiti previsti dalla regola dell arte nazionale ed internazionale, secondo le procedure previste dalla normativa vigente (DM 9/05/2007). Prove sperimentali Analisi e progettazione secondo giudizio esperto

19 Processo di valutazione e progettazione nell ambito dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio (F. S. E. ) Prima fase: Seconda fase: Analisi quantitativa Analisi Preliminare Definizione del Sistema di Gestione della Sicurezza Antincendio (SGSA)

20 Prima fase: Analisi preliminare Definizione del progetto Identificazione degli obiettivi di sicurezza da perseguire Definizione dei livelli di prestazione cui riferirsi in relazione agli obiettivi di sicurezza Definizione degli scenari di incendio. Documentazioni dell analisi preliminare: Scheda informativa generale Sommario tecnico, firmato congiuntamente dal progettista e dal titolare dell'attività.

21 S cheda informativa generale La scheda informativa generale deve contenere le seguenti informazioni: Indicazione del responsabile dell attività Individuazione del Responsabile della progettazione antincendio generale Individuazione del Progettista che utilizza l approccio ingegneristico e del Progettista che ha prodotto il SGSA qualora diversi dal Responsabile della progettazione antincendio generale Informazioni sulla Esperienza e Qualificazione professionale di chi sottoscrive il progetto svolto con l utilizzo dell approccio ingegneristico e il SGSA.

22 S cheda informativa generale Nella scheda informativa generale dovranno essere indicate le finalità per le quali viene applicato l approccio ingegneristico: Aspetti di prevenzione incendi Valutazione dei requisiti di resistenza al fuoco delle strutture Analisi della diffusione dei fumi e verifica delle vie di esodo Valutazione dei tempi di esodo Altri particolari aspetti Protezione di beni o infrastrutture Prosecuzione attività

23 S cheda informativa generale Deve risultare chiaro quali aspetti della progettazione sono stati svolti con l approccio ingegneristico e quali invece ne sono esclusi (es. in un particolare progetto può essere applicato l approccio ingegneristico per l analisi della diffusione dei fumi in relazione ai tempi di esodo, mentre i requisiti di resistenza al fuoco sono individuati con analisi di tipo prescrittivo) La scheda informativa generale deve essere firmata dal responsabile dell attività e da tutti i soggetti coinvolti nella progettazione. Tutta la documentazione di progetto deve comunque essere firmata dal responsabile dell attività che ha prodotto l istanza

24 I l sommario tecnico Il sommario tecnico è costituito da una relazione dove è descritto il processo seguito dal progettista, relativamente a tutti i punti previsti nella analisi preliminare : definizione del progetto obiettivi di sicurezza antincendio livelli di prestazione scenari di incendio di progetto

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26 Definizione del progetto In questa fase viene definito il progetto, identificando e documentando almeno i seguenti punti: 1. Eventuali vincoli progettuali derivanti da previsioni normative o da esigenze peculiari dell'attività Difformità rispetto a regole tecniche che rendono quindi necessario un procedimento di deroga - Scostamenti rispetto a standard di possibile riferimento Particolari esigenze di tutela di un bene Esigenza di garantire la prosecuzione dell attività 2. Individuazione dei pericoli di incendio connessi con la destinazione d'uso prevista

27 Definizione del progetto 3. descrizione delle condizioni ambientali per l'individuazione dei dati necessari per la valutazione degli effetti che si potrebbero produrre; In particolare: Caratteristiche costruttive degli edifici Indicazioni planivolumetriche degli ambienti Compartimenti antincendio/antifumo Sistemi di ventilazione naturale (aperture prive di infisso, aperture con infisso, evacuatori di fumo naturali) Sistemi di ventilazione meccanica Sistemi di evacuazione di fumo e calore motorizzati Sistemi di attivazione dell impianto di ventilazione.

28 Definizione del progetto 4. Caratteristiche del sistema di vie di esodo Dimensioni dei percorsi Collegamenti tra i piani Tipologia degli infissi 5. Impianti di protezione attiva Sistemi di rilevazione ed allarme incendio Sistemi di spegnimento manuali ed automatici

29 Definizione del progetto 6. Analisi delle caratteristiche degli occupanti in relazione alla tipologia dell edificio ed alla destinazione d uso prevista. In particolare dovranno essere fornite le seguenti informazioni circa la tipologia degli occupanti Familiarità con l ambiente Presenza di anziani o bambini Presenza di disabili e tipologia disabilità Stato di veglia o di sonno Presenza di persone con compiti particolari che devono procedere con ritardo all esodo Presenza di persone con restrizione della libertà (es. carceri) 7. Numero e distribuzione degli occupanti all interno dei locali (affollamento delle aree) nelle condizioni più sfavorevoli ai fini dell esodo

30 I dentificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio In questa fase sono identificati ed esplicitati gli obiettivi di sicurezza antincendio in conformità alle vigenti disposizioni in materia di prevenzione incendi ed in relazione alle specifiche esigenze dell attività in esame, ivi compresa la sicurezza delle squadre di soccorso. Gli obiettivi servono come capisaldi di riferimento per stabilire i livelli di prestazione.

31 I dentificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio Riferimento: Direttiva Europea Prodotti da Costruzione, requisito essenziale sicurezza in caso di incendio : La capacità portante dell'opera deve essere garantita per un periodo di tempo determinato; La produzione e la propagazione del fuoco e del fumo all'interno delle opere deve essere limitata; La propagazione del fuoco alle opere vicine deve essere limitata; Gli occupanti devono essere in grado di lasciare l'opera o di essere soccorsi altrimenti; Deve essere presa in considerazione la sicurezza delle squadre di soccorso.

32 I dentificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio In funzione delle finalità, riportate nella scheda informativa generale, per le quali viene applicata l analisi utilizzando l approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio, (esempio: ammettere una lunghezza delle vie di esodo maggiore di quanto previsto dalla regola tecnica) nel sommario tecnico dovranno essere definiti i relativi obiettivi di sicurezza antincendio (esempio: i presenti devono poter lasciare l edificio senza subire alcun danno).

33 I ndividuazione dei livelli di prestazione In relazione agli obiettivi di sicurezza individuati, il progettista deve indicare quali sono i parametri significativi presi a riferimento per garantire il soddisfacimento degli stessi obiettivi; questi vanno espressi in valori numerici e comprendere tutti i parametri che poi saranno necessari alla verifica dei risultati attesi dal progetto

34 I ndividuazione dei livelli di prestazione I parametri significativi possono includere, ad esempio: temperatura massima a cui possono essere esposte le persone livelli di visibilità; livelli di irraggiamento termico a cui le persone o gli elementi possono essere esposti; temperatura massime dei gas; livelli di concentrazione delle specie tossiche; temperatura massima a cui possono essere esposti i materiali;

35 I ndividuazione dei livelli di prestazione I livelli di prestazione saranno costituiti dai valori numerici limite dei parametri significativi, rispetto ai quali si dovranno verificare i risultati attesi dal progetto. Tali valori numerici possono essere desunti dalla letteratura tecnica condivisa tra cui si citano, ad esempio: le norme ISO/TR 13387, Le norme BS 7974, il decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 9/05/2001, ecc. Il progettista dovrà fornire giustificazioni in merito alle scelte operate con riferimento a disposizioni normative o, in mancanza di queste, sulla base di quanto reperibile in letteratura avendo a riferimento in ogni caso le effettive condizioni ambientali dell edificio.

36 I ndividuazione dei livelli di prestazione Temperatura Il livello di temperatura massima ammissibile può variare in funzione degli obiettivi antincendio come ad esempio: esodo degli occupanti; permanenza del personale addetto per il tempo necessario alla messa in sicurezza degli impianti; intervento dei soccorritori. Esempio: per gli occupanti può essere ritenuta ammissibile una esposizione ad una temperatura non superiore a C per il tempo di esodo; i valori possono variare e devono sempre essere giustificati.

37 I ndividuazione dei livelli di prestazione Irraggiamento Livelli di irraggiamento prodotto dall incendio, dai prodotti della combustione (fumi, gas), dalle strutture (pareti, solai); Il contributo dell irraggiamento diventa significativo per temperature dell elemento emettitore superiori a C: in generale nello studio dell esodo può risultare accettabile trascurare il contributo dell irraggiamento se le temperature dell elemento emettitore si mantengono inferiori ai valori sopra indicati. Nel caso in cui il contributo dell irraggiamento debba essere valutato possono essere presi a riferimento i valori di soglia previsti dal D.M.LL.PP. 9/5/2001; per quanto riguarda gli effetti sulle persone il Decreto riporta il limite massimo di 3 Kw/m2 per lesioni reversibili; valori generalmente accettabili possono essere assunti in 2 Kw/m2.

38 I ndividuazione dei livelli di prestazione Livelli di visibilità La visibilità ammessa lungo le vie di esodo deve essere definita per un certo periodo temporale. La tipologia dei segnali (riflettenti, luminosi) e la loro posizione può influenzare i valori ammissibili. per gli occupanti può essere ritenuta ammissibile una visibilità di 10 mt per tutto il tempo necessario al completo esodo, i valori possono variare e devono sempre essere giustificati. può essere giustificata per i soccorritori l assunzione di livelli di visibilità ridotti ma garantiti per il tempo necessario all intervento.

39 I ndividuazione dei livelli di prestazione Sostanze tossiche Generalmente con visibilità dell ordine di 10 m o superiore può risultare accettabile trascurare la valutazione delle specie tossiche presenti; in certi casi diventa, però, indispensabile tale valutazione: fuochi covanti, o incendi che coinvolgono particolari materiali combustibili che bruciando producono Cianuri, Clorurati, Fluorurati, ecc.

40 I ndividuazione dei livelli di prestazione Sostanze tossiche In generale la valutazione sulle specie tossiche riguarda l esodo delle persone. Nella ISO /TR ed nel BS 7974 si ritrova la definizione di FED e FEC FED - Fractional Effective Dose Somma composta degli effetti degli effluenti asfissianti e tossici come CO, NOx ecc. FEC Fractional Effective Concentration Somma composta degli effetti degli effluenti irritanti

41 I ndividuazione dei livelli di prestazione

42 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Gli scenari di incendio rappresentano la schematizzazione degli eventi che possono ragionevolmente verificarsi in relazione alle caratteristiche del focolaio, dell'edificio e degli occupanti Da Allegato al D.M. 9/05/2007 Si deve in particolare tenere conto dell ambiente in cui si sviluppa l incendio e di eventuali sistemi che possono avere impatto sulla sua evoluzione, come ad esempio eventuali impianti di protezione attiva

43 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Nel processo di individuazione degli scenari di incendio di progetto, devono essere valutati gli incendi realisticamente ipotizzabili nelle condizioni di esercizio previste, scegliendo i più gravosi per lo sviluppo e la propagazione dell'incendio, la conseguente sollecitazione strutturale, la salvaguardia degli occupanti e la sicurezza delle squadre di soccorso. Scenari di incendio di progetto Specifici scenari di incendio per i quali viene svolta l'analisi utilizzando l'approccio ingegneristico

44 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Criteri per selezionare gli scenari di incendio: Il primo passo consiste nell'identificare tutti i possibili scenari d'incendio che possono svilupparsi durante la vita dell'attività. Si devono considerare tutte le condizioni di esercizio ragionevolmente prevedibili. Il professionista deve tenere conto degli incendi che hanno interessato attività simili mediante analisi storica.

45 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Il secondo passo consiste nell estrarre il sottoinsieme degli scenari d'incendio di progetto, selezionando gli scenari più gravi tra quelli credibili, ed esplicitando le motivazioni dell'esclusione. Scenari d'incendio di progetto rappresentano un livello di rischio d'incendio non inferiore a quello descritto da tutti gli scenari d'incendio. La selezione degli scenari d incendio è fortemente influenzata dall obiettivo che il professionista antincendio intende raggiungere (es. sicurezza occupanti, stabilità strutture, ecc.).

46 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Esempi scenari di incendio gravosi ai fini life safety Incendio rapido che rilascia poca potenza termica. Es: incendio di un mobile imbottito Incendio di limitate dimensioni lungo via d'esodo. Es: incendio contenitore rifiuti Esempi scenari di incendio gravosi ai fini della stabilità delle strutture Incendio lento che rilascia elevata potenza termica. Es: incendio archivio cartaceo Incendio confinato di grandi dimensioni lontano dagli occupanti. Es: incendio magazzino

47 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Strumenti per l identificazione DM 10/3/98 (Allegato I Linee guida per la valutazione dei rischi di incendio nei luoghi di lavoro ) Dati statistici e storici Strumenti dell'analisi del rischio NFPA 101 Life Safety Code. ISO/TS Fire safety engineering - Guidance on fire risk assessment NFPA 551 Guide for the evaluation of fire risk assessment BS PB Application of fire safety engineering principles to the design of buildings. Probabilistic risk assessment

48 I ndividuazione degli scenari di incendio di progetto Alcuni strumenti dell'analisi del rischio: logic trees Fault tree (FTA) Albero dei guasti Rintracciare le cause di un evento con ragionamento deduttivo Event tree Albero degli eventi Determinare gli effetti di un evento con ragionamento induttivo

49 S cenari di incendio di progetto esempio albero degli eventi Attività: deposito intensivo merci combustibili solide in scaffalature. Obiettivo: sicurezza delle strutture (struttura portante in acciaio) Protezione attiva: Evacuatori naturali fumo e calore. No sprinkler Intervento EFC Parte bassa scaffale innesco si 0,8 0,7 0,3 Parte alta scaffale no 0,2 si 0,8 no 0,2 Scenario 1 0,56 Scenario 2 0,14 Scenario 3 0,24 Scenario 4 0,06 Scenario Prob. M Rischio 1 0,56 1 0,56 2 0,14 3 0,42 3 0,24 1 0,24 4 0,06 2 0,12 M valutazione qualitativa: 1, 2, 3

50 S cenari di incendio di progetto Terminata la selezione degli scenari di incendio di progetto, il progettista procede alla loro descrizione quantitativa: Traduce la descrizione qualitativa degli scenari d'incendio di progetto in dati numerici di input appropriati per la metodologia di calcolo scelta per la verifica delle ipotesi progettuali. In relazione alle finalità dell'analisi, il professionista antincendio specifica i dati di input per: Edificio/Attivita Occupanti Incendio

51 S cenari di incendio di progetto Caratteristiche Ledell edificio/attività caratteristiche dell edificio/attività influenzano l esodo degli occupanti, lo sviluppo dell'incendio, la diffusione dei prodotti della combustione. A seconda dell'obiettivo dell'analisi, la descrizione quantitativa dell attività potrà comprendere vari elementi: Caratteristiche architettoniche e strutturali (es. dimensione e distribuzione ambienti interni, caratt.elementi costruttivi portanti e separanti, uscite di sicurezza, stato di apertura/chiusura di aperture di ventilazione) Impiantistica (es. sistemi di protezione attiva, impianti ventilazione centralizzata, ecc.) Aspetti gestionali ed operativi (es. destinazione d uso, processo produttivo) Fattori ambientali che influenzano le prestazioni antincendio (es. ventosità dell area)

52 S cenari di incendio di progetto Caratteristiche occupanti A seconda dell'obiettivo dell'analisi, il professionista antincendio descrive le caratteristiche delle persone presenti, che possono influenzare il comportamento e la risposta nei confronti dell'incendio, in specie: Affollamento. Categoria occupanti (lavoratori, visitatori, anziani, malati, disabili). Grado di familiarità degli occupanti con l ambiente. Stato di veglia/sonno degli occupanti.

53 S cenari di incendio di progetto Caratteristiche focolaio d incendio A seconda degli obiettivi dell analisi, si procederà alla caratterizzazione quantitativa del focolare, in quanto sorgente di energia termica e di prodotti di combustione, secondo i seguenti parametri: Localizzazione del focolare Tipologia del focolare (incendio covante ovvero con fiamma) Quantità, qualità, distribuzione spaziale del combustibile. Fonti di innesco. Curva RHR (rate of heat released), quale potenza termica prodotta dal focolare al variare del tempo: RHR(t). Generazione dei prodotti di combustione (soot) presi in considerazione (es. CO e particolato).

54 Caratteristiche del focolaio d incendio L incendio può essere schematizzato come una sorgente di tipo volumetrico, ossia una sorta di bruciatore che rilascia calore (Heat Realease Rate - HRR) e quantità di particolato (soot) e di gas. La curva RHR rappresenta la carta di identità dell incendio che vogliamo analizzare, ed è il parametro di input principale per i software di simulazione degli incendi.

55 Caratteristiche del focolaio d incendio I valori assunti dal progettista per la costruzione della curva RHR per un dato scenario devono essere giustificati Dove reperire i dati sul focolare? Dati sperimentali ottenuti da misura diretta in laboratorio Dati pubblicati da fonti autorevoli e condivise (citare le fonti e verificare corrispondenza del campione di prova) Metodologie di stima Eurocodice 1, UNI EN :2004 Parte 1-2: Azioni in generale - Azioni sulle strutture esposte al fuoco. NFPA 92B Smoke management systems in malls, atria, and large areas. NFPA 555 Guide on methods for evaluating potential for room flash over.

56 Caratteristiche del focolaio di incendio Dati sperimentali o da letteratura, esempi Cella di detenzione

57 Caratteristiche del focolaio di incendio Dati sperimentali o da letteratura, esempi Ufficio

58 Caratteristiche del focolaio di incendio Dati sperimentali o da letteratura, esempi Poltrona imbottita, secondo il materiale

59 Caratteristiche del focolaio di incendio Metodologia di stima Eurocodice 1, UNI EN :2004 Parte 1-2: Azioni in generale Azioni sulle strutture esposte al fuoco.

60 Caratteristiche del focolaio di incendio Metodologia di stima, fase di propagazione tα è il tempo necessario per raggiungere il tasso di rilascio termico di 1 MW. RHRf è il massimo tasso di rilascio termico prodotto da 1mq di incendio (per combustione controllata da combustibile) noti RHRf e tα si può calcolare ta RHRf = 1000 (ta / tα)2

61 Caratteristiche del focolaio di incendio Metodologia di stima, fase dell'incendio generalizzato RHR(t) = RHRf per ta<t<tb La fase di incendio generalizzato termina quando il 70% dell energia termica inizialmente disponibile e stata rilasciata:

62 Caratteristiche del focolaio di incendio Metodologia di stima, fase di decadimento La fase di decadimento termina quando il 100% dell energia termica inizialmente disponibile, è stata rilasciata:

63 Caratteristiche del focolaio di incendio Per definire tα e RHRf un riferimento condiviso, in ambito civile, è la tabella E5 dell Eurocodice EN

64 Caratteristiche del focolaio di incendio Qualora siano previsti sistemi di controllo dell'incendio di tipo automatico (es. sprinkler), RHR(t) non raggiunge RHRmax, che si poteva raggiungere in base a combustibile e ambiente. A partire dall istante tx di entrata in funzione dell impianto, RHR può essere assunto costante e pari a RHR(tx). Tale valore permane per un intervallo di tempo pari alla durata di alimentazione prevista, entro cui si presume che l incendio controllato sia estinto con l intervento manuale. L intervento di spegnimento manuale con idranti, non può essere considerato ai fini della modifica dell andamento della curva RHR

65 Durata scenari di incendio di progetto Nell analisi, deve essere descritta tutta la sequenza di evoluzione dell'incendio, a partire dall'evento iniziatore per un intervallo di tempo che dipende dagli obiettivi di sicurezza : Salvaguardia della vita: Dall evento iniziatore fino al momento in cui tutti gli occupanti dell attività giungono in luogo sicuro. Se il luogo sicuro è prossimo o interno all opera di costruzione, devono essere valutate eventuali interazioni tra il mantenimento della capacità portante dell opera da costruzione ed il luogo sicuro. Mantenimento della capacità portante in caso di incendio: Dall evento iniziatore fino all arresto dell analisi strutturale, in fase di raffreddamento, al momento in cui gli effetti dell incendio sono ritenuti non significativi in termini di variazione temporale delle caratteristiche della sollecitazione e degli spostamenti.

66 S cenari di incendio di progetto Il capitolo M.2 del codice di prevenzione incendi, descrive le procedure di identificazione, selezione e quantificazione degli scenari di incendio di progetto. Pertanto nel caso in cui ci si avvale dei metodi dell ingegneria della sicurezza antincendio (F.S.E.) per la giustificazione di una soluzione alternativa, il progettista, dovrà seguire le indicazioni specifiche riportate in M.2 per l individuazione, selezione e quantificazione degli scenari di incendio di progetto.

67 Analisi preliminare (1 fase) Riepilogo

68 Analisi quantitativa (2 fase) 1. Individuazione delle ipotesi di progetto 2. Scelta del Modello di calcolo 3. Calcolo, per ciascuna ipotesi di progetto, degli effetti dell'incendio in relazione agli obiettivi assunti 4. Confronto, per ciascuna ipotesi di progetto, dei risultati ottenuti con il calcolo, rispetto ai livelli di prestazione stabiliti nella prima fase 5. Selezione delle soluzioni progettuali idonee, ovvero quelle che rispettano i livelli di prestazione stabiliti

69 Analisi quantitativa (2 fase)

70 I potesi di progetto Vengono individuate una o più possibili soluzioni progettuali, finalizzate a compensare il rischio di incendio in considerazione delle finalità della progettazione (life safety, ovvero, stabilità strutturale) Misure di prevenzione sostituzione di materiali combustibili con altri non combustibili; dispositivi di sicurezza; ventilazione locali, divieti ecc Misure di protezione passiva e loro caratteristiche compartimentazione antincendio, sistemi di contenimento dei fumi, velette Misure di protezione attiva e loro caratteristiche ventilazione ordinaria, estrazione meccanizzata dei fumi in questo caso i motori di aspirazione devono essere in grado di sopportare le temperature raggiunte, impianti di rivelazione e loro caratteristiche (tempo di intervento), impianti di spegnimento o di soppressione

71 I potesi di progetto Esempio: Soluzione D1: scaffali con materiali combustibili alternati con scaffali con materiali incombustibili Soluzione D2: installazione impianto sprinkler

72 S celta del modello di calcolo La modellazione è di solito onerosa, per risorse e tempo. Il professionista antincendio può optare tra diversi modelli di calcolo disponibili. Nella relazione tecnica deve essere specificato: tipologia del codice di calcolo adottato, autori, versione, modalità per accedere alla documentazione d uso e tecnica. La relazione deve indicare il criterio in base al quale si è scelto il modello di calcolo impiegato. Il modello deve essere: o impiegato nel suo campo di applicazione o validato per applicazioni analoghe.

73 S celta del modello di calcolo I modelli più frequentemente utilizzati sono: Modelli analitici Modelli numerici di simulazione incendio a zone per ambienti confinati (CFAST, Ozone) di simulazione incendio di campo (CFX, FDS, Fluent) di simulazione dell esodo (FDS+EVAC) di analisi termostrutturale (Abaqus, Adina, Ansys, Diana, Safir, Strauss)

74 S celta del modello di calcolo I modelli analitici, nel loro campo di applicazione, garantiscono stime accurate di effetti dell incendio (es. calcolo del tempo di flash-over). Per analisi più complesse, con interazioni dipendenti dal tempo di più processi di tipo fisico e chimico si ricorre ai modelli numerici. Il progettista, sulla base di valutazioni inerenti la complessità del progetto, individuerà il modello di calcolo più idoneo in base anche agli obiettivi dell analisi preliminare. Si deve sempre attentamente analizzare il campo di applicazione del modello prima di utilizzarlo.

75 S celta del modello di calcolo Modelli di tipo numerico: il problema dell accuratezza In generale ad output molto dettagliati corrispondono input più complessi e maggiori tempi di esecuzione su computer. Utilizzando un qualsiasi modello numerico, è opportuno che il progettista valuti la sensibilità degli output al variare degli input (analisi di sensibilità). I risultati non debbono essere significativamente dipendenti dalle dimensioni della griglia di calcolo. Se piccole variazioni dei dati input, o di alcuni di essi, portano a forti cambiamenti nei risultati, è necessario considerare con grande attenzione e cautela i dati di input critici.

76 S celta del modello di calcolo Uno dei parametri chiave per la scelta di un modello è la validazione, ovvero il confronto dei risultati ottenuti dal modello con ciò che succede nella realtà. Il confronto dei risultati delle simulazioni effettuate dal modello, con i dati sperimentali è particolarmente importante per determinare l applicabilità di quel software ad una particolare situazione. Gli studi di comparazione tra casi reali e simulazioni effettuate con modelli sono limitati, ed il numero di analisi sperimentali svolte varia molto da modello a modello.

77 S celta del modello di calcolo I modelli numerici che consentono la valutazione dell evoluzione dell incendio sono classificabili, fondamentalmente, nelle due categorie dei modelli a zone e di quelli di campo.

78 S celta del modello di calcolo I modelli a zona I modelli a zona sono semplici modelli al calcolatore che dividono il compartimento considerato in zone separate, in ciascuna delle quali le condizioni fisiche sono assunte uniformi.

79 S celta del modello di calcolo I modelli a zona Il modello a zone più semplice è un modello ad una zona per incendi allo stadio POST FLASHOVER, in tale circostanza le condizioni nel compartimento sono assunte come uniformi e vengono rappresentate con una sola temperatura. I modelli multi zona e multi compartimenti servono per modellare incendi LOCALIZZATI ed in condizioni di PRE-FLASHOVER

80 S celta del modello di calcolo I modelli a zona Modelli a due zone. Il compartimento è diviso in due differenti zone Lo strato superiore dove sono presenti i prodotti di combustione, i fumi e gas caldi Lo strato inferiore, libero da fumo e più fresco di quella superiore Il focolaio con il plume ed il ceiling jet Il rapporto di altezza tra le due zone cambia con lo sviluppo dell incendio

81 S celta del modello di calcolo I modelli a zona I modelli a due zone sono basati sulla risoluzione di Equazioni Differenziali Ordinarie per la conservazione della materia e dell energia nel compartimento Il Bilancio Energetico è tra l energia rilasciata dall incendio, la fase gas nel compartimento, la frontiera del compartimento e l atmosfera esterna tramite le aperture Il Bilancio di Materia è tra i gas sviluppati dalla pirolisi, l ingresso e l uscita di aria attraverso le aperture

82 S celta del modello di calcolo I modelli a zona modelli a zona possono stimare, in funzione del tempo: le temperature (medie) dello strato inferiore e superiore; la posizione dell interfaccia tra le zone; la concentrazione di ossigeno; la concentrazione di ossido di carbonio; la visibilità; il flusso in entrata ed in uscita da aperture verso l esterno o verso altri locali. Tali informazioni sono essenziali per stimare le condizioni di sostenibilità di un compartimento o per determinare se si può verificare il flashover.

83 S celta del modello di calcolo I modelli a zona I modelli a zone si applicano sia a ambienti semplici, sia ad ambienti collegati tra loro da aperture. I dati di input per i modelli a zone variano a seconda delle informazioni che si desidera ottenere. Generalmente, in questi modelli i dati di input sono molto più esigui rispetto a quelli richiesti per i modelli di campo. Sono necessari dati sulla geometria del compartimento e sulle dimensioni delle aperture. La conoscenza delle proprietà termiche delle pareti di confine del compartimento é necessaria per stimare la dispersione del calore attraverso muri, soffitto, solai ecc.. Inoltre, deve essere fornita, tra i dati di input, anche la dimensione del focolaio iniziale.

84 S celta del modello di calcolo I modelli a zona In un incendio reale di compartimento, da un regime di pre-flashover si può evolvere in uno stadio di post flashover sotto determinate circostanze. Due tipiche situazioni in cui un modello bizone può svilupparsi in un monozona: Se la Temperatura dello strato superiore è maggiore di 500 C Se lo strato superiore si è abbassato fino a coprire l 80% dell altezza del compartimento

85 S celta del modello di calcolo I modelli di campo (CFD) Forniscono la stima dell evoluzione dell incendio in uno spazio per via numerica, risolvendo le equazioni di conservazione (della massa, dell energia, della diffusione delle specie ecc.) che risultano da un incendio. Questo approccio è sviluppato attraverso i metodi delle differenze finite, degli elementi finiti o degli elementi di confine. Come noto, questi metodi sono già stati utilizzati in altri settori dell ingegneria, in campo civile, meccanico ecc.

86 S celta del modello di calcolo I modelli di campo I modelli di campo, quindi, suddividono uno spazio in un numero elevato di elementi e risolvono le equazioni di conservazione all interno di ciascuno di essi. Maggiore il numero di elementi (meshes), più dettagliata sarà la soluzione. I risultati sono tridimensionali e, se comparati con i modelli di a zone, molto più dettagliati. In un CFD serio N> Tipicamente N=

87 S celta del modello di calcolo I modelli di campo

88 S celta del modello di calcolo I modelli di campo I modelli di campo generano stime dettagliate degli effetti prodotti nell ambiente del compartimento interessato dall incendio, ma richiedono molto tempo di calcolo, mentre alcuni effetti possono essere trattati solo in modo semplificato. Per molte applicazioni, inoltre, non è necessario un livello di dettaglio così spinto.

89 S celta del modello di calcolo I modelli di campo I modelli di campo si sono rivelati utili in caso di investigazione dell incendio o nella ricerca, e sono necessari quando gli altri modelli forniscono soluzioni eccessivamente conservative. Così come per i modelli a zone, i modelli di campo richiedono la descrizione del compartimento e delle aperture, ma in realtà permettono di simulare anche spazi non compartimentati, come i plume (cioé il pennacchio di fiamme e gas caldi che si eleva dalla regione di combustione) ed i camini.

90 S celta del modello di calcolo I modelli di campo Dovranno essere fornite come dati di input, le grandezze necessarie a stimare il calore assorbito dalle strutture perimetrali, a meno di considerare adiabatiche le superfici di pareti e solai. Potranno essere fornite le condizioni delle superfici di ventilazione, come porte e finestre, definendo il grado di apertura, la permeabilità (leakage), il tipo di vetro, ecc. Alcune condizioni potranno essere dipendenti dalle condizioni dell incendio, come ad esempio la rottura dei vetri di una finestra per il raggiungimento di certe temperature, l apertura di sistemi EFC per l intervento di impianti di rilevazione, ecc. Inoltre devono essere inseriti i dati riguardanti l eventuale intervento di impianti di protezione passiva (es. Sprinkler).

91 S celta del modello di calcolo I modelli di campo

92 S celta del modello di calcolo I modelli di simulazione dell esodo Modelli basati sul movimento, nei quali è considerata solo la componente fisica del moto; Modelli parzialmente comportamentali, dove il comportamento di una persona può essere implicitamente modellato. Sono in grado di simulare un comportamento implicito, considerando aspetti come i tempi di pre-movimento, le caratteristiche di singoli individui e gruppi, il sorpasso tra le persone ed in alcuni casi anche la possibilità di far interagire l evacuazione con le condizioni generate da un incendio; Modelli comportamentali in grado di simulare la capacità decisionale di ogni singola persona. Alcuni modelli dell ultima generazione possono incorporare anche una vera e propria attività decisionale e/o le azioni che vengono eseguite in funzione delle diverse condizioni ambientali in emergenza.

93 S celta del modello di calcolo I modelli di simulazione dell esodo I modelli di simulazione dei sistemi d esodo, rappresentano un importante risorsa per individuare eventuali criticità fin dalla fase di progettazione (ad esempio punti di congestione del flusso, percorsi non corretti, ecc.) altrimenti difficili da evidenziare. Si possono così apportare le necessarie modifiche (ridimensionare gli spazi, modificare i percorsi, ecc.). Tale opportunità trova significativa collocazione nello studio di edifici ampi e complessi, dove i metodi solitamente impiegati per calcolare i flussi delle persone possono risultare inadeguati

94 S celta del modello di calcolo I modelli di simulazione dell esodo Caratterizzazione delle persone e dei gruppi vengono associati ad ogni persona profili qualitativi diversi, siano questi prettamente fisici, come ad esempio la velocità, oppure comportamentali. Tempi di evacuazione differenti per bambini, disabili, anziani. Nel caso di gruppi eterogenei le velocità dei singoli, confliggono con la vicinanza di altre persone. I gruppi si possono caratterizzare con i seguenti fattori generali: il contesto in cui si trovano (ad esempio l edificio) l interazione delle caratteristiche delle singole persone (per esempio età o agilità) la densità relazioni tra le persone che li compongono. I programmi più evoluti permettono di considerare tali fattori e simularli.

95 Modelli di simulazione dell esodo Criterio ASET > RSET ASET (Available Safe Escape Time), è l intervallo di tempo calcolato tra l innesco dell incendio ed il momento in cui le condizioni ambientali nell attività diventano tali da rendere gli occupanti incapaci di porsi in salvo raggiungendo o permanendo in un luogo sicuro. RSET (Required Safe Escape Time), è l intervallo di tempo calcolato tra l innesco dell incendio ed il momento in cui gli occupanti raggiungono effettivamente il luogo sicuro. La differenza tra ASET ed RSET rappresenta il margine di sicurezza.

96 Modelli di simulazione dell esodo ASET può essere calcolato come il tempo necessario per il raggiungimento di parametri limite corrispondenti al mantenimento di condizioni idonee per l esodo. Esempio: altezza strato di fumo = 2m temperatura dello strato di fumo 200 C Per il calcolo di ASET si può fare ricorso, ad esempio anche a modelli a zona.

97 Modelli di simulazione dell esodo RSET, tempo richiesto per l evacuazione, è determinato da: t det: tempo di rilevazione (detection) è il tempo necessario al sistema di rilevazione per accorgersi dell incendio. ta : tempo di allarme generale è quello che intercorre dalla rilevazione dell incendio alla diffusione del segnale di allarme. tpre : tempo di pre-movimento è composto da: tempo di riconoscimento, che intercorre dalla diffusione dell allarme fino al momento in cui gli occupanti riconoscono l esigenza di rispondere all allarme, tempo di risposta, è quello necessario agli occupanti per cessare attività normali ed avviare quelle legate all emergenza ttra : tempo di movimento (travel) è quello necessario per raggiungere il luogo sicuro.

98 Modelli di simulazione dell esodo

99 Modelli di simulazione dell esodo Il capitolo M.3 del codice di prevenzione incendi, riporta procedimenti di valutazione di ASET e RSET. Pertanto nel caso in cui ci si avvale dei metodi dell ingegneria della sicurezza antincendio (F.S.E.) per la giustificazione di una soluzione alternativa, il progettista, dovrà seguire le indicazioni specifiche riportate in M.3 riguardo la verifica della salvaguardia della vita.

100 S celta del modello di calcolo I modelli di simulazione dell esodo Interazione con gli scenari d incendio Questa potenzialità si può esprimere in molti modi, in funzione di come il programma è strutturato. I dati relativi agli effetti dell incendio si possono desumere, per ciascun istante del periodo temporale in cui viene svolta l analisi, importandoli da altri modelli, a zona o di campo. I risultati dell elaborazione numerica possono essere visualizzati mediante grafici, immagini o animazioni, che evidenziano così i principali parametri di interesse per la progettazione e sono utili per la verifica delle soluzioni progettuali ipotizzate

101 S celta del modello di calcolo I modelli di simulazione dell esodo

102 Analisi dei risultati delle elaborazioni Le possibili soluzioni progettuali che sono state precedentemente individuate e gli scenari di incendio di progetto, vengono sottoposti al modello di calcolo prescelto. D1, D2 ipotesi progettuali F1, F2 scenari di progetto

103 Analisi dei risultati delle elaborazioni Scenario F1: Incendio alla base di uno scaffale Apertura EFC Scenario F2: Incendio alla base di uno scaffale EFC non si aprono Soluzione progettuale D1: scaffali con materiali combustibili alternati con scaffali con materiali incombustibili Soluzione progettuale D2: installazione impianto sprinkler

104 Analisi dei risultati delle elaborazioni Ciascuna elaborazione fornirà dei parametri numerici che verranno confrontati con i livelli di prestazione stabiliti nella 1 fase Verrà verificata ciascuna soluzione progettuale, scegliendo quella che, per tutti gli scenari di incendio di progetto, consente il raggiungimento di tutti i livelli di prestazione prestabiliti P1 P2 P3 livelli prestazione

105 Relazione tecnica In esito all attività svolta nella analisi quantitativa, il progettista deve redigere una relazione tecnica. Deve essere adeguatamente illustrato il processo per la verifica del rispetto di tutti i livelli di prestazione indicati nell analisi preliminare, al fine di evidenziare l adeguatezza delle misure di sicurezza previste nel progetto, attraverso: Risultati delle elaborazioni Esplicitazione di tutti i parametri valutati che devono essere puntualmente messi a confronto con livelli di prestazione previsti L esito dell elaborazione deve essere sintetizzato in disegni e/o schemi grafici e/o immagini che presentino in maniera chiara e inequivocabile i principali parametri di interesse per l analisi svolta

106 Relazione tecnica Nello specifico si devono fornire le seguenti indicazioni: modelli utilizzati: fornendo gli elementi a sostegno della scelta del modello utilizzato, e dimostrando la coerenza delle scelte operate con lo scenario di incendio di progetto adottato; parametri e valori associati: giustificare la scelta iniziale dei valori da assegnare ai parametri alla base dei modelli di calcolo, facendo specifico riferimento a letteratura tecnica condivisa o prove sperimentali; origine e caratteristiche dei codici di calcolo: denominazione, autore o distributore, versione, validazioni sperimentali documentazione sull'inquadramento teorico della metodologia di calcolo e sulla sua traduzione numerica nonché indicazioni riguardanti la riconosciuta affidabilità dei codici confronto fra risultati e livelli di prestazione: illustrare tutti gli elementi che consentono di verificare il rispetto dei livelli di prestazione indicati nell'analisi preliminare, al fine di evidenziare l'adeguatezza delle misure di protezione che si intendono adottare Su richiesta del Comando provinciale dei Vigili del Fuoco devono essere resi disponibili i tabulati relativi al calcolo e i relativi dati di input

107 Analisi quantitativa (2 fase) Riepilogo

108 E estremamente opportuno, vista la particolarità del processo di progettazione, un confronto tra il progettista ed il Comando VV.F., prima del completo sviluppo della progettazione stessa. Ciò allo scopo di valutare e condividere alcuni aspetti fondamentali quali ad esempio: identificazione degli obiettivi di sicurezza, dei livelli di prestazione, degli scenari di incendio, della scelta dei modelli per l analisi delle conseguenze.

109 S istema di Gestione della S icurezza Antincendio (S GS A) La metodologia prestazionale, basandosi su di una individuazione delle misure di protezione effettuata su scenari di incendio valutati ad hoc, necessita, affinché sia garantito nel tempo del livello di sicurezza prescelto, di un attento mantenimento di tutti i parametri posti alla base della scelta sia degli scenari che dei progetti

110 S istema di Gestione della S icurezza Antincendio (S GS A) Conseguentemente è necessario che venga posto in atto un sistema di gestione della sicurezza antincendio attraverso uno specifico documento condiviso dall organo di controllo fin dalla fase di approvazione del progetto e da sottoporre a verifiche ispettive periodiche

111 S istema di Gestione della S icurezza Antincendio (S GS A) Nell ambito del sistema di gestione della sicurezza antincendio devono essere valutati ed esplicitati i provvedimenti presi relativamente ai seguenti punti: Organizzazione del personale; Identificazione e valutazione dei pericoli derivanti dall attività; Controllo operativo; Gestione delle modifiche; Pianificazione di emergenza; Controllo delle prestazioni; Controllo e revisione.

112 I procedimenti di prevenzione incendi e la F. S. E. Istanza di valutazione del progetto ai fini antincendio Fatto salvo quanto previsto dal D.M. 7/08/2012 per le modalità di presentazione della domanda, la documentazione tecnica deve essere integrata con: Sommario tecnico, firmato congiuntamente dal progettista e dal titolare dell attività, ove è sintetizzato il processo seguito per individuare gli scenari di incendio di progetto ed i livelli di prestazione Relazione tecnica, con presentazione dei risultati dell analisi quantitativa dalla quale deve risultare la risposta complessiva della soluzione progettuale agli scenari di incendio di progetto il documento contenente il programma per l attuazione del Sistema di gestione della sicurezza antincendio

113 I procedimenti di prevenzione incendi e la F. S. E. valutazione del progetto ai fini antincendio Il Comando provinciale può valutare l opportunità di acquisire il parere del Comitato tecnico regionale L importo del servizio è ottenuto moltiplicando per un fattore pari a due, l importo previsto per un procedimento di tipo ordinario. Motivazione: maggiore impegno richiesto per la valutazione delle scelte progettuali rilevante complessità correlata all esame dei progetti con F.S.E.

114 I procedimenti di prevenzione incendi e la F. S. E. Istanza di deroga Fatto salvo quanto previsto dal D.M. 7/08/2012 per la modalità di presentazione dell istanza, la documentazione tecnica prevista dall Allegato I dello stesso D.M., deve essere integrata con: la valutazione sul rischio aggiuntivo e l indicazione delle misure tecniche compensative, determinate utilizzando le metodologie dell approccio ingegneristico il documento contenente il programma per l attuazione del sistema di gestione della sicurezza antincendio. il versamento del corrispettivo dovuto è calcolato maggiorando del cinquanta per cento l importo per procedimento ordinario di valutazione del progetto moltiplicato per due.