INNOVAZIONE TECNOLOGICA E SICUREZZA ANTINCENDIO DEGLI EDIFICI

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1 Milano, 3 Maggio 2016 INNOVAZIONE TECNOLOGICA E SICUREZZA ANTINCENDIO DEGLI EDIFICI Focus normativo Europeo e Italiano: panorama test su larga scala delle facciate, regolamentazioni in Europa, guida italiana «Requisiti di sicurezza antincendio delle facciate negli edifici civili nella fase di progettazione». Integrazione valutazione sicurezza incendi e rischi nella fase di progettazione. Ing. Giuseppe G. Amaro Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco Evento sponsorizzato da

2 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio Schema di facciata con indicazione dell andamento delle curve isotermiche al momento della massima temperatura dell incendio Facciata di un edificio in fiamme a Grosny_2013

3 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio

4 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio

5 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio

6 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio PRIMA ADESSO

7 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio PRIMA Garantire un adeguata protezione dagli agenti atmosferici nonché un decoro estetico o architettonico per le opere da costruire. ADESSO Svolgere le più disparate funzioni: contenimento energetico, comfort climatico, recupero di energia elettrica, riproduzione di immagini a scopo pubblicitario ecc. ecc.

8 L origine del problema: la propagazione dell incendio dall interno all esterno dell edificio e dall esterno all edificio In Italia la sicurezza antincendio delle facciate, soprattutto per gli edifici di grande altezza per i quali si registrano le maggiori innovazioni, è un tema NUOVO. A QUALE NORMA CI DOBBIAMO RIVOLGERE? Alla guida tecnica Requisiti di sicurezza antincendio delle facciate negli edifici civili in allegato circolare ministeriale elaborato dal Comitato Centrale Tecnico Scientifico del Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile (lettera circolare n 5643 del 31 marzo 2010).

9 Norme e standard di riferimento internazionale Progettazione - Instruction technique n 249 relative aux facades (FRANCIA) EUROPA - Proposition de modification de l arreté royal du 7 julliet 1994 en matiére de spécification techniques pour les facades (BELGIO) - VKF Edifici a doppia pelle nota esplicativa antincendio 1004 «Misure di protezione antincendio per edifici a doppia pelle» Edizione 2001 (SVIZZERA) AMERICA - Building Construction and Safety Code NFPA 5000 (USA) - International Building Code (USA) ITALIA - Guida Tecnica Italiana Requisiti di sicurezza antincendio delle facciate negli edifici civili

10 Norme e standard di riferimento internazionale Resistenza al fuoco (determinazione) Prospetto A.4.3 DM 16 febbraio 2007

11 Norme e standard di riferimento internazionale Reazione al fuoco (determinazione) RF Fire Hazards of Exterior Wall Assemblies Containing Combustible Components Table C-1

12 Norme e standard di riferimento internazionale Reazione al fuoco (determinazione) RF Fire Hazards of Exterior Wall Assemblies Containing Combustible Components Table C-1

13 Obiettivi da raggiungere e problematiche da esaminare Limitare la propagazione di un incendio all interno dell edificio per effetto dello sviluppo delle fiamme e della diffusione dei prodotti della combustione Limitare la probabilità di incendio di una facciata e la sua propagazione a edifici limitrofi e/o nelle aree circostanti APPROCCIO METODOLOGICO Evitare e/o limitare la caduta di parti della facciata che possano compromettere l esodo o la sicurezza dei soccorritori applicazione della guida tecnica Ricorso agli strumenti e metodi della FSE (Fire Safe Engineering): approccio ingegneristico e/o prestazionale

14 L evoluzione dell architettura nella progettazione delle facciate Edificio storico. Torino Palazzo Madama

15 L evoluzione dell architettura nella progettazione delle facciate Edificio degli anni Berlino Mario Botta

16 L evoluzione dell architettura nella progettazione delle facciate Edificio a singola o doppia pelle. Hearst Tower_New York City_Foster+partners 2_22 Aedificia

17 L evoluzione dell architettura nella progettazione delle facciate Edificio con facciata interna all interno di un volume. Torino Palazzo Unico della Regione Piemonte - Fuksas Milano Unipol

18 Indice. Caso studio 1 Caso studio 2 Caso studio 3 Caso studio 4 Caso studio 5 Caso studio 6 Caso studio 7 Caso studio 8 Caso studio 9 NUOVA SEDE BANCA INTESA SAN PAOLO TORINO PROGETTO RPBW PORTA NUOVA GARIBALDI VARESINE ISOLA - MILANO PALAZZO UNICO DELLA REGIONE PIEMONTE ARCH. M. FUKSAS PIAZZA DON STURZO ROMA EUR SEDE DEGLI UFFICI DEL COMUNE DI MILANO [OSPEDALE GALLIERA GENOVA] [INTEGRAZIONE FACCIATA SPANDREL] MUSEO DELLE SCIENZE NATURALI DI TRENTO_PROGETTO RPBW STAZIONE PORTA SUSA - TORINO PALAZZO ITALIA EXPO RHO MILANO

19 Nuova sede Banca Intesa San Paolo Torino Progetto RPBW

20 Nuova sede Banca Intesa San Paolo Torino Progetto RPBW Il doppio solaio ventilato

21 Nuova sede Banca Intesa San Paolo Torino Progetto RPBW La facciata a doppia pelle

22 Nuova sede Banca Intesa San Paolo Torino Progetto RPBW SOLUZIONE DI PROGETTO PROTEZIONE DELLE SCALE DI SICUREZZA ESTERNE ATTRAVERSO UN SISTEMA ATTIVO A LAME D ACQUA SULLE PARETI VETRATE SOLUZIONE ALTERNATIVA PROTEZIONE DELLE SCALE DI SICUREZZA ESTERNE CON UNA PARETE VETRATA EI 60 Esemplificazione livelli di protezione di incendio

23 Nuova sede Banca Intesa San Paolo Torino Progetto RPBW Il pannello parafiamma

24 Porta Nuova Garibaldi Milano.

25 Porta Nuova Garibaldi Milano. Immagine della facciata dall interno con la protezione EI60

26 Porta Nuova Garibaldi Milano. Pannello parafiamma cieco

27 Porta Nuova Garibaldi Milano. Dettaglio costruttivo della facciata

28 Palazzo Unico della Regione Piemonte Torino Arch. M. Fuksas

29 Palazzo Unico della Regione Piemonte Torino Arch. M. Fuksas IL GRANDE VUOTO I SATELLITI LA FACCIATA DI SEPARAZIONE FRA LE AREE DESTINATE AGLI UFFICI E IL GRANDE VUOTO LA FACCIATA A SEMPLICE PELLE ESTERNA VERSO IL GRANDE VUOTO Dettaglio livello di protezione solaio facciata antincendio attacco

30 Palazzo Unico della Regione Piemonte Torino Arch. M. Fuksas IL GRANDE VUOTO I SATELLITI LA FACCIATA DI SEPARAZIONE FRA LE AREE DESTINATE AGLI UFFICI E IL GRANDE VUOTO Una verifica mediante FSE (fire safety engineering) ha riguardato l analisi del comportamento, della vetrata che separa la zona uffici dal «Grande Vuoto», in caso di incendio, Obiettivo di progetto: Vetrate di separazione di tipo EW 60 ovvero massimo flusso termico uscente sulla faccia non esposta al fuoco delle fiamme pari a 15 kw/m2 a un metro di distanza per un tempo di 60 minuti di esposizione alla curva d incendio ISO 834. LA FACCIATA A SEMPLICE PELLE ESTERNA VERSO IL GRANDE VUOTO

31 Piazza Don Sturzo Roma EUR

32 Piazza Don Sturzo Roma EUR Prospetto con evidenziazione elementi vetrati sporgenti rientranti complanari

33 Piazza Don Sturzo Roma EUR Schema collegamento fra facciata interna ed esterna Fascia ei 60 di separazione fra i compartimenti

34 Piazza Don Sturzo Roma EUR Protezione delle vie d esodo

35 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE Obiettivo: Verificare che i fumi generati da un incendio collocato in un locale di un generico piano non si diffondano ai piani superiori per via della forma e della distribuzione delle aperture della pelle esterna. Verificare i carichi termici agenti sulle pelli (esterna, interna) e sugli elementi strutturali di collegamento tra la zona di innesco e il resto del fabbricato Prestazioni da verificare: L andamento della temperatura sulla pelle interna, esterna e nell intercapedine sul solaio sulla finestra del piano superiore

36 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE E stato costruito un modello CFD del problema E stato considerato un incendio all interno di un ufficio al piano 2. L incendio è stato modellato mediante la curva di una postazione pc (curva ottenuta sperimentalmente e reperibile sul sito del NIST) (HRR max. = 1.7 MW) È stata eseguita una simulazione al fine di determinare la distribuzione di temperatura su: Interno dell ufficio sede dell innesco Pelle interna Pelle esterna Solaio

37 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE: Curva HRR di progetto

38 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output - temperatura all interno dell ufficio Si ammette che a circa 200 C avvenga la rottura dei vetri della pelle interna

39 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output - distribuzione temperatura (pelle interna) E riportato l andamento nel tempo delle temperature registrate dalle termocoppie così come indicato in precedenza

40 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output - distribuzione T (a un istante) sulla facciata

41 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output - distribuzione T (a un istante) nell intercapedine Andamento della temperatura in sezione a tre diversi istanti di tempo: t = 235 s t = 300 s t = 400 s

42 Piazza Don Sturzo Roma EUR APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output - distribuzione T (a un istante) nell intercapedine

43 Sede degli uffici del Comune di Milano Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici

44 Sede degli uffici del Comune di Milano Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici Esemplificazione separazione al limite comparti

45 Sede degli uffici del Comune di Milano Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici Come calcolare la distanza minima tra le facciate formanti angoli diedri: Quando l angolo a formato dalle superfici esterne di due facciate o parti di facciate è compreso tra 0 (facciate una davanti all altra) e 180 (facciate allineate), la minima distanza (in metri), misurata tra le porzioni che non presentano requisiti di resistenza al fuoco almeno pari a E60ef (o i) in conformità alle specifiche modalità di valutazione previste, deve essere pari a quella indicata nella seguente tabella: Sezione orizzontale di compartimenti chiusi da facciate che formano angoli diedri dove d1 assume i seguenti valori in relazione all altezza antincendio h dell edificio:

46 Ospedale di Galliera - Genova Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici

47 Ospedale di Galliera - Genova Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici Esemplificazione compartimentazione esterna in funzione dell altezza

48 Ospedale di Galliera - Genova Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici

49 Ospedale di Galliera - Genova Misure di sicurezza antincendio per le facciate semplici

50 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW

51 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW APPROCCIO MEDIANTE FSE Obiettivo: Verificare che le temperature raggiunte, in caso di incendio, in prossimità della parete vetrata realizzata presso Museo Scienza Naturali di Trento siano tali da non pregiudicare le condizioni di sicurezza degli occupanti e la resistenza strutturale della parete stessa. Identificare i limiti, in termini di carico di incendio, e quindi nella disposizione degli arredi e allestimenti in prossimità della vetrata. E stato costruito un modello CFD del problema. In Fig. è riportata la posizione dell incendio di progetto È stato modellato l incendio attraverso un opportuna Curva HRR (HRR crescita Medium) È stata eseguita una simulazione al fine di determinare: Come varia la distribuzione di temperatura sulla vetrata in funzione della Potenza dell incendio e della distanza dell innesco Dedurre a partire dalla Potenza massima ammissibile limiti sul carico di incendio e pertanto sulla distribuzione degli allestimenti

52 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW APPROCCIO MEDIANTE FSE: Curva HRR di progetto Le simulazioni sono state condotte utilizzando una curva HRR di tipo medium che rappresenta una via di mezzo tra le curve di progetto: una curva FAST (conservativa) e la curva relativa a una postazione pc Curve HRR 12000, ,00 HRR (kw) 8000, , , ,00 0,00 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900, ,00 Tempo (s)

53 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output delle prestazioni: il flusso radiante Di seguito, a titolo di esempio per chiarire la metodologia utilizzata, è riportato un grafico che mostra come nel caso di un incendio posto a 2.5 m dalla parete vetrata e al quale è associata la curva HRR (vedi Figura 3) è stato determinato il valore limite di HRR cui corrisponde il raggiungimento della condizione limite in termini di temperatura sulla vetrata. Temperatura e HHR min , , , ,00 Temperatura ( C) , ,00 800,00 Temperatura HRR min 600, ,00 200,00 0 0,00 0,00 200,00 400,00 600,00 800, , ,00 Tempi (s)

54 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW APPROCCIO MEDIANTE FSE: Monitoraggio delle temperature

55 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output delle prestazioni: HRR max. ammissibile Questo grafico riporta l andamento della Potenza massima ammissibile dell incendio in funzione della distanza tra la zona di innesco e la vetrata. Al diminuire della Potenza massima associata all incendio, questo può trovarsi in prossimità della superficie vetrata. 1,6 1,4 1,2 1 HRR max [MW] 0,8 0,6 0,4 0, distanza dall'incendio [m]

56 Museo delle Scienze Naturali di Trento Progetto RPBW APPROCCIO MEDIANTE FSE: Output delle prestazioni: HRR max. ammissibile

57 Stazione Porta Susa - Torino

58 Stazione Porta Susa - Torino APPROCCIO MEDIANTE FSE Obiettivo: Verificare che l introduzione dell impianto fotovoltaico all interno della copertura della Stazione di Torino Porta Susa non comporti un aggravio di rischio. Individuazione delle caratteristiche dell impianto, modalità d istallazione Individuazione dei limiti di funzionalità tramite prove di rottura e verifica del comportamento post-rottura di vetrazioni fotovoltaiche stratificate

59 Stazione Porta Susa - Torino Ogni vetro fotovoltaico è costituito da due strati di vetro float chiaro con spessore 8 mm ciascuno. All interno dei due vetri sono inserite le celle fotovoltaiche in silicio cristallino incapsulate all interno di un polimero, il PVB (polivinilbuttirale); tale polimero rende il vetro monolitico e strutturale. Il vetro anteriore subisce il trattamento di tempra, per aumentarne la resistenza in caso di urti esterni (es. grandine) ed il trattamento di HST (Heat Soack test) per evitare rotture spontanee dello stesso a seguito del trattamento di tempra. Il vetro posteriore subisce invece il trattamento di indurimento per aumentarne la resistenza ed evitare che in caso di rottura possa fuoriuscire dal serramento precipitando verso il basso.

60 Stazione Porta Susa - Torino Diagramma schematico impianto fotovoltaico Caratteristiche e protezioni: Impianto a corrente continua (meno pericolosa per l uomo) Non è possibile mettere il generatore fuori tensione sottoposto a radiazione luminosa Cellule collegate in serie Utilizzo di cavi resistenti al fuoco posto in guaina resistente agli UV

61 Stazione Porta Susa - Torino Vetratura con cellule fotovoltaiche Particolare serraggio al montante superiore Dettaglio frammentazione lastra temprata Deformazione lastra

62 Stazione Porta Susa - Torino Confronto tra le deformate delle due diverse composizioni di vetrazione Collasso di una delle due lastre

63 Palazzo Italia EXPO 2015 Rho Milano La vela come involucro

64 Palazzo Italia EXPO 2015 Rho Milano La vela come copertura

65 Palazzo Italia EXPO 2015 Rho Milano La vela come copertura