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1 Antonio La Malfa Salvatore La Malfa Roberto La Malfa INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO Progettazione con il metodo tradizionale e il Codice di prevenzione incendi 9 a Edizione

2 a Marisa Prima edizione Maggio 2003 Seconda edizione Giugno 2004 Terza edizione Maggio 2005 Quarta edizione Febbraio 2006 Quinta edizione Settembre 2007 Sesta edizione Giugno 2008 Settima edizione Settembre 2009 Ottava edizione Gennaio 2014 Nona edizione Marzo 2017 Copyright Legislazione Tecnica 2017 La riproduzione, l adattamento totale o parziale, la riproduzione con qualsiasi mezzo, nonché la memorizzazione elettronica, sono riservati per tutti i paesi. Finito di stampare nel mese di marzo 2017 da LITOGRAFTODI s.r.l. - Todi (Perugia) - Tel Legislazione Tecnica S.r.L Roma, Via dell Architettura 16 Servizio Clienti Tel. 06/ Fax 06/ servizio.clienti@legislazionetecnica.it Portale informativo: Shop: ltshop.legislazionetecnica.it I contenuti e le soluzioni tecniche proposte sono espressioni dell esperienza maturata nel corso degli anni dagli Autori. Esse possono, quindi, soltanto essere fatte proprie dal lettore, o semplicemente rigettate, ed hanno l intento di indirizzare e supportare il progettista nella scelta della soluzione che maggiormente si adatta alla situazione oggetto di analisi. Rimane, pertanto, a carico del progettista la selezione della soluzione da adottare e le conseguenti analisi e dimensionamenti delle strutture e dei componenti. Il lettore utilizza il contenuto del testo a proprio rischio, ritenendo indenne l Editore e gli Autori da qualsiasi pretesa risarcitoria.

3 Il Dott. Ing. Antonio La Malfa, Dirigente Generale del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, da molto tempo tratta le problematiche connesse all applicazione dell innovativo metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio che, specie negli ultimi anni, hanno riscosso un notevole interesse fra i professionisti antincendio. Si è sempre occupato delle tematiche riguardanti la ricerca delle cause d incendio, nonché degli accorgimenti da attuare in fase progettuale per prevenire e proteggere una attività dai danni derivanti dall insorgere di un incendio, anche tramite l esecuzione di indagini sperimentali mirate ad accertare la qualità e l idoneità dei prodotti che sovente sono utilizzati nelle attività a rischio d incendio. Componente di commissioni nazionali ed internazionali di normazione nel campo della prevenzione incendi e relatore in numerosi convegni nazionali ed internazionali sulla sicurezza antincendio e sulla relativa organizzazione e gestione delle emergenze negli ambienti civili, industriali ed artigianali. Componente dell Osservatorio nazionale per l approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio istituito presso il Ministero dell Interno. Ha partecipato ai lavori di stesura della Sezione M dell allegato al D.M. 03/08/2015 («Codice di prevenzione incendi») che tratta i metodi di applicazione dell ingegneria della sicurezza antincendio nell attività di prevenzione incendi. Ha effettuato attività di docenza nel settore della sicurezza antincendio presso: la Scuola di Specializzazione in Sicurezza e Protezione Industriale presso l Università degli Studi di Roma «La Sapienza»; il Politecnico di Bari; l Università degli Studi di Ferrara; l Università degli Studi di Parma; l Università degli Studi di Genova; l Università degli Studi di Perugia; l Università Cattolica del Sacro Cuore di Piacenza; amministrazioni statali; svariati Ordini e Collegi professionali. Ha svolto attività di consulenza presso la Camera dei Deputati. È consulente presso il Senato della Repubblica per problematiche connesse alla ingegneria della sicurezza antincendio e agli effetti provocati sull organismo umano dai prodotti della combustione. È coautore dei libri «Esempi di progettazione antincendio - Codice di prevenzione incendi e norme tecniche prescrittive» e «Prevenzione incendi - Problemi pratici risolti - Approccio ingegneristico» che trattano in modo approfondito, con una impostazione pratica che prevede la soluzione di svariati esempi di calcolo, gli argomenti di prevenzione incendi anche attraverso l applicazione del metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio. Ha pubblicato numerosi articoli sulla sicurezza antincendio su riviste specializzate fra le quali la prestigiosa rivista scientifica americana «Journal of Fire Sciences», considerata fra quelle a più elevata diffusione internazionale. È stato Comandante Provinciale dei Vigili del Fuoco di Cremona, Parma, Reggio Calabria, Bologna e Genova. Attualmente svolge la funzione di Direttore Regionale dei Vigili del Fuoco della Regione Marche. Il Dott. Ing. Salvatore La Malfa si è laureato presso l Università degli Studi di Parma preparando la tesi di laurea sull argomento «Simulazione numerica dell evento incendio e analisi di rischio incendio per un ambiente industriale». Ha frequentato con esito positivo, sia il corso di specializzazione in prevenzione incendi previsto dal D.Lgs. 139/2006, sia il corso nazionale di aggiornamento, patrocinato dal Ministero dell Interno Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile, «Problematiche di prevenzione incendi e di ingegneria della sicurezza antincendio». È relatore in convegni nazionali riguardanti le tematiche di prevenzione incendi e di attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio. È docente in corsi di aggiornamento sulla prevenzione incendi rivolti a professionisti antincendio che hanno già frequentato i corsi di specializzazione previsti dal D.Lgs. 139/2006 e dal D.M. 05/08/2011. Effettua attività di consulenza e progettazione nel settore della prevenzione incendi e dell ingegneria della sicurezza antincendio per importanti aziende di rilevanza nazionale e internazionale. Ha svolto attività di tutorato presso l Università degli Studi di Parma per la materia di insegnamento «Termofluidodinamica applicata alla progettazione antincendio». È stato consulente nel settore dell ingegneria della sicurezza antincendio presso la Presidenza della Repubblica. È consulente presso il Senato della Repubblica per problematiche connesse alla ingegneria della sicurezza antincendio e agli effetti provocati sull organismo umano dai prodotti della combustione. È Autore, unitamente all Ing. Antonio La Malfa, dei libri «Prevenzione incendi - Problemi pratici risolti - Approccio ingegneristico» e «Esempi di progettazione antincendio - Codice di prevenzione incendi e norme tecniche prescrittive». 3

4 Il Dott. Roberto La Malfa è Patrocinatore Legale e svolge l attività professionale in prevalenza nei settori del diritto civile, diritto amministrativo, diritto penale e diritto commerciale. È particolarmente esperto nel settore legislativo della sicurezza nei luoghi di lavoro per l applicazione delle disposizioni stabilite dal D.Lgs. 81/2008 e, soprattutto, nel campo della prevenzione incendi dove tratta, nelle varie attività a rischio d incendio, le problematiche riguardanti l individuazione delle varie procedure di polizia amministrativa da adottare. Egli, inoltre, tratta anche le specifiche procedure riferite al D.Lgs. 20/12/1994 n. 758 specie in presenza di illeciti penali commessi dai responsabili delle attività a rischio nel settore della prevenzione incendi. È collaboratore degli Autori del libro «Prevenzione incendi - Problemi pratici risolti - Approccio ingegneristico», nonché coautore del libro «Esempi di progettazione antincendio - Codice di prevenzione incendi e norme tecniche prescrittive». 4

5 PREMESSA Il rapido e continuo progresso tecnologico che si è registrato in questi ultimi anni nei sistemi produttivi richiede sempre maggiore attenzione alle problematiche della sicurezza. Nel campo della sicurezza antincendio sono state intensificate ovunque le sperimentazioni sui materiali e i sistemi sovente impiegati nelle attività a rischio; oggi sono conosciuti molti elementi che influenzano il processo di combustione, ma altrettanti sono quelli per i quali ancora non si hanno certezze e che possono influenzare sensibilmente l evoluzione di un incendio nell ambiente e le sue relative dannose conseguenze. Con i risultati fino ad oggi ottenuti sono stati individuati sofisticati modelli di calcolo che vengono continuamente aggiornati sulla base delle nuove conoscenze; inoltre, lo sviluppo dei sistemi informatici ha consentito di sfruttare al meglio le informazioni acquisite e di introdurre in commercio specifici software la cui attendibilità è stata adeguatamente comprovata. La presente pubblicazione si pone lo scopo di fornire un utile contributo per approfondire le nozioni che stanno alla base delle scelte tecniche che vengono decise nel settore della sicurezza antincendio. Oggi, infatti, i professionisti antincendio si dedicano con maggiore attenzione e spirito critico alla lettura delle varie disposizioni legislative ed effettuano riflessioni mirate; tale circostanza è resa evidente dalle considerazioni che vengono svolte nelle richieste di deroghe quando in una determinata attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi non è possibile rispettare integralmente la specifica regola tecnica di prevenzione incendi. Il volume, quindi, costituisce uno stimolo ed un valido strumento per i professionisti antincendio che vogliono studiare a fondo le problematiche della prevenzione incendi, consentendo una migliore cognizione delle grandezze che in vario modo influenzano lo sviluppo di un incendio. I professionisti antincendio potranno così meglio individuare le misure ed i provvedimenti più idonei per limitare i pericoli d incendio e mitigarne le conseguenze attraverso un modo alternativo di affrontare le problematiche di sicurezza antincendio rispetto al passato, ma che si prefigge comunque lo scopo di raggiungere gli stessi obiettivi di sicurezza. In Italia deve purtroppo ammettersi che, tranne poche eccezioni, la conoscenza dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio non è ancora molto diffusa fra i professionisti; tuttavia deve rilevarsi che negli ultimi tempi da parte dei professionisti antincendio si fa sempre più frequentemente ricorso a tali tecniche e metodi. La presente pubblicazione fornisce ai lettori uno strumento semplice e di facile consultazione per la rapida applicazione dei metodi di ingegneria della sicurezza antincendio, principalmente per la trattazione delle varie problematiche progettuali che si riscontrano nell attività di prevenzione incendi; in questo modo si è cercato di dare ai professionisti antincendio un valido riferimento tecnico, atteso che attualmente in Italia sono poche le pubblicazioni in questo settore. Nel volume sono presentati gli argomenti riguardanti la valutazione del rischio incendio, e la conseguente compensazione del rischio, ottenuta attraverso l esame dell adeguatezza degli interventi preventivi e protettivi individuati mediante l approccio ingegneristico. Le varie tematiche trattate sono esposte con chiarezza e, per non appesantire il testo, i relativi approfondimenti teorici sono ridotti al minimo indispensabile; al riguardo, per il lettore che desidera avere maggiori dettagli, si rimanda alla consultazione delle fonti bibliografiche riportate nel libro o all accesso a specifici siti internet. Gli argomenti che sono stati sviluppati sono accompagnati da numerosi esempi di calcolo e grafici ottenuti con l applicazione di modelli di calcolo la cui affidabilità è stata riconosciuta a livello internazionale, in modo da rendere più immediata la risoluzione dei vari casi che nella pratica quotidiana di prevenzione incendi un professionista antincendio si trova ad affrontare. 5

6 PREFAZIONE ALLA NONA EDIZIONE La presente pubblicazione è stata elaborata con la consapevolezza che non sempre i professionisti antincendio individuano le particolari misure di sicurezza antincendio da attuare in una determinata attività eseguendo un appropriata analisi di rischio incendio. La prevenzione incendi è ormai diventata una vera e propria dottrina, oggetto anche di insegnamento presso molte università, che richiede un approccio sempre più qualificato da professionisti antincendio specialisti in tale delicato settore; un professionista antincendio esperto è quello capace di ottenere un sufficiente livello di sicurezza antincendio in un attività con la minima spesa possibile, attraverso l individuazione delle varie misure di sicurezza necessarie e l effettuazione di una mirata scelta dei materiali, nonché ottimizzando le prestazioni dei vari impianti di protezione previsti. Lo scopo della presente pubblicazione è, quindi, soprattutto quello di far conoscere meglio ai professionisti antincendio gli effetti prodotti da un incendio, nonché evidenziare, tramite l esposizione di svariati ed appropriati esempi, come tale migliore apprendimento possa concretamente tradursi in una più vantaggiosa individuazione e realizzazione delle misure di sicurezza antincendio necessarie in una determinata attività a rischio. In questa nona edizione sono stati aggiunti nuovi esempi di calcolo e perfezionati alcuni di quelli già esposti nelle prime edizioni per renderli ancora più vicini ai casi che più frequentemente si riscontrano nella pratica quotidiana di prevenzione incendi. Sono state eseguite rilevanti modifiche nei capitoli che trattano la resistenza al fuoco degli elementi strutturali e il sistema d esodo, alla luce delle recenti disposizioni emanate con il Decreto del Ministro dell Interno 03/08/2015 «Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi, ai sensi dell articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006 n. 139», pubblicato nel Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale n. 192 del 20/08/2015, meglio noto come «Codice di prevenzione incendi», che integra il quadro normativo vigente e si può generalmente applicare alla progettazione, realizzazione e all esercizio delle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi, ai sensi del D.P.R. 01/08/2011, n. 151, per le quali non sono state ancora emanate specifiche regole tecniche di prevenzione incendi. Il D.M. 03/08/2015 è uno strumento flessibile che consente al professionista antincendio di individuare al meglio le misure atte a contrastare il rischio incendio e percorrere liberamente soluzioni progettuali, alternative a quelle conformi, che sono puntualmente descritte nella Sezione S «Strategia antincendio»; pertanto, la lettura della presente opera risulta particolarmente importante in quanto, per conseguire l elevato grado di preparazione tecnica che viene oggi richiesto, il professionista antincendio ha, più che mai, la necessità di acquisire ulteriori e più approfondite conoscenze tecniche. Sono state fatte anche delle modifiche nei vari capitoli che si sono rese necessarie per mantenere l opera costantemente aggiornata a seguito della pubblicazione di nuove norme nel settore della Fire Safety Engineering, nonché per tenere conto dell ingente letteratura che nel frattempo è stata diffusa, in considerazione del fatto che gli argomenti trattati sono oggetto di continue ricerche e indagini tecniche poiché rivestono grande interesse nel mondo scientifico. Sono state ulteriormente perfezionate le azioni che il professionista antincendio deve eseguire quando elabora un progetto con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio. Sono stati altresì aggiornati, al fine di rendere più facilmente consultabile il libro: 1. l elenco dei simboli utilizzati nelle varie espressioni; 2. l elenco delle formule più importanti che agevolano il lettore nella rapida ed efficace consultazione del libro; 6

7 3. l elenco delle varie abbreviazioni impiegate; 4. il glossario; 5. la modulistica da utilizzare nei procedimenti di prevenzione incendi; 6. l elenco delle specifiche regole tecniche di prevenzione incendi applicabili per le varie attività soggette ai controlli di prevenzione incendi. Infine, la lettura del libro è fortemente consigliata per i professionisti antincendio che utilizzano per le valutazioni del rischio incendio i modelli d incendio numerici avanzati presenti in commercio, in quanto concorre a fornire elementi utili per il loro corretto impiego. Marzo 2017 Gli Autori Antonio La Malfa Salvatore La Malfa Roberto La Malfa 7

8 ESONERO DI RESPONSABILITÀ Il presente libro ha lo scopo di presentare, ove possibile, un più evoluto approccio nella trattazione e risoluzione delle problematiche legate alla sicurezza antincendio nelle varie attività a rischio d incendio e nei luoghi di lavoro. La pubblicazione si presenta come una divulgazione di argomenti che sono ancora oggi in fase di studio e di approfondimento e, pur essendo stata scritta con la massima cura, non si può escludere che possano essere stati commessi involontariamente degli errori e, al riguardo, gli autori declinano ogni responsabilità per le possibili conseguenze che ne potrebbero derivare; inoltre, è indispensabile che il libro venga utilizzato da parte di tecnici abilitati e professionisti antincendio in possesso di una specifica conoscenza degli argomenti esposti. Le valutazioni eseguite, peraltro, si basano sui risultati ottenuti nel corso di sperimentazioni che hanno permesso di elaborare specifici modelli di calcolo che, ovviamente, vanno impiegati nei limiti previsti. L eventuale impiego di formule, espressioni, considerazioni, tabelle e grafici indicati nella presente pubblicazione ricade sotto la personale ed esclusiva responsabilità di chi intende volontariamente farne uso senza che gli autori o l editore possano risultarne in qualche modo responsabili; conseguentemente, sono di stretta competenza e responsabilità dei professionisti e società che intendano avvalersi dei contenuti della presente opera le applicazioni, le valutazioni ed i risultati ottenuti. 8

9 INDICE PREMESSA PREFAZIONE ALLA NONA EDIZIONE ELENCO DEI SIMBOLI Lettere latine maiuscole Lettere latine minuscole Lettere greche maiuscole Lettere greche minuscole ELENCO DELLE ABBREVIAZIONI E DEI SIMBOLI CHIMICI IL METODO DELL INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO ED IL QUADRO LEGISLATIVO DI RIFERIMENTO La legislazione italiana nel settore della prevenzione incendi La valutazione del rischio incendio in un luogo di lavoro La valutazione del livello di sicurezza antincendio mediante gli approcci di natura prescrittiva e prestazionale L applicazione del metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi Analisi preliminare La definizione del progetto L identificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio e la definizione delle soglie di prestazione L individuazione degli elementi di rischio e la determinazione degli scenari di incendio di progetto Analisi quantitativa La documentazione di progetto Il sistema di gestione della sicurezza antincendio L INCENDIO Il processo di combustione Aria teorica di combustione Energia termica rilasciata durante la combustione da una sostanza combustibile per unità di massa di aria consumata Massa di ossigeno consumata durante un incendio che si sviluppa all interno di un locale Generalità sugli incendi Le varie fasi di sviluppo di un incendio all interno di un locale Ignizione Crescita Incendio pienamente sviluppato (flashover) Decadimento Il ruolo della ventilazione durante un incendio - Il fattore di ventilazione Incendi aventi sviluppo controllato dalla superficie di ventilazione Incendi aventi sviluppo controllato dal combustibile

10 3. ANALISI DEGLI INCENDI NATURALI La potenza termica rilasciata da un incendio La variazione nel tempo della potenza termica rilasciata nell ambiente in incendi aventi sviluppo controllato dalla superficie di ventilazione La fase di crescita dell incendio La propagazione dell incendio in un ambiente chiuso Valore minimo della potenza termica che provoca per irraggiamento l ignizione di un materiale combustibile Stima del valore minimo della potenza termica che deve essere rilasciata in un locale per provocare il flashover Metodo di Thomas Metodo di Babrauskas La fase dell incendio pienamente sviluppato Il calcolo della potenza termica massima rilasciata in relazione alla massa di aria che può penetrare dalle aperture di ventilazione presenti in un locale Il calcolo della velocità massima di combustione con l espressione indicata da Kawagoe Il calcolo della velocità massima di combustione con l espressione indicata da Kawagoe in presenza anche di aperture ricavate nel soffitto di un locale Calcolo della variazione nel tempo della potenza termica rilasciata da un incendio in un locale La valutazione della massa di combustibile consumata nel tempo durante le varie fasi di un incendio che si sviluppa all interno di un locale Modifica della curva di variazione nel tempo della potenza termica rilasciata da un incendio in un locale in presenza di determinate condizioni Variazione nel tempo della potenza termica rilasciata da un incendio avente sviluppo controllato dal combustibile LA VALUTAZIONE DELLA TEMPERATURA ALL INTERNO DI UN LOCALE DURANTE L INCENDIO NATURALE Il bilancio energetico e di massa in un locale incendiato Modelli d incendio in un compartimento Modelli a zone Modelli di campo Calcolo della potenza termica dispersa per convezione durante un incendio Potenza termica trasmessa per convezione da una parete priva di aperture di un locale incendiato lambita esternamente da aria in quiete Potenza termica trasmessa per convezione dai gas caldi di combustione alle pareti di un locale Potenza termica dispersa per convezione dal fumo e dai gas caldi di combustione fuoriuscenti da un locale Calcolo della potenza termica dispersa per irraggiamento durante un incendio Emissività delle fiamme luminose

11 Emissività dello strato caldo di fumo e gas di combustione che si accumula nel soffitto di un locale incendiato Flusso termico che per irraggiamento colpisce un oggetto posto all interno di un locale incendiato Stima della variazione della temperatura nel tempo in un ambiente chiuso durante un incendio nella fase precedente al flashover Incendi con ventilazione naturale Incendi con ventilazione forzata Stima della variazione della temperatura nel tempo in un ambiente chiuso durante la fase stazionaria di pieno sviluppo dell incendio Curve nominali d incendio Curve parametriche d incendio Variazione della temperatura nel tempo in un locale con il modello semplificato dell Eurocodice Considerazioni sui risultati ottenuti con il modello semplificato dell Eurocodice LA RESISTENZA AL FUOCO DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI CON IL METODO DELL INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO Gli effetti del fuoco sugli elementi strutturali La determinazione delle prestazioni di resistenza al fuoco da richiedere agli elementi strutturali Attività a rischio d incendio regolamentate da una specifica regola tecnica di prevenzione incendi Attività a rischio d incendio non regolamentate da una specifica regola tecnica di prevenzione incendi Valutazione del valore del carico d incendio specifico Calcolo del valore del carico d incendio specifico di progetto La valutazione della resistenza al fuoco degli elementi strutturali Modalità per la classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi strutturali in base a confronti con le tabelle Modalità per la classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi strutturali in base ai risultati di prove Modalità per la classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi strutturali in base ai risultati di calcoli LA PRODUZIONE E LA PROPAGAZIONE DEI PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE ALL INTERNO DEGLI EDIFICI La produzione di fumo e gas di combustione all interno di un edificio Diametro equivalente della base della fiamma Altezza media visibile della fiamma Origine virtuale dell incendio Diminuzione della temperatura e della velocità dei gas di combustione con l altezza lungo l asse della fiamma e nel soffitto Stima del valore massimo della temperatura e della velocità dei gas caldi di combustione nel ceiling jet Valutazione del tempo presunto di attivazione di un erogatore sprinkler

12 6.8. Calcolo della portata massica di fumo e gas di combustione in un locale durante la fase di crescita di un incendio Calcolo della massa e dell altezza di fumo e gas di combustione in un locale durante la fase di crescita di un incendio La propagazione dell incendio Estensione dell incendio all interno del locale dell edificio nel quale ha avuto origine Estensione al resto dell edificio Propagazione all esterno dell edificio Movimento del fumo e dei gas di combustione all interno di un edificio incendiato Calcolo della sovrappressione che si crea all interno di un locale incendiato Calcolo della portata massica di fumo e gas di combustione che fuoriescono dalle aperture presenti in un locale durante la fase di pieno sviluppo dell incendio La protezione degli ambienti dall azione del fumo e dei gas di combustione Gli evacuatori naturali di fumo e calore La progettazione dei sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore secondo la norma UNI Procedimento indicato dalla norma UNI Gli impianti di estrazione di fumo e gas di combustione Depressione necessaria per garantire il flusso della portata di estrazione attraverso una bocchetta Perdite di carico nelle condotte di estrazione Differenza di pressione legata alla variazione di energia cinetica subita dai prodotti della combustione Variazione di pressione creata dall azione del vento Cenni sui sistemi di rivelazione automatica d incendio Rivelatori puntiformi di fumo Rivelatori ottici lineari di fumo Criteri da seguire nell installazione dei rivelatori di fumo Scelta del criterio di allarme incendio Impiego degli impianti di ventilazione per mantenere in sovrappressione gli ambienti per proteggerli dall azione del fumo e dei gas di combustione Valutazione della portata volumetrica d aria che fluisce all esterno da un apertura presente in un ambiente in sovrappressione Calcolo della portata volumetrica d aria che deve fluire attraverso una porta aperta per impedire la penetrazione di fumo e gas di combustione in un ambiente Calcolo delle superfici effettive di efflusso di fumo e gas di combustione all esterno di un locale avente più aperture di ventilazione Aperture di ventilazione poste in parallelo Aperture di ventilazione poste in serie Calcolo della pressione statica e portata di aria che deve produrre un impianto di ventilazione per mantenere in efficienza un filtro a prova di fumo in condizioni di emergenza Requisiti di un impianto di ventilazione da utilizzare a servizio di ambienti di attività a rischio d incendio Valutazione della forza minima necessaria per aprire una porta resistente al fuoco installata in un locale nel quale è presente una determinata sovrappressione

13 7. I DANNI PROVOCATI SUL CORPO UMANO DAI PRODOTTI DELLA COMBUSTIONE La pericolosità dei prodotti della combustione Il fumo ed i gas di combustione che si generano durante un incendio Effetti prodotti nell organismo umano dalle sostanze asfissianti generate da un incendio Stima della concentrazione volumetrica di monossido di carbonio all interno di un locale incendiato Effetti provocati nel corpo umano a seguito dell inalazione di monossido di carbonio Stima della concentrazione percentuale di carbossiemoglobina nel sangue a seguito di inalazione di monossido di carbonio, mediante l equazione di Stewart Effetti prodotti nell organismo umano dall inalazione di acido cianidrico Effetti provocati nell organismo umano dall inalazione di anidride carbonica Effetti provocati nell organismo umano dalla diminuzione di ossigeno nell aria inalata Effetti prodotti sul corpo umano dall inalazione di sostanze irritanti che si liberano durante un incendio Effetti provocati nell organismo umano dall inalazione contemporanea delle varie sostanze nocive che si producono durante un incendio La Fractional Effective Dose Valutazione del rischio incendio in relazione allo sviluppo dell incendio atteso in un locale Incendio covante Incendio con presenza di fiamma Effetti prodotti dall azione del calore sul corpo umano Effetti che si producono nel corpo umano a seguito dell esposizione ai gas caldi di combustione LA VISIBILITÀ NELLE VIE DI ESODO DURANTE L INCENDIO Gli impianti di illuminazione di sicurezza Valori di illuminamento previsti nelle vie di esodo La visibilità degli oggetti in presenza di fumo La riduzione della visibilità causata dalla presenza di fumo Variazione dei valori del coefficiente di estinzione con la densità ottica per le varie tipologie di fumo che possono sprigionarsi durante un incendio L attenuazione dei valori di illuminamento provocata dal fumo valutata mediante prove sperimentali La diminuzione della visibilità prodotta dal fumo LA PROGETTAZIONE DELLE VIE DI ESODO E LA VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA DELLE PERSONE DURANTE L EVACUAZIONE Gli obiettivi della valutazione del rischio incendio Gli scenari d incendio Un procedimento per la valutazione, in caso d incendio, della sicurezza delle persone presenti in un edificio con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio

14 9.3. Criteri generali di progettazione delle vie di esodo Edifici monopiano Edifici multipiano Criteri di sicurezza per la realizzazione delle vie di esodo e delle uscite di emergenza La progettazione del sistema d esodo secondo il D.M. 03/08/ Analisi, con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio, delle condizioni di sicurezza delle persone nella fase di esodo da un edificio incendiato Analisi della durata delle varie fasi nelle quali si articola l esodo da un edificio interessato da un incendio - Calcolo del valore di RSET Tempo di rivelazione Stima dei tempi medi di rivelazione di un impianto di rivelazione automatica d incendio che impiega rivelatori puntiformi di fumo Tempo di allarme generale Tempo di attività di pre-movimento Tempo di movimento Concetti di larghezza effettiva di una uscita di emergenza o di una via d uscita, flusso specifico e flusso Velocità di esodo nelle vie di uscita in assenza di fumo e gas di combustione Piani orizzontali Scale Velocità di esodo nelle vie di uscita in presenza di fumo e gas di combustione Flusso specifico nelle vie di uscita in assenza di fumo e gas di combustione Piani orizzontali Scale Modelli di evacuazione delle persone da un edificio Un procedimento per la valutazione sommaria del tempo di evacuazione totale di un edificio multipiano in caso di emergenza NORMATIVA DI RIFERIMENTO Principali norme di progettazione nel settore della prevenzione incendi Premessa Impianti di estinzione degli incendi Impianti di estinzione ad acqua Impianti di estinzione a gas, schiuma e polvere Evacuatori di fumo e calore Impianti di rivelazione automatica d incendio Resistenza al fuoco Varie Normativa D. Min. Interno 10 marzo Criteri generali di sicurezza antincendio e per la gestione dell emergenza nei luoghi di lavoro. (Stralcio, Testo coordinato) 14

15 D. Min. Interno 16 febbraio Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione. (Stralcio) D. Min. Interno 9 marzo Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività soggette al controllo del Corpo nazionale dei vigili del fuoco D.Lgs. 9 aprile 2008, n Attuazione dell articolo 1 della legge 3 agosto 2007, n. 123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro. (Stralcio, Testo coordinato) D. Min. Interno 20 dicembre Regola tecnica di prevenzione incendi per gli impianti di protezione attiva contro l incendio installati nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi Elenco delle specifiche regole tecniche di prevenzione incendi applicabili ad ogni singola attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi APPENDICE Tabelle. Dati e unità di misura, con tabelle di conversione, utili per i calcoli Grafici. Variazione nel tempo della potenza termica rilasciata durante la combustione di alcuni oggetti Formule più importanti Elenco degli esempi Elenco delle tabelle Elenco delle figure GLOSSARIO BIBLIOGRAFIA

16 ELENCO DEI SIMBOLI LETTERE LATINE MAIUSCOLE SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA A Superficie del pavimento di un locale (si vedano le espressioni 3.9, 3.25, 3.29 e 5.2) m 2 A Superficie delle pareti di un locale (si veda l espressione 4.6) m 2 A Superficie di efflusso di un apertura di ventilazione (si veda l espressione 6.44) m 2 A Superficie di una porta (si veda l espressione 6.49) m 2 A a Superficie utile di apertura di un evacuatore naturale di fumo e calore m 2 A c Superficie efficace della sezione trasversale di calcestruzzo m 2 A d Effetto delle azioni indirette di progetto causate dall esposizione a un incendio A eq Superficie effettiva di efflusso il cui effetto è equivalente a quello che si produce in presenza di numerose aperture di ventilazione m 2 A f Superficie di un combustibile esposta al fuoco (si veda l espressione 3.48) m 2 A f Parte della superficie del pavimento di un locale che al massimo può essere interessata da un incendio m 2 A h Superficie di un apertura di ventilazione orizzontale m 2 A p Superficie complessiva delle armature di acciaio da pretensione m 2 A s Superficie complessiva delle armature di acciaio ordinario (si veda il paragrafo 5.3) m 2 A s Superficie di un compartimento a soffitto (si veda il paragrafo ) m 2 A t Superficie totale di un locale m 2 A T Differenza fra la superficie totale di un locale e quella di un apertura di ventilazione equivalente m 2 A v Superficie complessiva delle aperture di ventilazione presenti nelle pareti di un locale m 2 A vequiv Superficie di un apertura di ventilazione equivalente m 2 Bi Numero di Biot C Coefficiente di contrazione di un apertura verticale (si veda l espressione 6.30) C Coefficiente di contrazione di un apertura orizzontale (si veda l espressione 6.32) C Contrasto di un oggetto isolato dallo sfondo (si veda l espressione 8.9) C Costante adimensionale (si veda l espressione 8.15) C Flusso specifico di un gruppo di persone lungo una via di esodo (si vedano le espressioni 9.8, 9.9, 9.10, 9.11 e 9.12) persone s-1 m-1 C CO Concentrazione volumetrica media di monossido di carbonio nell aria inalata ppm C CO2 Concentrazione volumetrica media di anidride carbonica nell aria inalata ppm C HCN Concentrazione volumetrica media di acido cianidrico nell aria inalata ppm C i Concentrazione volumetrica media nell aria inalata dell i ma sostanza asfissiante ppm C O2 Concentrazione volumetrica media di ossigeno nell aria inalata ppm C v Coefficiente di pressione dovuto all azione del vento agente su una superficie D Distanza di un combustibile da un oggetto incendiato (si veda l espressione 3.11) m D Diametro di un ventilatore (si veda l espressione 6.35) m 16

17 Elenco dei simboli SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA D Dose accumulata nell organismo umano a seguito dell inalazione di monossido di carbonio ppm min D 0 Dose iniziale di monossido di carbonio ppm min D e Diametro equivalente di una condotta m D f Diametro equivalente della base della fiamma m E A Energia termica rilasciata da un incendio fino all inizio della fase di pieno sviluppo J E F Energia termica necessaria per produrre il flashover in un locale J E L (0) E limite E L p.f. Illuminamento prodotto da una sorgente luminosa su una superficie in assenza di fumo Energia termica limite che può essere rilasciata in un locale in relazione alla massa di ossigeno presente Illuminamento prodotto da una sorgente luminosa su una superficie in presenza di fumo lx E T Energia termica disponibile in un locale J E W Energia termica assorbita durante l estinzione di un incendio da una massa di acqua J F Fattore di propagazione della fiamma sulla superficie di un determinato un combustibile (si veda l espressione 3.10) W 2 m -3 F Forza necessaria per aprire una porta in presenza di una sovrappressione (si veda l espressione 6.49) N F Flusso di un gruppo di persone lungo una via di esodo (si veda l espressione 9.11) persone s -1 F Numero di Fourier (si veda il paragrafo 4.2.1) F Fattore di vista (si veda l espressione 4.8) F c Risultante delle tensioni di compressione agenti su un elemento strutturale N Frazione di dose che provoca l incapacitazione di una persona che è imputabile al monossido di carbonio F d Effetto dell azione di progetto a temperatura ordinaria su un elemento strutturale F CO F fi,d Effetto dell azione di progetto in caso d incendio su un elemento strutturale F p Forza necessaria per vincere la spinta del dispositivo di autochiusura di una porta N F t Risultante delle tensioni di trazione agenti su un elemento strutturale N G Fattore adimensionale che considera l influenza delle pareti e delle aperture di ventilazione presenti in un locale (si veda l espressione 4.24) G Valore caratteristico delle azioni permanenti agenti su un elemento strutturale (si veda l espressione 5.4) Gr Numero di Grashof H Potere calorifico inferiore di un combustibile J kg -1 H Spessore totale di un solaio in calcestruzzo armato (si veda la tabella 5.17) m H Distanza fra il punto più basso che brucia dell oggetto combustibile ed il soffitto di un locale (si veda l espressione 6.8) m H O2 Energia termica rilasciata da un combustibile per 1 m 3 di ossigeno consumato J m -3 I L Intensità luminosa che viene trasmessa dopo l attraversamento di uno strato di fumo cd I (0) L Intensità luminosa incidente in uno strato di fumo cd K Coefficiente di emissione di una fiamma m -1 lx J 17

18 Elenco dei simboli SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA K d Coefficiente (si veda l espressione 6.49) K f Coefficiente (si veda l espressione 6.44) K L Coefficiente (si veda l espressione 6.45) L Distanza fino alla quale una persona riconosce una segnalazione di esodo (si veda l espressione 8.1) m L Luminanza di un oggetto (si veda l espressione 8.9) cd m -2 L 0 Luminanza dello sfondo cd m -2 Concentrazione volumetrica di una sostanza nociva che è in grado di produrre statisticamente la morte del 50% di animali cavia di una data specie entro g m -3 quattordici giorni da una esposizione di durata 30 min LC 50 LCt 50 Prodotto della concentrazione volumetrica di una sostanza nociva e il tempo di esposizione che può statisticamente indurre la morte del 50% di animali cavia di una data specie entro quattordici giorni dall esposizione g m -3 min L f Altezza media visibile della fiamma m L v Energia termica necessaria per produrre la pirolisi di 1 kg di combustibile J kg -1 L w Calore latente di vaporizzazione dell acqua J kg -1 M Massa molare dell aria e di una sostanza tossica (si vedano le espressioni 6.23 e 7.1) M Quantità generica (si veda l espressione 8.2) M C M G Momento flettente di progetto agente su un elemento strutturale nella progettazione con il metodo agli stati limite Momento flettente agente su un elemento strutturale che è prodotto dalle azioni permanenti M g Massa totale di fumo e gas di combustione generata da un incendio kg M Q Momento flettente agente su un elemento strutturale che è prodotto dalle azioni variabili N m N F Numero di Froude Nu Numero di Nusselt O Fattore di ventilazione m 0,5 P Pressione atmosferica (si veda l espressione 6.23) Pa P Potenza assorbita da un ventilatore (si veda l espressione 6.42) W P Altezza di una segnalazione di esodo (si veda l espressione 8.2) m P c Energia termica rilasciata nella combustione da un combustibile per 1 kg di aria consumata J kg -1 Pr Numero di Prandtl Q Q Valore caratteristico delle azioni variabili agenti su un elemento strutturale (si veda l espressione 5.4) Portata volumetrica di estrazione di fumo e gas di combustione (si veda l espressione 6.34) g N m N m m 3 s -1 18

19 Elenco dei simboli SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA Q Portata volumetrica di aria (si veda l espressione 6.44) m 3 s -1 Q Q A Q B Q C Massa di combustibile bruciata durante un incendio (si vedano le espressioni 7.5, 7.18 e 8.10) Massa di combustibile bruciata nella fase di crescita di un incendio fino all inizio della fase stazionaria di pieno sviluppo Massa di combustibile bruciata fino al termine della fase stazionaria di pieno sviluppo di un incendio Massa di combustibile bruciata nella fase di crescita, di pieno sviluppo e in quella di decadimento di un incendio Q g Portata volumetrica di fumo e gas di combustione generata da un incendio m 3 s -1 Q T Massa totale di combustibile presente in un locale kg R Costante universale dei gas J mol -1 K -1 Ra Numero di Rayleigh R ck Resistenza caratteristica cubica a compressione a 28 giorni del calcestruzzo N m -2 Re Numero di Reynolds RHR Potenza termica rilasciata da un incendio W RHR c Potenza termica rilasciata da un incendio per convezione W RHR cest RHR cp RHR F Potenza termica rilasciata per convezione all esterno dalle pareti di un locale durante un incendio Potenza termica rilasciata per convezione dai gas di combustione alle pareti interne di un locale durante un incendio Potenza termica minima che un incendio deve rilasciare in un locale per produrre il flashover RHR gas Potenza termica assorbita dai gas combusti in un locale durante un incendio W RHR irr RHR max RHR medio RHR min RHR p RHR f RHR w Potenza termica dispersa per irraggiamento dalle aperture di ventilazione presenti in un locale durante un incendio Potenza termica massima rilasciata in un locale da un incendio avente lo sviluppo controllato dalla superficie di ventilazione Potenza termica media rilasciata da un incendio in un locale nel caso di un incendio avente sviluppo controllato dal combustibile Potenza termica minima che durante un incendio per irraggiamento provoca l ignizione di un combustibile posto ad una determinata distanza Potenza termica che per convenzione e irraggiamento viene dispersa durante un incendio in un locale dallo strato caldo che si forma nel soffitto Potenza termica massima rilasciata in un locale per unità di superficie del pavimento coinvolta nell incendio Potenza termica che durante un incendio in un locale viene ceduta per convenzione e irraggiamento alle pareti che lo delimitano S Visibilità di una segnalazione di esodo m SCT SUT T Superficie corretta totale per l afflusso di aria fresca nei sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore Superficie utile totale di apertura degli evacuatori naturali di fumo e calore installati in un locale Tempo totale di inalazione dei gas asfissianti di combustione di una persona (si veda l espressione 7.17) kg kg kg kg W W W W W W W W W m -2 W m 2 m 2 s 19

20 Elenco dei simboli SIMBOLO (dt/dt) rif DESCRIZIONE Velocità di decremento della temperatura nel tempo in un locale nella fase di decadimento di un incendio UNITÀ DI MISURA C min -1 T a Temperatura ambiente C T cr Temperatura critica di un elemento strutturale in acciaio C T e Temperatura di una superficie emittente C T g Temperatura dei gas di combustione all interno di un locale C T ig Temperatura di ignizione di un combustibile C T jet Temperatura dei gas di combustione nel ceiling jet C T m Temperatura della superficie di un elemento strutturale C T medio Temperatura media nello strato limite termico di una parete C T p Temperatura di una parete C T r Temperatura di una superficie ricevente C T s Temperatura della superficie di un combustibile C T smin Temperatura minima che deve avere la superficie di un combustibile affinché la fiamma su essa possa propagarsi in modo continuo C T sprink Temperatura di un erogatore sprinkler C V V V Velocità di propagazione laterale della fiamma su un combustibile (si veda l espressione 3.10) Attività respiratoria media di una persona (si vedano le espressioni 7.12, 7.13 e 7.17) Velocità di esodo di un gruppo di persone lungo una via di fuga (si veda l espressione 9.3) V Volume occupato dai prodotti della combustione (si veda l espressione 7.18) m 3 V a Volume di aria alla temperatura ambiente m 3 V aria Volume di aria occorrente per la combustione completa di un combustibile m 3 V c Volume di prova in indagini sperimentali m 3 V CO2 Fattore di iperventilazione nell organismo umano legato all inalazione di anidride carbonica V g Volume del fumo e gas di combustione m 3 V L Velocità limite dell aria che impedisce al fumo e gas di combustione prodotti da un incendio di oltrepassare una porta V O2 Volume di ossigeno necessario per la combustione completa di un combustibile m 3 V t Volume totale di fumo e gas di combustione generato da un incendio e presenti in un ambiente al tempo t W Larghezza effettiva di una via di esodo m W P Larghezza di una porta m W C Larghezza di un corridoio m W vequiv Larghezza di un apertura di ventilazione equivalente m Y Y CO Altezza dal pavimento che all interno di un locale incendiato risulta libera da fumo e gas di combustione Resa massica minima di monossido di carbonio di un combustibile durante una combustione m s -1 l min -1 m s -1 m s -1 m 3 m kg CO kg comb -1 Y p Altezza dal pavimento di un locale del piano neutro m 20

21 Elenco dei simboli LETTERE LATINE MINUSCOLE SIMBOLO a a b DESCRIZIONE Distanza dell asse di un armatura di acciaio di un elemento strutturale dalla superficie più vicina esposta al fuoco (si veda la tabella 5.15) Dimensione di un apertura ventilazione presente nel soffitto (si veda l espressione 6.32) Inerzia termica delle pareti che delimitano un locale (si vedano le espressioni 2.13, 2.14 e 4.24) UNITÀ DI MISURA m m J m-2 s-0,5 C-1 b Lato più piccolo di un pilastro (si veda la tabella 5.11) m b w Larghezza d anima di travi a sezione variabile (si veda la tabella 5.16) m c p Calore specifico a pressione costante J kg -1 C -1 c pw Calore specifico del materiale costituente una parete J kg -1 C -1 d d d Spessore minimo della parte di calcestruzzo armato che deve essere presente in un solaio per garantire un determinato valore della tenuta ai gas caldi di combustione e isolamento termico (si veda la tabella 5.12) Spessore dello strato di fumo e gas di combustione presente nel soffitto che viene generato da un incendio (si vedano le espressioni 4.10, 6.32, 6.34 e 8.4) Distanza di un oggetto combustibile dal centro della base della fiamma (si veda l espressione 4.11) d Distanza fra la maniglia e l estremità di una porta (si veda l espressione 6.49) m d Densità di affollamento di un gruppo di persone lungo una via di esodo (si veda l espressione 9.3) m m m persone m -2 d f Spessore della fiamma m d H Distanza fra il soffitto di un locale e metà altezza di una finestra m f Frazione di flusso termico reirradiato dalla stessa fiamma sulla superficie di un combustibile che sta bruciando (si veda l espressione 2.12) f cd Resistenza di calcolo cilindrica a compressione del calcestruzzo N m -2 f ck Resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo N m -2 f ctk Resistenza caratteristica cilindrica a trazione del calcestruzzo N m -2 f p(1)k Resistenza caratteristica di snervamento dei trefoli di acciaio da pretensione all 1% di deformazione totale N m -2 f pd Resistenza di calcolo dei trefoli di acciaio per armature da pretensione N m -2 f sd Resistenza di calcolo delle barre di acciaio ordinario N m -2 f v Frazione in volume di particolato f yk Resistenza caratteristica di snervamento di una barra di acciaio ordinario N m -2 g Accelerazione di gravità m s -2 g i Massa generica di un combustibile kg g w Massa di acqua kg h h h a h b Coefficiente di convenzione dei gas caldi di combustione generati da un incendio (si veda l espressione 4.6) Spessore minimo di materiale isolante che deve esserci in un solaio in calcestruzzo armato per garantire un determinato valore della tenuta ai gas caldi di combustione e isolamento termico (si veda la tabella 5.12) Altezza della parte di un apertura di ventilazione verticale che in un locale si trova al di sopra del piano neutro Altezza della parte di un apertura di ventilazione verticale che in un locale si trova al di sotto del piano neutro W m -2 C -1 m m m 21

22 Elenco dei simboli SIMBOLO h eq h vequiv l DESCRIZIONE Media ponderata delle altezze delle aperture di ventilazione presenti nelle pareti di un locale Differenza fra l altezza dei punti più alto e più basso delle aperture di ventilazione presenti nelle pareti di un locale Distanza del piano neutro da quello in cui si vuole calcolare la sovrappressione generata da un incendio all interno di un locale (si veda l espressione 6.26) UNITÀ DI MISURA l Lunghezza equivalente di una condotta (si veda l espressione 6.38) m m Fattore di partecipazione alla combustione di un combustibile (si veda l espressione 3.24) m Densità ottica del fumo (si veda l espressione 8.3) m -1 m a Portata massica di aria entrante in un locale dalle aperture di ventilazione presenti m m m kg s -1 m c Velocità di combustione kg s -1 m cr Flusso di massa critico dei prodotti di pirolisi che vengono emessi dalla superficie di un combustibile kg m -2 s -1 m crit Portata massica critica di estrazione di fumo e gas di combustione kg s -1 m e Portata massica di estrazione di progetto di fumo e gas di combustione kg s -1 m g Portata massica di fumo e gas di combustione generati da un incendio kg s -1 m m Densità ottica del fumo riferita all unità di massa m 2 kg -1 m s m s m u Portata massica di fumo e gas di combustione che esce dal soffitto di un locale (si veda l espressione 6.32) Velocità di combustione riferita all unità di superficie del pavimento coinvolta in un incendio (si veda l espressione 3.1) Portata massica di fumo e gas di combustione che escono dalle aperture presenti in un locale kg s -1 kg m -2 s -1 kg s -1 m v Portata massica di aria di un impianto di ventilazione kg s -1 m w Portata massica specifica di acqua di estinzione kg m -2 s -1 q q Flusso termico netto agente sulla superficie di un combustibile (si veda l espressione 2.12) Flusso termico radiante che agisce sulla superficie di un corpo (si vedano le espressioni 2.14, 4.8 e 7.21) W m -2 W m -2 q c Flusso termico radiante critico che agisce sulla superficie di un combustibile W m -2 q d q e q f q f q f,d q r q t,d Flusso termico disperso per convezione ed irraggiamento dalla superficie di un combustibile che brucia (si vedano le espressioni 2.12 e 3.1) Flusso termico prodotto da una sorgente termica esterna sulla superficie di un combustibile Carico d incendio specifico riferito alla superficie del pavimento di un compartimento antincendio (si veda l espressione 5.2) Flusso termico convettivo generato dalla fiamma sulla stessa superficie del combustibile che brucia (si veda l espressione 3.1) Carico d incendio specifico di progetto riferito alla superficie del pavimento di un compartimento antincendio Flusso termico radiante generato dalla fiamma sulla stessa superficie del combustibile che brucia Carico d incendio specifico di progetto riferito alla superficie totale di un compartimento antincendio W m -2 W m -2 J m -2 W m -2 J m -2 W m -2 J m -2 22

23 Elenco dei simboli SIMBOLO q w DESCRIZIONE Flusso termico rimosso dalla superficie di un combustibile incendiato a causa della vaporizzazione dell acqua di estinzione UNITÀ DI MISURA r Distanza da un punto misurata in direzione radiale m W m -2 r 0 Grammi di ossigeno necessari per la combustione completa di 1 g di combustibile g O2 g comb -1 r aria Grammi di aria necessari per la combustione completa di 1 g di combustibile g aria g comb -1 s Distanza fra una sorgente di calore e un bersaglio m t Tempo s t* Tempo fittizio h t A Tempo dopo il quale durante un incendio la potenza termica rilasciata in un locale assume il valore massimo s t a Tempo di attivazione di un erogatore sprinkler soggetto ad un flusso termico s t B t C Tempo dopo il quale termina in un locale la fase stazionaria di incendio pienamente sviluppato Tempo dopo il quale durante un incendio la potenza termica rilasciata in un locale si riduce a zero t a Tempo di allarme generale s t det Tempo di rivelazione s t a Tempo caratteristico di crescita di un incendio che è impiegato dalla potenza termica per raggiungere il valore di 1000 kw t ig Tempo di ignizione di un combustibile s t inc Durata dell incendio intesa come intervallo di tempo dopo il quale la temperatura dei gas di combustione ritorna a quella ambiente t limite Durata teorica di una combustione in un ambiente chiuso s t max Tempo necessario per raggiungere in un locale incendiato la temperatura massima h t p Tempo di penetrazione dell energia termica all interno di una parete di un locale s t pre Tempo di attività di pre-movimento s t tra Tempo di movimento s u Velocità del fumo e gas di combustione m s -1 u e Velocità del fumo e gas di combustione in una condotta di estrazione m s -1 u i Velocità del fumo e gas di combustione all interno di un ambiente incendiato m s -1 u jet Velocità del fumo e gas di combustione nel ceiling jet m s -1 u v Velocità del vento m s -1 z Altezza generica di un piano dal pavimento di un locale m z 0 Altezza (negativa) dell origine virtuale di un incendio dal pavimento di un locale m s s s h 23

24 Elenco dei simboli LETTERE GRECHE MAIUSCOLE SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA ΔP Sovrappressione creata da un incendio in un ambiente chiuso (si veda l espressione 6.26) ΔP Sovrappressione in un locale causata da un flusso d aria (si vedano le espressioni 6.44 e 6.49) Pa ΔP c Perdite di carico distribuite in un circuito aeraulico Pa ΔP p Depressione in corrispondenza di una bocchetta di un impianto di estrazione di fumo e gas di combustione Pa ΔP s Sovrappressione necessaria per imprimere una variazione di velocità al fumo e gas di combustione in una condotta ΔP tot Depressione totale che deve creare un ventilatore inserito in un circuito aeraulico Pa ΔP v Sovrappressione prodotta dal vento su una parete Pa Δt Intervallo di tempo s ΔT Variazione di temperatura C Φ Flusso termico radiante kw/m 2 Φ p Fuel/air equivalence ratio Ψ Fattore di limitazione di partecipazione di un combustibile alla combustione Pa Pa Ψ 2,i Ψ CO Coefficiente di combinazione delle azioni variabili in caso d incendio (azione eccezionale) nella progettazione con il metodo agli stati limite Massima resa teorica di monossido di carbonio di un combustibile durante una combustione moli CO moli comb -1 LETTERE GRECHE MINUSCOLE SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA a Costante che regola l aumento di potenza termica rilasciata da un incendio nella fase di crescita (si veda l espressione 3.6) W s -2 a Diffusività termica di un materiale m2 s-1 a cc Coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata del calcestruzzo a K Coefficiente effettivo di scambio termico della parete di un locale W m-2 C-1 a λ a tot,w γ c γ c,fi γ G γ G,A γ M,fi γ Q Coefficiente di estinzione di una radiazione luminosa ad una determinata lunghezza d onda Coefficiente di estinzione che rappresenta la media ponderata dei valori ottenuti con le varie radiazioni aventi lunghezze d onda comprese nel campo del visibile Coefficiente parziale di sicurezza della resistenza caratteristica del calcestruzzo a temperatura ambiente Coefficiente parziale di sicurezza della resistenza caratteristica a compressione del calcestruzzo in caso d incendio Coefficiente di sicurezza per le azioni permanenti a temperatura ordinaria nella progettazione con il metodo agli stati limite Coefficiente di sicurezza per le azioni permanenti in caso d incendio nella progettazione con il metodo agli stati limite Coefficiente parziale di sicurezza per le proprietà meccaniche dell acciaio in caso d incendio Coefficiente di combinazione per le azioni variabili a temperatura ordinaria nella progettazione con il metodo agli stati limite m -1 m -1 24

25 Elenco dei simboli SIMBOLO DESCRIZIONE UNITÀ DI MISURA δ Densità di scarica di un erogatore sprinkler m s -1 δ n δ q1 δ q2 ε Fattore che considera le varie misure di protezione antincendio presenti in un compartimento antincendio Fattore di rischio incendio che considera la dimensione di un compartimento antincendio Fattore di rischio incendio che tiene conto dell attività svolta in un compartimento antincendio Emissività risultante fra una superficie emittente ed una ricevente (si veda l espressione 4.8) ε Fattore di emissione di fumo di un combustibile (si veda la tabella 6.1) kg fumo kg comb -1 ε Scabrezza assoluta di una condotta (si veda l espressione 6.36) m ε Deformazione in un elemento strutturale sottoposto ad un azione esterna ε a Emissività dell elemento strutturale di acciaio ε f Emissività della fiamma ε g Emissività del fumo e gas di combustione ε w Efficienza di applicazione dell acqua per estinguere un incendio η Rendimento totale di un ventilatore η fi Fattore di riduzione dell azione di progetto in caso d incendio θ Angolo fra una sorgente ed un bersaglio λ Conduttività termica di un materiale (si vedano le espressioni 2.14, 3.10 e 4.15) W m -1 C -1 λ Coefficiente di attrito di una condotta (si veda l espressione 6.36) λ Lunghezza d onda di una radiazione luminosa (si veda l espressione 8.5) m μ Viscosità dinamica N s m -2 μ o Grado di utilizzazione di un elemento strutturale ν Viscosità cinematica m 2 s -1 ν p Velocità di carbonizzazione del legno m s -1 ρ Densità di un materiale kg m -3 ρ a Densità dell aria ambiente kg m -3 ρ g Densità del fumo e gas di combustione kg m -3 ρ w Densità del materiale costituente una parete kg m -3 σ Costante di Stefan-Boltzmann (si veda l espressione 4.8) W m -2 K -4 σ Coefficiente massico di estinzione della luce m 2 /g σ Tensione in un elemento strutturale sottoposto ad un azione esterna N m -2 τ Costante di tempo nel riscaldamento di un erogatore sprinkler s χ A Efficienza della combustione di un combustibile χ R Frazione della potenza termica rilasciata da un incendio per irraggiamento 25

26 ELENCO DELLE ABBREVIAZIONI E DEI SIMBOLI CHIMICI ABBREVIAZIONE Art. Artt. ASET (Available Safe Escape Time) ASTM (American Society for Testing and Materials) B BFRL (Building and Fire Research Laboratory) BS (British Standards) BS PD (British Standards Institution/Published Document) C C 2 F 4 C 3 H 8 CE CEE (European Economic Community) CEI CEN (European Committee for Standardization) CFAST (Consolidated Fire and Smoke Transport) CH 4 Circ. C n H 2n+2 CO CO 2 COCl 2 COHb CR D.Lgs. D.M. D.P.R. DENOMINAZIONE Articolo Articoli Tempo disponibile per l esodo Società degli Stati Uniti d America che esegue prove sui materiali Evacuatore naturale di fumo e calore resistente ad una temperatura di 400 C per 90 min Laboratorio di ricerca sull incendio del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti d America Norma emanata dall Ente Nazionale Inglese di Unificazione Documento pubblicato dall Ente Nazionale Inglese di Unificazione Carbonio Tetrafluoroetilene Propano Marcatura di qualità della Comunità Europea Comunità Economica Europea Comitato Elettrotecnico Italiano (Ente Nazionale di Normazione riconosciuto, da ultimo, con il D.Lgs. 427/2000) Comitato Europeo di Normazione Modello d incendio numerico avanzato a due zone elaborato dal Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti d America Metano Circolare Formula bruta di un alcano Monossido di carbonio Anidride carbonica Fosgene Carbossiemoglobina Linea guida raccomandata del Comitato Europeo di Normazione Decreto legislativo Decreto ministeriale Decreto del Presidente della Repubblica 26

27 Elenco delle abbreviazioni e dei simboli chimici ABBREVIAZIONE DNS (Direct Numerical Simulation) E EFC EN (European Standard) ESFR (Early Suppression Fast Response) ETA (European Technical Approval) F.E.C. (Fractional Effective Concentration) F.E.D. (Fractional Effective Dose) F FDS (Fire Dynamics Simulator) FIGRA (Fire Growth Rate) hen (Harmonised European Standard) H 2 H 2 O HbO 2 HCl HCN I I.D.L.H. (Immediately Dangerous to Life or Health) ISO (International Organization for Standardization) ISO/TR (International Organization for Standardization/Technical Report) ISO/TS (International Organization for Standardization/Technical Specification) LES (Large Eddy Simulation) L.O.C. (Level Of Concern) Lett. Circ. M DENOMINAZIONE Metodo di risoluzione numerica diretta delle equazioni di Navier-Stokes Tenuta al fumo ed ai gas caldi di combustione Evacuatore naturale di fumo e calore Norma emanata dal Comitato Europeo di Normazione Impianto di estinzione automatica con erogatori sprinkler progettati in modo da spegnere un incendio Benestare tecnico europeo Concentrazione frazionaria di esposizione per inalazione dei gas irritanti della combustione Dose frazionaria di esposizione per inalazione dei gas tossici della combustione Evacuatore forzato di fumo e calore resistente ad una temperatura di 400 C per 120 min Modello d incendio numerico avanzato di campo elaborato dal Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti d America Velocità di incremento dell incendio su un determinato materiale Norma europea armonizzata Idrogeno Acqua Ossiemoglobina Acido cloridrico Acido cianidrico Isolamento termico Concentrazione nell aria inalata di una sostanza tossica che, se respirata per 30 min, non provoca danni significativi all organismo umano Organizzazione Internazionale di Standardizzazione Rapporto Tecnico emanato dall Organizzazione Internazionale di Standardizzazione Specifica Tecnica emanata dall Organizzazione Internazionale di Standardizzazione Metodo di simulazione per le turbolenze a grandi vortici Livello di attenzione della concentrazione di una sostanza tossica per inalazione Lettera Circolare Caratteristica posseduta da un prodotto da costruzione che, in caso d incendio, resiste ad una determinata energia d urto 27

28 Elenco delle abbreviazioni e dei simboli chimici ABBREVIAZIONE NIST (National Institute for Standards and Technology) NFPA (National Fire Protection Association) NH 3 NO 2 NOF O 2 ppm PrEN prot. PVC R.T.I. (Response Time Index) REI RHR (Rate of Heat Release) RSET (Required Safe Escape Time) S SCIA SEE SMOGRA (Smoke Growth Rate) SO 2 TF (Test fire) TRP (Thermal Response Parameter) UE UNI UNI CEN/TS UNI EN W DENOMINAZIONE Istituto del Dipartimento del Commercio degli Stati Uniti d America che si occupa anche di ricerche sull incendio Associazione degli Stati Uniti d America impegnata anche nell elaborazione di norme nel settore della sicurezza antincendio Ammoniaca Biossido di azoto Nulla Osta di Fattibilità Ossigeno Parti per milione Progetto di norma emanato dal Comitato Europeo di Normazione Protocollo Policloruro di vinile Coefficiente di tempo di risposta che indica la sensibilità che ha un erogatore sprinkler ad attivarsi quando è sottoposto ad un flusso termico Capacità portante-tenuta al fumo e gas caldi di combustione-isolamento termico di un elemento strutturale o di un prodotto da costruzione Velocità di rilascio del calore (Potenza termica rilasciata da un incendio) Tempo richiesto per l esodo Caratteristica posseduta da un prodotto da costruzione che, nella fase iniziale dell incendio, limita il passaggio di fumo Segnalazione Certificata di Inizio Attività Spazio Economico Europeo Velocità di incremento del fumo su un determinato materiale Anidride solforosa Focolare tipo Resistenza che un materiale combustibile oppone all ignizione e alla propagazione della fiamma sulla sua superficie Unione Europea Ente Nazionale Italiano di Unificazione (esso è stato riconosciuto, da ultimo, con il D.Lgs. 427/2000) Specificazione Tecnica emanata dal Comitato Europeo di Normazione che viene recepita dall Ente Nazionale Italiano di Unificazione Norma emanata dal Comitato Europeo di Normazione che viene recepita dall Ente Nazionale Italiano di Unificazione Caratteristica di un prodotto da costruzione che, in caso d incendio, limita l irraggiamento termico dei materiali adiacenti alla faccia non esposta 28

29 1 IL METODO DELL INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO ED IL QUADRO LEGISLATIVO DI RIFERIMENTO Il lettore, dopo la lettura di questo capitolo, sarà in grado di: conoscere gli obiettivi di sicurezza antincendio stabiliti dalle vigenti regole tecniche di prevenzione incendi; applicare la procedura del metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi. SOMMARIO: 1.1. La legislazione italiana nel settore della prevenzione incendi La valutazione del rischio incendio in un luogo di lavoro La valutazione del livello di sicurezza antincendio mediante gli approcci di natura prescrittiva e prestazionale L applicazione del metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi LA LEGISLAZIONE ITALIANA NEL SETTORE DELLA PREVENZIONE INCENDI Il crescente sviluppo tecnologico che si è registrato in questi ultimi anni nei sistemi produttivi adottati dalle aziende e la presenza di nuovi materiali immessi sul mercato hanno introdotto significativi cambiamenti nelle condizioni di sicurezza dei luoghi di lavoro. Nel campo della sicurezza antincendio, il Ministero dell Interno, tramite il Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile, ha il compito di emanare le regole tecniche contenenti le misure di prevenzione e di protezione contro gli incendi che devono essere rispettate nelle attività a rischio d incendio. In Italia, le procedure previste per la verifica delle condizioni di sicurezza antincendio in un attività a rischio sono state stabilite da diversi anni e, da ultimo, con il decreto del Presidente della Repubblica 01/08/2011 n. 151 e con il decreto del Ministro dell Interno 07/08/2012, nonché con il decreto legislativo 08/03/2006, n Il D.P.R. 151/2011 ha suddiviso le varie attività soggette ai controlli di prevenzione incendi, in relazione al livello del rischio incendio, alle loro dimensioni e complessità, nelle tre seguenti categorie A, B e C: nella categoria A sono comprese quelle dotate di una specifica regola tecnica di prevenzione incendi e connotate da una limitata complessità a causa delle ridotte dimensioni, affollamento o quantitativo di materiale combustibile presente; nella categoria B sono state inserite le attività già elencate nella categoria A che però hanno una maggiore complessità, nonché quelle sprovviste di una specifica regola tecnica di prevenzione incendi e che, comunque, sono caratterizzate nel complesso da un livello del rischio d incendio inferiore a quello della categoria C; nella categoria C sono indicate quelle attività ad elevata complessità indipendentemente se esse siano dotate o meno di una specifica regola tecnica di prevenzione incendi. Gli adempimenti a carico dei responsabili delle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi sono, pertanto, proporzionati in funzione della loro complessità e del connesso livello di rischio incendio; in particolare: a) per le attività elencate nella categoria A non è prevista la valutazione del progetto e per dare inizio all esercizio dell attività deve essere presentata, dal responsabile dell attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi, al Comando Provinciale dei Vigili 29

30 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento del Fuoco, la Segnalazione Certificata di Inizio Attività (SCIA) alla quale deve essere allegata tutta la documentazione indicata nel D.M. 07/08/2012; b) per le attività inserite nelle categorie B e C, occorre procedere preventivamente alla richiesta di valutazione del progetto al Comando e successivamente, dopo averne ottenuto l approvazione, può essere presentata la SCIA. Si ritiene, pertanto, opportuno evidenziare che il Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco effettua per le attività di categoria A e B, entro sessanta giorni dal ricevimento della SCIA, dei controlli a campione nell attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi mediante visite ispettive volte ad accertare il rispetto delle prescrizioni imposte e la sussistenza dei requisiti di sicurezza antincendio. Per le attività di categoria A e B, il Comando, in caso di esito positivo del sopralluogo e solamente a seguito di specifica richiesta del responsabile dell attività, rilascia il verbale della visita tecnica che, quindi, di fatto attesta che l attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi ha regolarmente adempiuto alle prescrizioni di prevenzione incendi e che per essa sussistono i requisiti di sicurezza antincendio. Per le attività di categoria C, i suddetti controlli sono sempre eseguiti e, se essi hanno esito positivo, il Comando rilascia il certificato di prevenzione incendi; pertanto, si sottolinea che, a seguito dell emanazione del D.P.R. 151/2011, il certificato di prevenzione incendi viene rilasciato dal Comando solamente nel caso che il responsabile dell attività, ad esempio, esercisca un azienda all interno della quale sia presente almeno un attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi di categoria C, mentre per quelle di categoria A e B, come precedentemente affermato, viene solamente rilasciato dal Comando, a seguito di esplicita richiesta scritta del responsabile dell attività, il verbale della visita tecnica eseguita. Si reputa opportuno rappresentare che l art. 28 della legge 09/08/2013 n. 98, che si applica ai procedimenti amministrativi relativi all avvio e all esercizio dell attività di impresa, ha previsto che la pubblica amministrazione, in caso di inosservanza del termine di conclusione del procedimento amministrativo, debba corrispondere al responsabile dell attività, a titolo di indennizzo per il mero ritardo, una somma pari a 30,00 per ogni giorno di ritardo con decorrenza dalla data di scadenza del termine del procedimento, che comunque complessivamente non può essere superiore a 2000,00. In tale circostanza, il responsabile dell attività deve però richiedere l indennizzo entro il termine perentorio di venti giorni dalla scadenza del termine di conclusione del procedimento. Si coglie l occasione per precisare che il certificato di prevenzione incendi attesta il rispetto nell attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi delle prescrizioni previste dalla normativa di prevenzione incendi e la sussistenza dei requisiti di sicurezza antincendio; esso non è più, pertanto, un autorizzazione ai fini antincendio all esercizio dell attività poiché si ribadisce che adesso è la ricevuta di avvenuta presentazione della SCIA rilasciata dal Comando, in base alla documentazione inoltrata dal responsabile dell attività ai sensi dell art. 4 comma 1 del D.P.R. 151/2011, che rappresenta il documento che consente il regolare avvio dell esercizio dell attività ai fini antincendio. Con l emanazione del D.P.R. 151/2011 e del D.M. 07/08/2012 è, quindi, aumentata la responsabilità di tutti i soggetti che, a vario titolo, intervengono (progettazione, realizzazione, asseverazione e certificazione) nel procedimento di prevenzione incendi afferente l attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi. Si coglie l occasione per rammentare che, in generale, l individuazione dei parametri e delle caratteristiche utilizzati per la progettazione degli impianti di protezione attiva antincendio, nonché la scelta dei valori che assumono le varie grandezze dalle quali dipende la determinazione le azioni di progetto per la valutazione della resistenza al fuoco delle strutture, sono a carico dei tecnici abilitati e dei professionisti antincendio, mentre al responsabile dell attività è fatto obbligo di mantenere, all interno dell attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi, le condizioni che hanno concorso all individuazione delle citate grandezze e parametri. Si rileva altresì che il D.P.R. 151/2011 ha introdotto due nuovi procedimenti di prevenzione incendi: il nulla osta di fattibilità, che i responsabili delle attività delle attività soggette ai 30

31 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento controlli di prevenzione incendi rientranti nelle categorie B e/o C possono richiedere al Comando, in caso di situazioni particolarmente complesse, per avere un parere preliminare, ai fini antincendio, sulla fattibilità dell opera che si vuole realizzare prima di presentare formalmente una richiesta di valutazione del progetto per l attività; in questo modo, sarà possibile conoscere sin dalle fasi preliminari, con certezza e congruo anticipo, l entità dei lavori da eseguire e, quindi, il responsabile dell attività potrà meglio orientare le proprie scelte; la verifica in corso d opera, che il responsabile dell attività può inoltrare al Comando per far eseguire una visita tecnica tesa a verificare, appunto, la rispondenza degli interventi di prevenzione incendi eseguiti e che sono stati prescritti dal Comando nell approvazione del progetto, durante la realizzazione dei lavori e prima dell effettivo esercizio dell attività e, pertanto, in anticipo alla presentazione della SCIA; in tale circostanza, potranno essere evitati spiacevoli futuri inconvenienti a lavori conclusi e durante l esercizio dell attività poiché il responsabile dell attività conoscerà in anticipo la correttezza delle opere già eseguite e, in caso di esito negativo, potrà facilmente rimediare quando esse non sono state ancora ultimate. Si pensi, ad esempio, al responsabile di un attività che stia realizzando importanti e costose opere di protezione dal fuoco delle strutture e/o un impianto di spegnimento automatico all interno dell azienda e nutra dei ragionevoli dubbi sulla correttezza delle opere eseguite dalle ditte installatrici e, di conseguenza, intenda preliminarmente conoscere, quando ancora il cantiere è aperto, se tali interventi siano stati eseguiti a regola d arte e, comunque, nel rispetto delle vigenti disposizioni legislative, onde evitare futuri possibili contenziosi con le ditte e ritardi nell avvio dell esercizio dell attività. Si coglie l occasione per indicare che qualora durante l esercizio debbano essere apportate delle modifiche all interno di un attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi, il responsabile dell attività per stabilire il corretto modo di agire deve affidarsi ad un tecnico abilitato o, ancor meglio, ad un professionista antincendio; infatti, ai sensi dell art. 4 comma 6 del D.P.R. 151/2011, si rendono necessarie delle apposite valutazioni tecniche per verificare, tenuto conto delle indicazioni contenute nell allegato IV al D.M. 07/08/2012, se le modifiche che si vogliono apportare nell attività siano rilevanti e comportino un aggravio delle preesistenti condizioni di sicurezza antincendio. Il responsabile dell attività deve prestare particolare attenzione poiché, in caso di attuazione nell attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi di una modifica rilevante ai fini della sicurezza antincendio senza che però siano state preventivamente effettuate le previste procedure, spesso si rischia di incorrere in sanzioni penali. Figura Schema procedurale degli adempimenti e relativa documentazione da produrre al Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco in presenza di modifiche rilevanti, ai fini della sicurezza antincendio, all interno di attività esistenti 31

32 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento Si ipotizzi, ad esempio, che si voglia installare sulla copertura di uno stabilimento, nel quale viene esercita un attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi di categoria B, dei pannelli fotovoltaici; in questo caso risulta necessario che venga preventivamente effettuata da un professionista antincendio un analisi del rischio incendio per verificare se tale realizzazione comporta un aggravio delle preesistenti condizioni di sicurezza antincendio. Si precisa che, in un attività esistente, in caso di modifiche che comportano un aggravio delle preesistenti condizioni di sicurezza antincendio, gli elaborati grafici relativi alla planimetria generale devono riguardare l intero complesso, mentre la restante documentazione progettuale potrà essere limitata alla sola parte oggetto degli interventi di modifica. Si specifica altresì che, qualora nell attività a rischio incendio sia stata eseguita una modifica che è stata valutata come rilevante ai fini della sicurezza antincendio, il responsabile dell attività non potrà più presentare al Comando l attestazione di rinnovo periodico di conformità antincendio in quanto potrebbe fare delle false dichiarazioni. Si rappresenta che in Appendice sono elencate le specifiche regole tecniche di prevenzione incendi che devono essere osservate nelle varie attività che sono soggette ai controlli di prevenzione incendi del Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco e, al riguardo, la loro preventiva conoscenza è particolarmente utile al responsabile dell attività; infatti, le varie misure di sicurezza antincendio in esse contenute dapprima dovranno essere previste nella richiesta al Comando di valutazione del progetto e, dopo aver eseguito i lavori approvati, dovrà essere presentata la SCIA. Si ripete che l agevole comprensione di tali norme tecniche risulta importante per il responsabile dell attività che voglia avviare l esercizio di una nuova attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi, o intenda procedere alla modifica di un attività esistente in quanto, dall esame dei contenuti dello specifico decreto ministeriale, si potrà conoscere in anticipo l entità dei lavori da realizzare e quantificare così le relative spese da sostenere. Si ritiene di dover sottolineare che le varie tipologie di stabilimenti industriali non hanno ancora una specifica regola tecnica di prevenzione incendi direttamente applicabile e, pertanto, per essi è il Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco che stabilisce i criteri generali di prevenzione incendi e le conseguenti misure di sicurezza antincendio da adottare nella specifica azienda in ossequio a quanto stabilito nell art. 15 del D.Lgs. 139/2006. Si ricorda che il responsabile dell attività è comunque tenuto anche ad osservare durante l esercizio dell attività le vigenti disposizioni in materia di sicurezza nei luoghi di lavoro contenute nel D.Lgs. 81/2008. Si reputa importante segnalare che recentemente è stato emanato il decreto del Ministro Interno 03/08/2015 «Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi, ai sensi dell articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006 n. 139» (pubblicato nel Supplemento Ordinario n. 51 alla Gazzetta Ufficiale - Serie Generale n. 192 del 20/08/2015), con il quale il legislatore ha ravvisato la necessità di semplificare e razionalizzare l attuale corpo normativo relativo alla prevenzione degli incendi attraverso l introduzione di un unico testo organico e sistematico di disposizioni che riguarda molte delle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi. Il D.M. 03/08/2015 rappresenta uno strumento flessibile che consente, dunque, di individuare le misure atte a contrastare efficacemente il rischio incendio, in particolare, per le seguenti attività elencate nell allegato I del D.P.R. 151/2011: 9, 14, 27 40, 42 47, 50 54, 56, 57, 63, 64, 66, 70, 71, 75 e 76; inoltre, le indicazioni fornite dal D.M. 03/08/2015 costituiscono un utile riferimento per la progettazione, realizzazione ed esercizio anche di quelle attività che non raggiungono i limiti previsti per essere assoggettate, ai sensi del D.P.R. 151/2011, ai controlli di prevenzione incendi da parte del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco. Si espone che, attualmente, il D.M. 03/08/2015 rappresenta la possibile alternativa ai seguenti decreti ministeriali che sono stati aggiornati: a) D.M. 30/11/1983 «Termini, definizioni generali e simboli grafici di prevenzione incendi e successive modificazioni»; 32

33 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento b) D.M. 31/03/2003 «Requisiti di reazione al fuoco dei materiali costituenti le condotte di distribuzione e ripresa dell aria degli impianti di condizionamento e ventilazione»; c) D.M. 03/11/2004 «Disposizioni relative all installazione ed alla manutenzione dei dispositivi per l apertura delle porte installate lungo le vie di esodo, relativamente alla sicurezza in caso di incendio»; d) D.M. 15/03/2005 «Requisiti di reazione al fuoco dei prodotti da costruzione installati in attività disciplinate da specifiche disposizioni tecniche di prevenzione incendi in base al sistema di classificazione europeo»; e) D.M. 15/09/2005 «Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per i vani degli impianti di sollevamento ubicati nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi»; f) D.M. 16/02/2007 «Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione»; g) D.M. 09/03/2007 «Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività soggette al controllo del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco»; h) D.M. 20/12/2012 «Regola tecnica di prevenzione incendi per gli impianti di protezione attiva contro gli incendi installati nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi»; i) D.M. 22/02/2006 «Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione e l esercizio di edifici e/o locali destinati ad uffici»; l) D.M. 09/04/1994 «Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la costruzione e l esercizio delle attività ricettive turistico-alberghiere»; m) D.M. 06/10/2003 «Approvazione della regola tecnica recante l aggiornamento delle disposizioni di prevenzione incendi per le attività ricettive turistico-alberghiere esistenti di cui al decreto 9 aprile 1994»; n) D.M. 14/07/2015 «Disposizioni di prevenzione incendi per le attività ricettive turisticoalberghiere con numero di posti letto superiore a 25 e fino a 50». è opportuno specificare che il responsabile dell attività non è tenuto a seguire le nuove disposizioni contenute nel D.M. 03/08/2015 poiché l applicazione delle prescrizioni indicate in tale decreto è volontaria. Si specifica che le regole tecniche verticali (RTV) contenute nella Sezione V dell allegato al D.M. 03/08/2015, che sono applicabili ad una specifica attività o ad ambiti di essa (ad esempio, il D.M. 08/06/2016 e il D.M. 09/08/2016 che rispettivamente si riferiscono agli uffici ed agli alberghi), contengono specifiche indicazioni complementari o sostitutive (esse possono riguardare le vie di esodo, gli impianti di protezione antincendio, ecc.) a quelle previste nella regola tecnica orizzontale (RTO) che può impiegarsi per tutte le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi. Si rappresenta altresì che le norme tecniche di prevenzione incendi contenute nel D.M. 03/08/2015 si possono applicare sia alle attività di nuova realizzazione sia, in caso di intervento, alle attività esistenti e in tale caso l applicazione sarà limitata alla parte interessata dall intervento, o all intera attività, a seconda che le misure di sicurezza antincendio esistenti nella restante parte, non interessata dall intervento, risultino a giudizio del professionista antincendio rispettivamente compatibili o incompatibili con la ristrutturazione o con l ampliamento da realizzare. 33

34 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento ESEMPIO 1.1 Adempimenti di prevenzione incendi, con relativa documentazione da produrre al Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco, che il responsabile dell attività di uno stabilimento per la lavorazione di materie plastiche deve attuare per esercire, ai fini antincendio, conformemente alle vigenti disposizioni legislative Un imprenditore intende realizzare uno stabilimento per la lavorazione di materie plastiche con superficie in pianta di circa 5000 m 2 e con quantità di merce in lavorazione di circa 7000 kg; è stato altresì previsto nell azienda un deposito del prodotto finito di superficie di 2000 m 2, con quantità media in giacenza di circa kg, che non comunica con il reparto di produzione in quanto si trova in un edificio isolato. Nello stabilimento e nel deposito lavoreranno complessivamente cinquanta persone mentre nell adiacente palazzina uffici svolgeranno la loro attività lavorativa venti persone. A servizio dell azienda vi sarà un impianto di produzione di calore, alimentato a metano ed avente potenzialità termica di 600 kw, un gruppo elettrogeno avente potenza elettrica di 250 kw e un contenitore distributore mobile di gasolio avente capacità di 9 m 3. In fase di progettazione, sono state anche previste ed approvate le seguenti misure di prevenzione incendi: realizzazione di un impianto di estinzione incendi ad idranti con protezione interna ed esterna; installazione di un impianto di rivelazione automatica d incendio e segnalazione di allarme incendio che utilizza rivelatori lineari di fumo; un sistema di evacuazione naturale di fumo e calore; compartimentazione antincendio con adeguato valore di resistenza al fuoco delle strutture. Nella descritta situazione, individuare gli adempimenti di prevenzione incendi, con la relativa documentazione che bisogna produrre al Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco da redigere nei modelli approvati con decreto del Direttore Centrale della Prevenzione e Sicurezza Tecnica del Ministero Interno n. 200 del 31/10/2012, che il responsabile dell attività dovrà attuare per poter esercire, ai fini antincendio, l attività soggetta ai controlli di prevenzione incendi conformemente alle vigenti disposizioni legislative. A. Individuazione delle attività che nello stabilimento risultano soggette ai controlli di prevenzione incendi Si rileva che all interno dello stabilimento vi sono le seguenti attività soggette ai controlli di prevenzione incendi che sono individuate con il relativo numero, sottoclasse e categoria: 1) 44.3.C (attività principale); 2) 44.2.C; 3) 74.2.B; 4) 49.1.A; 5) 13.1.A. 34

35 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento ESEMPIO 1.1 segue B. Procedimenti di prevenzione incendi che devono essere attuati dal responsabile dell attività 1) Per l attività principale 44.3.C e per quelle secondarie 44.2.C e 74.2B: richiesta di valutazione del progetto redigendo il modello PIN ; presentazione della SCIA redigendo il modello PIN ) Per le attività 49.1.A e 13.1.A: presentazione della SCIA redigendo il modello PIN Si precisa che il responsabile dell attività deve redigere la richiesta di valutazione del progetto indicando come attività principale 44.3.C e come secondarie solamente le due 44.2.C e 74.2.B (le restanti attività 49.1.A e 13.1.A non necessitano invece di approvazione del progetto in quanto sono, appunto, di categoria A); dopo aver ottenuto l approvazione del progetto ed eseguito i lavori in esso indicati, l imprenditore dovrà presentare al Comando la SCIA redigendo il modello PIN relativo a tutte e cinque le predette attività soggette ai controlli di prevenzione incendi ed allegando le varie pertinenti certificazioni e dichiarazioni rilasciate dai tecnici abilitati, professionisti antincendio e ditte installatrici. C. Certificazioni e dichiarazioni che devono essere consegnate al responsabile dell attività da tecnici abilitati e professionisti antincendio 1) Asseverazione ai fini della sicurezza antincendio: redazione del modello PIN ) Resistenza al fuoco delle strutture portanti e di separazione: redazione del modello PIN ) Elementi di chiusura e dispositivi di apertura delle porte resistenti al fuoco: redazione del modello PIN (si suggerisce al professionista antincendio di acquisire preventivamente la dichiarazione di corretta posa in opera redatta dalla ditta installatrice). D. Dichiarazioni che devono essere consegnate al responsabile dell attività dalle ditte installatrici a) dichiarazione di conformità dell impianto elettrico redatta sul modello contenuto nel D.M. 37/2008; b) dichiarazione di conformità dell impianto di riscaldamento redatta sul modello contenuto nel D.M. 37/2008; c) dichiarazione di conformità dell impianto di distribuzione ed utilizzazione del metano redatta sul modello contenuto nel D.M. 37/2008; d) dichiarazione di conformità dell impianto di rivelazione automatica d incendio e segnalazione allarme incendio redatta sul modello contenuto nel D.M. 37/2008; e) dichiarazione di conformità dell impianto di estinzione incendi ad idranti redatta sul modello contenuto nel D.M. 37/2008; f) dichiarazione di corretta installazione e funzionamento del sistema di evacuazione naturale di fumo e calore che deve essere redatta sul modello PIN poiché tale sistema non ricade nel campo di applicazione del D.M. 37/

36 Capitolo 1 - Il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ed il quadro legislativo di riferimento 1.2. LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO INCENDIO IN UN LUOGO DI LAVORO Indipendentemente dal fatto che un attività sia soggetta ai controlli di prevenzione incendi da parte del competente Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco, tutti i datori di lavoro devono svolgere una valutazione del rischio incendio al quale sono esposti i lavoratori dipendenti ai sensi del decreto legislativo 09/04/2008 n. 81 ed adottare nell azienda una efficace gestione della sicurezza antincendio. In Italia, fino al 1994, la redazione di un documento contenente la valutazione dei rischi era stata espressamente prevista solo per le attività a rischio di incidente rilevante (i cui provvedimenti legislativi, da ultimo il decreto legislativo 26/06/2015 n. 105, sono stati emanati a seguito di specifiche direttive comunitarie), mentre per le attività di tipo civile e comunque per le altre industriali o artigianali soggette al controllo dei Vigili del Fuoco, ma non regolate da specifiche regole tecniche, sono stati applicati i criteri generali di prevenzione incendi in conformità a quanto indicato dal D.Lgs. 139/2006. Con l emanazione del D.M. 07/08/2012, è stata nuovamente prescritta, per le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi da parte dei Vigili del Fuoco, l effettuazione nell attività di una valutazione del rischio incendio e l individuazione delle misure tecniche che si ritengono idonee a compensarlo (si tratta di un analisi di tipo qualitativo); in particolare, è necessario procedere alla: individuazione dei pericoli di incendio; descrizione delle condizioni ambientali; valutazione qualitativa del rischio incendio; compensazione del rischio incendio (strategia antincendio); gestione dell emergenza. Occorre rilevare che non sono state puntualmente indicate le modalità di effettuazione di tale valutazione, né come possa essere effettivamente stabilita l equivalenza tra le eventuali misure di sicurezza antincendio mancanti e quelle proposte dal responsabile dell attività; quindi, i criteri di accettabilità del rischio compensato possono scaturire da valutazioni soggettive e condurre, in casi particolari, all imposizione di misure di sicurezza differenti in situazioni similari (viene compromessa la credibilità del procedimento), con conseguente possibile disuniformità di applicazione dei criteri di prevenzione incendi nel territorio nazionale in contrasto con quanto stabilito dall art. 13 del D.Lgs. 139/2006. Il decreto del Ministro dell Interno 10/03/1998 rappresenta un punto di partenza di fondamentale importanza in quanto, per la prima volta in modo organico e schematico, vengono individuati gli elementi che devono essere presi in esame per la valutazione e classificazione del rischio di incendio in un luogo di lavoro. Inoltre, i contenuti del D.M. 10/03/1998, oltre a consentire al datore di lavoro di effettuare la valutazione del rischio incendio, possono essere utilizzati, relativamente alle attività soggette al controllo dei Vigili del Fuoco e non regolate da specifica normativa (depositi vari, stabilimenti industriali, ecc.), per eseguire la valutazione del rischio incendio appositamente richiesta dal D.M. 07/08/2012. Nel suddetto documento, il datore di lavoro, possibilmente con l ausilio di un professionista antincendio, deve procedere alla valutazione del livello di rischio di incendio nel luogo di lavoro, classificandolo basso, medio o elevato in relazione alle caratteristiche dei vari ambienti, delle sostanze ivi contenute, della possibilità di propagazione di un eventuale incendio e del fatto che esso possa anche coinvolgere le persone presenti all interno dell attività. Il procedimento per valutare il rischio incendio secondo il D.M. 10/03/1998 consiste in: identificazione dei pericoli; individuazione delle persone esposte al rischio; rimozione e/o sostituzione dei pericoli di incendio; classificazione degli ambienti a rischio di incendio; valutazione dell adeguatezza delle misure adottate; 36

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38 Capitolo 4 - La valutazione della temperatura all interno di un locale durante l incendio naturale 4.2. CALCOLO DELLA POTENZA TERMICA DISPERSA PER CONVEZIONE DURANTE UN INCENDIO La convezione è il trasferimento di energia termica che avviene con spostamento di materia tramite un fluido in movimento (ad esempio, un gas in moto che lambisce un corpo solido). Negli incendi la convezione rappresenta il modo principale con il quale l energia termica generata dal combustibile viene trasmessa all ambiente (alle strutture che delimitano il locale, all esterno tramite le aperture presenti, ecc.), specie nelle zone che si trovano lontano da quella dove si è originato l incendio, per mezzo del fumo e dei gas caldi che si liberano nella combustione Potenza termica trasmessa per convezione da una parete priva di aperture di un locale incendiato lambita esternamente da aria in quiete Nell ipotesi di sviluppo di un incendio all interno di un locale, qualora si voglia calcolare il valore della potenza termica trasmessa per convezione dalle pareti esterne verticali (prive di aperture) calde del locale (lato non esposto al fuoco), aventi altezza L, spessore δ, e valore costante della temperatura T p, all ambiente adiacente non incendiato nel quale l aria fredda, che è in quiete ed ha temperatura T a, le lambisce dal basso in alto, è necessario conoscere con sufficiente approssimazione il valore del coefficiente h di convezione in prossimità delle pareti dell aria calma. Il calcolo del coefficiente di convezione h non è semplice e viene effettuato attraverso relazioni empiriche, nelle quali sono contenuti determinati coefficienti adimensionali, desunte attraverso l effettuazione di numerose prove sperimentali. Inoltre, poiché all interno dello strato limite lo scambio termico avviene praticamente per conduzione e la temperatura varia da T p a T a, il valore del coefficiente di convezione dovrà essere necessariamente riferito ad un valore medio h medio ; è utile sapere che una corrente d aria avente velocità di 2 m/s e 35 m/s ha rispettivamente un valore del coefficiente di convezione di 10 e 75 W/(m 2 K). Poiché il fluido per mezzo del quale si propaga l energia termica è l aria, è necessario per essa conoscere alcune grandezze caratteristiche, che devono essere valutate in corrispondenza del valore medio T medio dei due predetti valori di temperatura ed alla pressione atmosferica, nonché definire le espressioni di alcuni coefficienti dimensionali; essi sono: calore specifico c p (kj/kg K), densità ρ (kg/m 3 ), conduttività termica λ (W/m K), viscosità dinamica μ (N s/m 2 ), viscosità cinematica ν = μ/ρ (m 2 /s) e diffusività termica a = λ/(ρ c p ) espressa in m 2 /s. Ad esempio, alla temperatura di 700 K, per l aria si hanno i seguenti valori: c p = 1,075 kj/(kg K); ρ = 0,503 kg/m 3 ; λ = 0,0523 W/(m K); μ = 3, N s/m 2 ; ν = 6, m 2 /s; a = 9, m 2 /s; numero di Reynolds: Re L = u L/ν (è il rapporto fra le forze d inerzia e viscose); numero di Prandtl: Pr = ν/a (è il rapporto fra la viscosità cinematica e la diffusività termica); numero di Grashof: Gr L = g β (T p T a ) L 3 /ν 2, con β = 1/T medio. Esso è il rapporto fra le forze di espansione termica e quelle viscose e gioca un ruolo importante nella convezione naturale così come il numero di Reynolds lo ha nella convezione forzata (in genere, per valori di Gr L > il regime è turbolento). Se il rapporto Gr/Re 2 è molto più grande di 1 allora il moto delle particelle all interno dello strato limite è in regime laminare (la velocità di avanzamento del fluido in ogni punto ha direzione costante), se il rapporto è prossimo ad 1 allora il regime è misto e, infine, se è molto più piccolo di 1 il regime è turbolento (tale regime viene favorito se dall esterno si impone un moto che aumenta la turbolenza del fluido; infatti, in questo caso alla predetta velocità di avanzamento se ne sovrappone un altra avente direzione ed intensità 146

39 Capitolo 4 - La valutazione della temperatura all interno di un locale durante l incendio naturale variabili); si precisa che nel regime laminare il moto delle particelle del fluido è continuo e regolare, mentre in quello turbolento risulta irregolare con continua formazione di vortici; numero di Rayleigh: Ra L = Pr Gr L ; numero di Nusselt: Nu L = h L/λ (è il rapporto fra il gradiente termico a ridosso della parete e quello fra la temperatura del fluido e della parete di dimensione L); numero di Fourier: F L = a t/l 2. Esso esprime il rapporto fra il tempo di osservazione e quello caratteristico di propagazione dell energia termica all interno di un corpo; numero di Biot: Bi = h δ/λ. Esso mette in relazione l efficienza del trasferimento del calore per convezione dall aria esterna alla parete con quello che per conduzione si propaga all interno della stessa; più precisamente, esso indica il rapporto fra il salto termico all esterno ed all interno di una parete durante il passaggio di energia termica. Il numero di Biot è importante nei transitori termici: per valori piccoli (Bi 0,1; ad esempio, i materiali metallici come l acciaio e l alluminio, avendo una conduttività termica elevata, in condizioni di incendio hanno valori di Bi < 0,1), la temperatura all interno di una parete è pressoché uguale a quella della superficie (in questo caso, la parete potrebbe essere considerata «termicamente sottile» e, al riguardo, si vedano le considerazioni svolte nei paragrafi e 4.4.1) e, quindi, la velocità di propagazione dell energia termica nella parete per conduzione è paragonabile a quella per convezione sulla superficie (in sostanza, viene raggiunto rapidamente l equilibrio termico e il gradiente di temperatura nella parete può essere trascurato; appare opportuno specificare che, in genere, le pareti degli edifici devono essere considerate «termicamente spesse»). Per valutare la potenza termica trasmessa per convezione dalla parete esterna calda all ambiente adiacente non incendiato, occorre preliminarmente calcolare il valore del coefficiente medio h medio di convezione; al riguardo, è necessario prima determinare il valore medio del numero di Nusselt Nu Lmedio che, a seguito dell effettuazione di numerose prove sperimentali, si ricava, nel caso in esame, con la seguente espressione: Nu 0,5 0,387 Ra 0,166 L L = 0,825 + (4.3) medio [1 + (0,492/Pr) 0,562 ] 0,296 Il valore del coefficiente h medio sarà allora pari a: λ h medio = Nu Lmedio (4.4) L dove il valore di h medio dell aria (fluido attraverso il quale si realizza lo scambio termico fra la parete calda e l ambiente adiacente) è espresso in W/(m 2 K), l altezza L della parete di scambio in m e la conduttività termica λ dell aria è espressa in W/(m K). Si ritiene utile indicare che nel modello d incendio numerico avanzato di riconosciuta affidabilità Fire Dynamics Simulator per determinare il valore del coefficiente h di convezione viene impiegata la seguente espressione: λ h = 0,037 Re L 0,8 Pr 0,333 L 147

40 Capitolo 4 - La valutazione della temperatura all interno di un locale durante l incendio naturale Infine, la potenza termica RHR cest trasmessa per convezione dalla parete esterna calda all ambiente adiacente, ad un determinato istante, vale: RHR cest = h medio A (T p T a ) (4.5) essendo: RHR cest la potenza termica, espressa in W, trasmessa per convezione dalle pareti del locale; T p la temperatura della parete, supposta uniforme, dal lato non esposto all incendio e che viene lambita dall aria calma, espressa in K; T a la temperatura dell aria presente nell ambiente adiacente a quello incendiato espressa in K; A la superficie della parete, espressa in m 2, avente altezza L. 148

41 Capitolo 4 - La valutazione della temperatura all interno di un locale durante l incendio naturale ESEMPIO 4.1 Potenza termica trasmessa per convezione da una parete priva di aperture di un locale incendiato lambita esternamente da aria in quiete Un incendio si sviluppa all interno di un locale che ha lunghezza 5 m, larghezza 4 m ed altezza L di 4 m. Calcolare il valore della potenza termica che si trasmette per convezione da una parete verticale, che si trova ad un determinato istante alla temperatura costante T p (lato non esposto al fuoco) di 707 K, all ambiente adiacente nel quale l aria fredda, che è in quiete ed ha una temperatura T a di 293 K, la lambisce dal basso verso l alto. Le caratteristiche dell aria saranno valutate alla pressione atmosferica e ad un valore medio di temperatura T medio pari a: T medio = ( )/2 = 500 K. In corrispondenza di tale valore di temperatura si ricava: c p = 1,03 kj/(kg K); ρ = 0,696 kg/m 3 ; λ = 0,04 W/(m K); μ = 2, N s/m 2 ; ν = 3, m 2 /s; a = 5, m 2 /s. Conseguentemente, si ottiene: numero di Prandtl: Pr = ν/a = 3, /5, = 0,68; numero di Grashof: Gr L = 9,8 (1/500) ( ) 4 3 /(3, ) 2 = 3, ; numero di Rayleigh: Ra L = 0,68 3, = 2, Pertanto, applicando l espressione 4.3, il numero medio di Nusselt sarà pari a: cioè: Nu 0,5 0,387 (2, ) 0,166 L = 0,825 + = 26,1 medio [1 + (0,492/0,68) 0,562 ] 0,296 Nu Lmedio = 681,3 Il valore del coefficiente medio h medio di convezione nel caso in esame vale: 0,04 h medio = 681,3 = 6,8 W/(m 2 K) 4 La potenza termica trasmessa per convezione dalla parete esterna calda all ambiente adiacente, a quel determinato istante, impiegando l espressione 4.5, vale: RHR cest = 6,8 4 5 ( ) = W Figura Planimetria del locale 149

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43 Capitolo 5 - La resistenza al fuoco degli elementi strutturali con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio dei sistemi di protezione attiva antincendio, accerti che gli elementi strutturali secondari abbiano un livello di prestazione II (pertanto, nel caso che venga adottata una soluzione progettuale alternativa, la capacità portante si deve mantenere quando essi sono sottoposti alla curva naturale d incendio per un intervallo di tempo pari al doppio di RSET e, comunque, non inferiore a 30 min a decorrere dall innesco della combustione). Il D.M. 03/08/2015 tratta anche le strutture vulnerabili in condizioni di incendio (tensostrutture, strutture pressostatiche, strutture strallate, membrane a doppia o semplice curvatura, coperture geodetiche, strutture in lega di alluminio, allestimenti temporanei in tubo e giunto, tunnel mobili, ecc.); tali strutture, che generalmente sono riconducibili a schemi isostatici, durante un incendio, a causa della rapida diminuzione del modulo di elasticità con il crescere della temperatura, possono presentare pericolosi problemi di instabilità. Ne consegue che il professionista antincendio deve porre molta attenzione nell attribuire il corretto livello di prestazione di resistenza al fuoco a tali strutture che, in genere, dovrebbe essere I o II; in ogni caso, il possesso di un livello superiore può essere dimostrato ricorrendo a soluzioni alternative che sono ammesse utilizzando il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio LA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA AL FUOCO DEGLI ELEMENTI STRUTTURALI L art. 16 del D.Lgs. 139/2006 ha riaffermato che i Comandi Provinciali dei Vigili del Fuoco, nell ambito dei procedimenti di prevenzione incendi, acquisiscono certificazioni e dichiarazioni rilasciati da enti, laboratori di prova autorizzati (si tratta di laboratori notificati alla Commissione UE che effettuano prove su prodotti aventi specifici requisiti di resistenza al fuoco, ai fini dell apposizione della marcatura CE, in riferimento al Regolamento dell Unione Europea n. 305 del 09/03/2011) o professionisti antincendio iscritti in appositi elenchi del Ministero dell Interno. Il D.M. 16/02/2007 e il D.M. 03/08/2015 hanno indicato che le prestazioni di resistenza al fuoco dei prodotti e degli elementi strutturali possono essere determinate in base ai risultati di: a) confronti con determinate tabelle; b) prove di resistenza al fuoco e di tenuta al fumo, nonché per la determinazione di altre caratteristiche; c) calcoli. Il professionista antincendio è allora chiamato a redigere la certificazione di resistenza al fuoco di un elemento strutturale avvalendosi di determinate tabelle, dei risultati di prove di laboratorio o eseguendo appropriati calcoli analitici. Si ricorda che per «elemento strutturale» si intende quella parte dell opera composta da uno o più prodotti che, anche se privi di specifiche caratteristiche di resistenza al fuoco, non appena assemblati costituiscono un sistema avente una determinata prestazione e, quindi, una precisa classe di resistenza al fuoco. Si fa anche notare che il D.M. 16/02/2007 si applica alle costruzioni per le quali è prescritto il requisito di resistenza al fuoco ai fini della sicurezza in caso d incendio e, pertanto, non solo alle costruzioni facenti parte di attività soggette ai controlli di prevenzione incendi; si rammenta che le disposizioni del D.M. 03/08/2015 si possono adottare in alternativa a quelle del D.M. 16/02/

44 Capitolo 5 - La resistenza al fuoco degli elementi strutturali con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio Modalità per la classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi strutturali in base a confronti con tabelle Il metodo tabellare permette al professionista antincendio di eseguire con semplicità e rapidità la classificazione di prodotti, o di singoli elementi strutturali, per i quali è richiesta la resistenza al fuoco solo con riferimento alla curva nominale standard temperatura-tempo; tale vincolo deriva dalla disponibilità di dati sperimentali che si hanno solamente in virtù di esperienze condotte su singole membrature esposte all azione termica della curva nominale d incendio standard. Le varie tabelle si diversificano non solo per la forma degli elementi strutturali (ad esempio, pilastri di forma rettangolare o circolare), ma anche per le condizioni di esposizione alla curva nominale d incendio standard (un lato per le solette e i solai, uno o due lati per le pareti, tre o quattro lati per le travi o i pilastri); in aggiunta, le diverse tabelle non riguardano gli elementi strutturali realizzati in acciaio, lega di alluminio e legno. è importante precisare che il D.M. 16/02/2007 e il D.M. 03/08/2015 hanno stabilito che altre tabelle di natura sperimentale o analitica, diverse da quelle in esso contenute, non possono essere impiegate per le valutazioni di resistenza al fuoco e, quindi, non devono essere utilizzate per la classificazione di prodotti e di elementi strutturali per i quali è prescritto il requisito di resistenza al fuoco ai fini della sicurezza in caso d incendio delle opere in cui sono inseriti; a tal proposito, è importante notare che, ad esempio, nelle attività a rischio d incendio non sono più utilizzabili, sia le tabelle previste nella Circ. M.I.S.A. 14/09/1961 n. 91, sia quelle contenute nell appendice A.1 della norma UNI 9502, nonché quelle indicate nella norma CNR del 28/12/1999 e quelle contenute nell Appendice B della norma UNI EN dalla N.B.1.1 alla N.B.5.2. I valori presenti nelle tabelle costituiscono il risultato di campagne sperimentali e di elaborazioni numeriche che si riferiscono alle tipologie costruttive e ai materiali di maggior impiego nelle attività a rischio d incendio; tali dati, pur essendo cautelativi, non consentono però di eseguire, sia estrapolazioni o interpolazioni tra gli stessi, sia modifiche delle condizioni di utilizzo (ad esempio, se ad un elemento strutturale portante deve attribuirsi una capacità portante R 45, qualora si voglia effettuare una valutazione mediante confronto con tabelle, occorre prudenzialmente riferirsi al valore R 60, in quanto non è permesso interpolare i valori compresi fra R 30 e R 60). Ne deriva che tali tabelle possono essere correttamente utilizzate solamente se il prodotto o l elemento strutturale, per il quale si vuole determinare il valore di resistenza al fuoco, è in esse precisamente individuato; ad esempio, in presenza di pilastri in calcestruzzo armato il valore della capacità portante R può essere ricavato dalla tabella 5.11 (essa coincide con quella che è riportata nell allegato D al D.M. 16/02/2007 e con quella S.2-45 dell allegato al D.M. 03/08/2015). 220

45 Capitolo 5 - La resistenza al fuoco degli elementi strutturali con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio Tabella Valori minimi, espressi in mm, del lato più piccolo b di pilastri in calcestruzzo armato a sezione rettangolare, ovvero del diametro di pilastri a sezione circolare, e della distanza a dall asse delle armature alla superficie esposta sufficienti a garantire, ai sensi del D.M. 16/02/2007 e del D.M. 03/08/2015, il requisito R per le classi di resistenza al fuoco indicate di pilastri esposti su uno o più lati Classe Esposto su più lati Esposto su un lato 30 b = 200 a = 30 b = 300 a = 25 b = 160 a = b = 250 a = 45 b = 350 a = 40 b = 160 a = b = 350 a = 50 b = 450 a = 40 b = 160 a = b = 350 a = 50 b = 450 a = 50 b = 180 a = b = 450 a = b = 230 a = 55 b = 300 a = 70 I valori di a devono essere non inferiori ai minimi stabiliti nelle vigenti norme tecniche per le costruzioni. In caso di armatura pre-tesa bisogna aumentare i valori di a di 15 mm. In presenza di intonaco i valori di b e a ne devono tenere conto nella seguente maniera: 10 mm di intonaco normale (intonaco tipo sabbia e cemento, sabbia cemento e calce, sabbia calce e gesso e simili caratterizzato da una massa volumica compresa tra 1000 e 1400 kg/m 3 ) equivalgono a 10 mm di calcestruzzo; 10 mm di intonaco protettivo antincendio (intonaco isolante tipo gesso, vermiculite o argilla espansa e cemento o gesso, perlite e gesso e simili caratterizzato da una massa volumica compresa tra 600 e 1000 kg/m 3 ) equivalgono a 20 mm di calcestruzzo. Per ricoprimenti di calcestruzzo superiori a 50 mm occorre prevedere un armatura diffusa aggiuntiva che assicuri la stabilità del ricoprimento. Si precisa che la tabella 5.11 può essere impiegata se sono rispettate le seguenti limitazioni (tale restrizione è dovuta alla maggiore snellezza dei pilastri ubicati all ultimo piano di strutture a telaio a nodi fissi rispetto a quelle posizionate ai piani inferiori): lunghezza effettiva del pilastro (da nodo a nodo) 6 m per i pilastri dei piani intermedi, ovvero 4,5 m per quelli dell ultimo piano; area A s complessiva di armatura A s 0,04 A c dell area A c efficace della sezione trasversale del pilastro. Qualora per un solaio si voglia verificare il possesso dei requisiti di tenuta E al fumo ed ai gas caldi e di isolamento termico I, deve essere accertata la presenza di uno strato pieno di spessore h di materiale isolante, non combustibile e con conduttività termica non superiore a quella del calcestruzzo, del quale una parte d di esso deve essere realizzata in calcestruzzo armato (quindi, attualmente, non è possibile effettuare una valutazione analitica del requisito E); nella tabella 5.12 sono riportati i valori minimi, espressi in cm, di h e d sufficienti a garantire i requisiti EI per le classi di resistenza al fuoco indicate, che sono stati anch essi tratti dall allegato D al D.M. 16/02/2007 e dalla tabella S.2-43 dell allegato al D.M. 03/08/2015. In linea generale, si rileva che le tabelle indicate nel punto S.2.15 dell allegato al D.M. 03/08/2015 sono praticamente coincidenti con quelle contenute nell allegato D al D.M. 16/02/2007; si precisa, però, che alcune tabelle presenti nel D.M. 03/08/2015, relative ad elementi strutturali separanti (pareti), prevedono anche il requisito M, di resistere all impatto causato da altri elementi, precisando che per conseguirlo è necessaria la presenza di 10 mm di intonaco su entrambe le facce. 221

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47 Capitolo 5 - La resistenza al fuoco degli elementi strutturali con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ESEMPIO 5.5 Verifica del valore della resistenza al fuoco degli elementi strutturali portanti in acciaio presenti in un edificio adibito ad uffici Valutare la capacità portante di una trave HEB 300 in acciaio laminato a caldo di grado S 355 presente nel solaio di un edificio adibito ad uffici, avente superficie di 3000 m 2 ed altezza di 16 m, al fine di verificare che essa abbia, conformemente alle prescrizioni imposte dal Comando Provinciale dei Vigili del Fuoco, un valore non inferiore a R 60. Un professionista antincendio iscritto negli elenchi del Ministero dell Interno previsti dal D.Lgs. 139/2006, in relazione alla geometria dell edificio, alle condizioni di vincolo e alla disposizione degli elementi strutturali, tenuto conto delle caratteristiche della trave, ha stabilito che nella sezione resistente di calcolo (sezione maggiormente sollecitata dall azione di progetto) dell elemento strutturale portante agisce un momento flettente M G dovuto alle azioni permanenti pari a 190 kn m ed uno M Q, dovuto ad un azione variabile, di 80 kn m. Per conseguire il valore di resistenza al fuoco previsto, si vuole proteggere la trave con un adeguato spessore di materiale isolante, che è costituito da pittura intumescente applicata con pennello in modo aderente sulla superficie esterna; il produttore, che è stato incaricato di fornire il materiale protettivo isolante, ha dato lo specifico rapporto di valutazione redatto conformemente alla norma UNI EN , al D.M. 16/02/2007 e al D.M. 03/08/2015. Si determini il valore dello spessore minimo del rivestimento protettivo reattivo isolante, che deve essere applicato sull elemento strutturale con le modalità esposte, per garantire un valore di capacità portante pari a R 60. Figura Sezione resistente di calcolo della trave HEB 300 che risulta esposta al fuoco su quattro lati e che viene protetta con un rivestimento isolante a base di pittura intumescente applicata con pennello in modo aderente sulla superficie esterna Si valuti altresì la capacità portante del pilastro dell edificio maggiormente sollecitato dall azione di progetto di sezione HEA 360 e privo di protezione dal fuoco, che è ubicato al piano terra ed ha altezza di 4 m (esso ha grado S 355 e si ipotizza che sia incastrato alla base ed incernierato in sommità), sul quale agisce, a seguito della combinazione eccezionale delle azioni di progetto, uno sforzo normale di compressione di 620 kn ed un momento flettente di 59 kn m. Per quanto concerne i vari procedimenti di verifica del valore di resistenza al fuoco posseduto da un elemento strutturale, si rimanda a quanto già affermato nell esempio 5.4. Nel seguito sarà effettuata, una valutazione analitica di resistenza al fuoco avvalendosi per la trave anche dei risultati ottenuti in una idonea prova sperimentale. 276

48 Capitolo 5 - La resistenza al fuoco degli elementi strutturali con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ESEMPIO 5.5 segue A) Valutazione analitica della capacità portante della trave HEB 300 Il D.M. 16/02/2007 e il D.M. 03/08/2015 hanno disposto che il metodo di calcolo da utilizzare per eseguire la valutazione analitica di resistenza al fuoco degli elementi strutturali di una costruzione di acciaio è quello descritto nell Eurocodice 3, recepito in Italia con la norma UNI EN , con le precisazioni relative ai parametri di sicurezza definiti a livello nazionale nel D.M. 31/07/2012. Si ritiene utile rappresentare che all interno dell edificio adibito ad uffici dovranno avere un valore di capacità portante di R 60 solamente gli elementi strutturali portanti principali; pertanto, per gli elementi strutturali secondari, si può limitare, ai sensi del punto 5 comma 6 dell allegato al D.M. 09/03/2007 e dei punti S e S dell allegato al D.M. 03/08/2015, il requisito di resistenza al fuoco alla classe 30 purché, a seguito di un loro eventuale crollo, siano verificate tutte le seguenti condizioni: non sia compromessa la capacità portante di altre parti della struttura, nonché l efficacia di elementi strutturali di compartimentazione e degli impianti di protezione attiva antincendio; non venga compromessa la sicurezza degli occupanti e dei soccorritori. Il calcolo della capacità portante dell elemento strutturale portante consiste nel determinare, lasciando costanti le azioni esterne di progetto applicate, il tempo di esposizione al fuoco in corrispondenza del quale la resistenza meccanica del materiale diminuisce fino a uguagliare il valore della sollecitazione prodotta dall azione di progetto. Figura Diagramma della tensione al variare della deformazione per l acciaio laminato a caldo S 355 per valori crescenti della temperatura Il calcolo sarà effettuato seguendo il procedimento descritto nella norma UNI EN che indica, appunto, un metodo analitico per accertare la capacità portante posseduta da un elemento strutturale in acciaio quando è sottoposto all azione termica dell incendio che viene rappresentata con una determinata curva temperatura-tempo (ad esempio, qualora si voglia attribuire un preciso valore della classe di resistenza al fuoco, si deve impiegare la curva nominale d incendio standard). Tale procedura di calcolo è fondata sulle seguenti ipotesi: la conduttività termica dell acciaio è infinita e, quindi, la temperatura all interno dell elemento strutturale è uniforme a qualsiasi istante quando, in realtà, a 400 C essa è pari a 40,7 W/(m K); bisogna anche notare che in una trave di acciaio non protetta dal fuoco possono prodursi, quando è sottoposta alla curva nominale d incendio standard, differenze di temperatura fra l anima e le ali di circa 100 C; il comportamento dell acciaio è descrivibile, a qualunque temperatura, come idealmente elastico-perfettamente plastico indefinito (si veda la fig. 5.31). 277

49 Capitolo 5 - La resistenza al fuoco degli elementi strutturali con il metodo dell ingegneria della sicurezza antincendio ESEMPIO 5.5 segue Figura Diagramma della tensione al variare della deformazione per un acciaio che manifesta un comportamento elastico-perfettamente plastico per valori crescenti della temperatura In considerazione dell elevato valore, sia del fattore di sezione dell elemento strutturale, sia della conduttività termica dell acciaio, può praticamente ritenersi uniforme la temperatura nella sezione; in tale circostanza, può eseguirsi, in modo semplificato, la verifica della capacità portante dell elemento nel dominio della temperatura e, a tal proposito, dovrà controllarsi in corrispondenza di quale tempo t, nella sezione resistente di calcolo della trave, la temperatura durante l incendio raggiunge il valore critico T cr al quale corrisponde la perdita di capacità portante conseguente all azione di progetto F fi,d (in sostanza, in corrispondenza della temperatura critica, la resistenza di progetto dell elemento strutturale in acciaio è uguale alla sollecitazione indotta dall azione di progetto in condizioni d incendio). Il calcolo della capacità portante può effettuarsi, pertanto, attraverso lo sviluppo dei tre seguenti punti: a) calcolo della variazione della temperatura T nell elemento strutturale in funzione del tempo di esposizione al fuoco; b) valutazione della riduzione della resistenza caratteristica f y di snervamento dell acciaio con la temperatura; c) determinazione della temperatura critica dell elemento strutturale in acciaio in relazione alla classe della sezione ed all azione di progetto su esso agente. Per calcolare, secondo quanto previsto al punto a), la variazione della temperatura T nell elemento strutturale di acciaio privo di protezione dal fuoco, in funzione del tempo t di esposizione all incendio, bisogna risolvere, per via incrementale, la seguente relazione indicata al punto della norma UNI EN : k sh A ΔT a (t) = q net Δt ρ a c a V dove: ΔT a, calcolato in C, indica l aumento di temperatura dell elemento strutturale di acciaio, privo di protezione dal fuoco, nell intervallo di tempo Δt di esposizione al fuoco espresso in s che, per un accuratezza numerica del risultato, deve essere inferiore a 5 s; q net = a c (T g T a ) + F ε a ε f σ [(T g + 273) 4 (T a + 273) 4 ], indica il flusso termico netto che agisce sulla superficie dell elemento strutturale espresso in W/m 2 (si veda anche il paragrafo 4.3); T g rappresenta il valore della temperatura, espressa in C, dei gas caldi di combustione in adiacenza all elemento strutturale esposto al tempo t di sviluppo dell incendio, espresso in s; 278

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51 Capitolo 6 - La produzione e la propagazione dei prodotti della combustione all interno degli edifici 6.7. VALUTAZIONE DEL TEMPO PRESUNTO DI ATTIVAZIONE DI UN EROGATORE SPRINKLER è possibile prevedere la variazione nel tempo t della temperatura T sprink, espressa in C, di un erogatore sprinkler che si trova immerso nei gas caldi del ceiling jet e, conseguentemente, poterne valutare in caso d incendio il presumibile tempo necessario per l attivazione con la seguente equazione: 0,5 dt sprink u jet (T jet T sprink ) = (6.10) dt R.T.I. Risolvendo l equazione ed agendo in modo iterativo, si ottiene: T sprink (t i+1 ) = T sprink (t i ) + [T jet (t i+1 ) T sprink (t i )] (1 e -1/τ ) + [T jet (t i+1 ) T jet (t i )] t (e -1/τ + 1/τ 1) (6.11) dove: R.T.I. è il coefficiente di tempo di risposta, espresso in m 0,5 s 0,5, che fornisce una misura della sensibilità dell erogatore al calore ed, in particolare, di quanto rapidamente la sua temperatura T sprink raggiunge quella di attivazione; in generale, un erogatore sprinkler è tanto più sensibile quanto più è di massa ridotta e, pertanto, è minore il suo valore di R.T.I.; T jet è la temperatura dei gas caldi del ceiling jet, espressa in C, valutata con l espressione 6.8; u jet è la velocità, espressa in m/s, dei gas caldi del ceiling jet calcolata con l espressione 6.9; τ = m c p /(h A) è la costante di tempo, espressa in s, dell erogatore sprinkler; le grandezze m, c p ed A si riferiscono alle caratteristiche dell erogatore (massa, calore specifico ed area investita dai gas caldi), mentre h è il coefficiente di convezione dei gas caldi che lo investono; a maggiori valori di τ corrispondono riscaldamenti più lenti dell erogatore. La costante di tempo τ si calcola sperimentalmente in laboratorio con l espressione: τ = R.T.I./u jet 0,5 Nella tabella 6.2 è riportato il campo di variazione dei valori del coefficiente di tempo di risposta degli erogatori sprinkler desunto dal documento BS PD Si ritiene opportuno segnalare che, in genere, nelle varie installazioni eseguite a regola d arte, un impianto di estinzione ad attivazione automatica che utilizza erogatori sprinkler si attiva quando la potenza termica rilasciata dall incendio nel locale assume valori non inferiori a 500 kw; al riguardo, una stima più precisa, nel caso di incendi aventi uno sviluppo non particolarmente rapido, può eseguirsi combinando le due espressioni di T jet indicate nel paragrafo 6.6 dalle quali si ricava la seguente relazione che fornisce il valore della potenza termica, espresso in kw, che deve essere rilasciato, nel caso in cui sia r/h > 0,18 (r ed H sono entrambe indicate in m), affinché un erogatore sprinkler raggiunga una determinata temperatura T n nominale di esercizio di attivazione espressa in C: RHR = 0,08 (T n T a ) 1,5 H 1,5 r Nelle suesposte ipotesi, si ottiene anche che, esprimendo la velocità u jet dei gas caldi nel ceiling jet in m/s, il tempo t a, valutato in s, necessario affinché un erogatore sprinkler, avente un 303

52 Capitolo 6 - La produzione e la propagazione dei prodotti della combustione all interno degli edifici coefficiente R.T.I. di tempo di risposta espresso in m 0,5 s 0,5, raggiunga la temperatura nominale di esercizio è pari a: R.T.I. T jet T a t a = log 0,5 e ( ) u jet T jet T n Tabella Valori del coefficiente R.T.I. di tempo di risposta degli erogatori sprinkler Sensibilità dell erogatore sprinkler Campo di variazione di R.T.I. (m 0,5 s 0,5 ) RISPOSTA RAPIDA 50 RISPOSTA SPECIALE > 50 e 80 RISPOSTA STANDARD A > 80 e 200 RISPOSTA STANDARD B > 200 e 350 Si coglie l occasione per rammentare al professionista antincendio di verificare che gli erogatori sprinkler siano idoneamente installati e posizionati anche il più vicino possibile alla copertura dei locali protetti (circa cm) in modo che, in caso di bisogno, possano rapidamente attivarsi. Infatti, la tempestività d intervento di un erogatore sprinkler può essere compromessa dalla presenza di barriere (ad esempio, travi sporgenti) che ostacolano e/o deviano la propagazione del flusso termico proveniente dalla zona incendiata e che lambisce il soffitto ed essere tale, in certi casi, di provocare l inutile attivazione di erogatori ubicati lontano dalla verticale passante per il focolaio d incendio; inoltre, deve controllarsi che non vi siano elementi in grado di impedire che il getto d acqua possa efficacemente raggiungere la base del combustibile che brucia. Infine, si segnala che gli erogatori sprinkler devono essere realizzati conformemente alla norma UNI EN ed essere dotati della marcatura CE. 304

53 Capitolo 6 - La produzione e la propagazione dei prodotti della combustione all interno degli edifici ESEMPIO 6.3 Tempo presunto di attivazione di un erogatore sprinkler e diminuzione nel tempo della potenza termica rilasciata dall incendio nell ambiente durante il suo funzionamento Un locale a copertura piana con temperatura ambiente di 20 C, avente lunghezza 60 m, larghezza 40 m ed altezza 6 m, è adibito a deposito di tessuti sintetici che sono posti su pallets incombustibili accatastate su file singole fino ad un altezza di impilamento pari a 3,4 m; il deposito, ai sensi della norma UNI EN 12845, in relazione alla categoria dei materiali combustibili, alla loro altezza di impilamento ed alla relativa configurazione, è classificato ad alto pericolo HHS3. Per la protezione antincendio del locale è stato regolarmente installato un impianto fisso di estinzione incendi costituito da un sistema automatico sprinkler in grado di produrre una densità di scarica δ di 25 mm/min di acqua, avente erogatori con una temperatura nominale di esercizio di 68 C ed un coefficiente R.T.I. di tempo di risposta di 90 m 0,5 s0,5 ; l area di copertura di ogni erogatore è pari a 9 m 2 e gli erogatori sono disposti in modo regolare, con le diramazioni ubicate a distanza reciproca di 3 m, in modo da formare maglie quadrate di lato 3 m. Si supponga che l incendio che può ragionevolmente verificarsi nel deposito, in relazione alla disposizione, massa e pezzatura del combustibile, abbia uno sviluppo caratterizzato da un tempo t a di crescita di 220 s; inoltre, si ipotizzi che la combustione inizi da un pallet il cui asse verticale interseca il soffitto in un punto in corrispondenza del quale la distanza radiale r dall erogatore sprinkler più vicino sia pari a 1,0 m. Nella situazione descritta, si valuti il tempo presumibile di attivazione dell erogatore sprinkler e la probabile variazione nel tempo della potenza termica rilasciata dall incendio nel locale durante il suo funzionamento, sia nel caso che l impianto sia stato progettato per controllare l incendio (norma UNI EN 12845), sia per estinguere completamente l incendio (norma NFPA 13). Figura Disposizione del combustibile e degli erogatori sprinkler nel deposito Il tempo presumibile dopo il quale l erogatore sprinkler, per primo interessato dall incendio, si attiverà può calcolarsi con la relazione 6.11 che indica, appunto, come varia nel tempo la sua temperatura T sprink (t) quando si trova immerso nei gas caldi del ceiling jet: T sprink (t i+1 ) = T sprink (t i ) + [T jet (t i+1 ) T sprink (t i )] (1 e -1/τ ) + [T jet (t i+1 ) T jet (t i )] t (e -1/τ + 1/τ 1) 305

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55 Capitolo 6 - La produzione e la propagazione dei prodotti della combustione all interno degli edifici LA PROTEZIONE DEGLI AMBIENTI DALL AZIONE DEL FUMO E DEI GAS DI COMBUSTIONE Uno degli obiettivi fondamentali che bisogna raggiungere in un attività a rischio d incendio è quello di assicurare un rapido e regolare esodo dell edificio in caso di emergenza mantenendo libere dal fumo e gas di combustione, con sufficiente margine di sicurezza, le vie di uscita almeno per il tempo necessario a completare l esodo ed evitare così che le persone siano sottoposte ad una dannosa esposizione. La protezione delle persone dall azione nociva dei prodotti della combustione può effettuarsi tramite la compartimentazione antincendio degli ambienti con idonee strutture che hanno lo scopo di contenere gli effetti dell incendio nel luogo di origine. In genere, vengono racchiuse in strutture resistenti al fuoco soprattutto le vie di esodo (scale, ecc.); al riguardo, occorre però rilevare che le porte resistenti al fuoco presenti nei percorsi di esodo, anche se munite di congegno di autochiusura, sono spesso mantenute in posizione di apertura (per guasti al dispositivo o per deplorevole scelta volontaria) e, pertanto, non sempre assolvono la funzione di separare gli ambienti a rischio. Inoltre, vengono spesso adottati i seguenti accorgimenti volti ad impedire la propagazione del fumo e dei gas di combustione al di fuori dell area di origine dell incendio: chiusura automatica delle aperture di comunicazione esistenti mediante elementi resistenti al fuoco azionati da impianti di rivelazione automatica di fumo; installazione di condotte di ventilazione munite di serrande tagliafuoco azionate direttamente da impianti di rivelazione automatica di fumo o dalla rottura di elementi termosensibili; realizzazione di impianti di estinzione ad attivazione automatica con il compito anche di tentare di abbattere il fumo originato dall incendio; creazione di adeguati valori di sovrappressione in determinati ambienti Gli evacuatori naturali di fumo e calore Un modo efficace di proteggere gli ambienti e le persone in essi presenti durante un incendio è basato nel confinamento del fumo e dei gas di combustione ad altezza superiore a quella media delle vie respiratorie. Tale obiettivo può conseguirsi se si riescono a smaltire i prodotti della combustione all esterno dell ambiente con una velocità almeno pari a quella con la quale essi vengono generati in modo che lo strato di fumo, che si ammette possa permanere nel soffitto, mantenga costante il suo spessore nel tempo (infatti, non sempre è possibile realizzare aperture di sfogo aventi superficie complessiva tale da permettere, a partire da un determinato istante, la completa evacuazione del fumo che si forma nei locali nella fase di crescita dell incendio). Tale azione può attuarsi, sia mediante la realizzazione di idonee aperture di sfogo posizionate nel soffitto di un locale (tale provvedimento è di diffuso utilizzo negli edifici monopiano di tipo industriale) che integrano l azione svolta dalle aperture di aerazione naturale ricavate nella parte superiore delle pareti, sia con l impiego di un apposito impianto di estrazione di fumo e gas di combustione. In entrambi i casi è, comunque, necessario rimuovere elevati quantitativi di fumo e gas caldi di combustione, per impedire che essi invadano gli ambienti mescolandosi con l aria fredda, in modo da assicurare che la parte inferiore del locale sia praticabile almeno per il tempo necessario per consentire alle persone di svolgere un ordinato e regolare esodo. Occorre evidenziare che fra i due provvedimenti descritti viene più diffusamente impiegata la realizzazione di adeguate ed idonee superfici di sfogo (evacuatori naturali di fumo e calore) ubicate prevalentemente nel soffitto dove tendono a salire naturalmente il fumo ed i gas caldi di combustione liberati dall incendio. 341

56 Capitolo 6 - La produzione e la propagazione dei prodotti della combustione all interno degli edifici I prodotti della combustione vengono così contenuti in volumi delimitati da cortine di contenimento incombustibili (esse costituiscono delle barriere che hanno anche lo scopo di prevenire o rallentare la propagazione orizzontale del fumo), o da idonee sporgenze presenti nella copertura del locale, di superficie del pavimento non eccessiva (in genere inferiore a 1600 m 2 ) per impedire che si diffondano negli ambienti adiacenti (realizzazione di compartimenti a soffitto); si specifica che è importante evitare l esecuzione di compartimenti a soffitto di elevate dimensioni in quanto essi consentirebbero al fumo di potersi espandere eccessivamente fino a raffreddarsi e, quindi, ricadere pericolosamente verso il basso. Figura Smaltimento del fumo da un locale attraverso un evacuatore naturale di fumo e calore Man mano che cresce lo spessore dello strato di fumo e gas di combustione nel soffitto tende ad aumentare la sua velocità di rimozione dal locale, a causa della differenza di pressione che si crea fra la parte superiore ed inferiore dello strato, ed a diminuire quella di generazione in quanto si riduce l altezza dal pavimento libera da fumo (si veda l espressione 6.14); bisogna notare che se il numero e la superficie degli evacuatori presenti nel locale è insufficiente si verifica un aumento dello spessore del fumo nel soffitto che può debordare dalle cortine di contenimento e fluire pericolosamente verso i compartimenti adiacenti. Per avere un efficace sistema di smaltimento, è importante che nella parte inferiore del locale, che deve rimanere libera dal fumo e gas di combustione (generalmente, in fase di progetto almeno la metà dell altezza del locale deve essere libera da fumo), siano presenti delle aperture di ventilazione (comprensive anche di porte e finestre), aventi complessivamente una superficie almeno doppia di quella delle aperture di sfogo ricavate nel soffitto, per consentire l immissione di un adeguato quantitativo di aria fresca. L apertura degli evacuatori naturali di fumo e calore deve avvenire, sia automaticamente, tramite un impianto di rivelazione automatica di fumo o con dispositivi termici individuali costituiti da elementi termosensibili, sia a distanza in modo manuale o automatico, consentendo l apertura contemporanea degli evacuatori posti nel compartimento interessato dall incendio. Si reputa opportuno far presente che i benefici derivanti dall apertura nella fase iniziale dell incendio degli evacuatori naturali di fumo e calore presenti in un locale chiuso sono maggiori dei rischi conseguenti ad un possibile miglioramento delle condizioni di sviluppo della combustione nell ambiente; infatti, gli edifici industriali, dove vengono usualmente installati gli evacuatori naturali di fumo e calore, hanno volumi elevati e, quindi, nella fase di ignizione e di crescita dell incendio è già presente nell ambiente una sufficiente massa di ossigeno in grado di sostenere efficacemente la combustione (si vedano le considerazioni svolte nel paragrafo 2.7.2). 342

57 Capitolo 6 - La produzione e la propagazione dei prodotti della combustione all interno degli edifici In sostanza, nella fase iniziale della combustione non si hanno significative modificazioni nello sviluppo dell incendio a causa dell afflusso di aria fresca nel locale derivante dall apertura degli evacuatori naturali di fumo e calore. In definitiva, i risultati che si raggiungono in un edificio con l installazione degli evacuatori naturali di fumo e calore sono: diminuzione della quantità di fumo e gas di combustione presente nell ambiente ed il loro confinamento ad un altezza dal pavimento tale da consentire la possibilità di movimento, l individuazione delle vie d esodo e, quindi, la rapida ed ordinata evacuazione delle persone presenti; protezione degli elementi strutturali e dei beni dall azione termica del fumo e dei gas caldi di combustione, con conseguente riduzione del rischi di collasso strutturale degli edifici a causa anche del ritardato, o impedito, raggiungimento della fase di incendio pienamente sviluppato (viene ostacolata la formazione del flashover); si ricorda, al riguardo, che il D.M. 09/03/2007 nella valutazione del carico d incendio specifico di progetto prevede, in caso di installazione di un sistema di evacuazione automatica di fumo e calore, l utilizzo di un coefficiente δ n3 di riduzione pari a 0,90 e, parimenti, anche il D.M. 03/08/2015 individua un coefficiente δ n8 pari a 0,90 nel caso che tale sistema di controllo di fumo e calore sia realizzato con un livello di prestazione III; agevole intervento delle squadre di soccorso e miglioramento dell azione di contrasto all incendio. Si ritiene di dover specificare che il livello II di prestazione della strategia di controllo di fumi e calore prevista nel punto S.8.2 dell allegato al D.M. 03/08/2015 è riferibile all attenuazione degli effetti dell incendio sui soccorritori, mentre il livello III garantisce, oltre alla salvaguardia delle squadre di soccorso, anche la tutela degli occupanti e la limitazione della propagazione degli effetti dell incendio al solo compartimento antincendio inizialmente interessato. Infine, gli evacuatori naturali di fumo e calore devono essere sottoposti a regolare manutenzione con periodicità almeno annuale (si vedano anche le disposizioni contenute nel D.M. 20/12/2012, nella norma UNI e nel capitolo S.5 dell allegato al D.M. 03/08/2015) La progettazione dei sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore secondo la norma UNI La progettazione e installazione dei sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore potrebbero essere effettuate con un procedimento analitico mediante l ausilio di idonei modelli di calcolo che impiegano espressioni del tipo di quelle precedentemente esposte (ad esempio, un possibile procedimento è indicato nel rapporto informativo europeo CR redatto dal Comitato Europeo di Normazione); si ricorda che gli evacuatori naturali di fumo e calore devono essere conformi alla norma UNI EN ed avere la marcatura CE, nonché la classificazione di resistenza al fuoco prevista al punto A.7.7 dell allegato A al D.M. 16/02/2007 e nel punto S dell allegato al D.M. 03/08/2015. Attualmente, in Italia, viene diffusamente impiegato, soprattutto per motivi di semplicità, un approccio di tipo parametrico che, mediante l esecuzione di semplici calcoli, consente di considerare l influenza che le varie grandezze hanno nella realizzazione di tale misura di protezione attiva antincendio. La norma UNI prevede che un incendio si trovi nella fase stazionaria e indica che la superficie utile totale di apertura degli evacuatori naturali di fumo e calore (SUT) è la somma di tutte le singole superfici utili A a dei vari evacuatori installati nel locale; essa è funzione della velocità di propagazione dell incendio, dell altezza Y dal pavimento che deve essere mantenuta libera da fumo e gas di combustione, dell altezza h del locale e della durata convenzionale di sviluppo dell incendio. 343

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59 8 LA VISIBILITÀ NELLE VIE DI ESODO DURANTE L INCENDIO Il lettore, dopo la lettura di questo capitolo, sarà in grado di: conoscere le caratteristiche che deve avere un impianto di illuminazione di sicurezza; determinare la riduzione della visibilità delle segnalazioni di esodo che si verifica lungo le vie di fuga durante un incendio a causa della presenza di fumo. SOMMARIO: 8.1. Gli impianti di illuminazione di sicurezza Valori di illuminamento previsti nelle vie di esodo La visibilità degli oggetti in presenza di fumo La riduzione della visibilità causata dalla presenza di fumo GLI IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE DI SICUREZZA Una corretta progettazione ed installazione di un impianto di illuminazione di sicurezza concorre a creare, attraverso una buona visione delle vie di esodo e della relativa segnaletica, le migliori condizioni di sicurezza per le persone che devono evacuare un edificio interessato da un incendio; l importanza di tale impianto è resa evidente nella seguente situazione. Una persona dorme nella stanza di un albergo (attività a rischio d incendio usualmente frequentata da visitatori occasionali) e viene bruscamente svegliata dal suono di un dispositivo otticoacustico di allarme azionato da un impianto di rivelazione automatica di fumo; ne consegue che durante l esodo dall edificio essa troverà un incendio che è già in fase di sviluppo e, quindi, sarà costretta a percorrere le vie di fuga, che saranno presumibilmente invase dal fumo, seguendo le specifiche segnalazioni di esodo esistenti. Nel caso che la segnaletica di sicurezza sia assente, o non facilmente riconoscibile e/o individuabile per l inefficacia dell impianto di illuminazione esistente, la persona non saprà, quindi, in quale direzione muoversi ed avrà grosse difficoltà a porsi autonomamente in salvo e probabilmente sarà costretta a rimanere chiusa in camera (è molto pericoloso fuggire da un locale incendiato prendendo una direzione casuale e non conosciuta) sperando nel rapido intervento dei soccorritori. Le principali funzioni di un impianto di illuminazione di sicurezza possono così riassumersi: 1. illuminare con adeguati valori dell illuminamento, in qualunque situazione, le vie di esodo, gli spazi calmi e le uscite di emergenza per consentire alle persone di dirigersi rapidamente e regolarmente verso le uscite dell edificio senza urtare ostacoli ed in modo da poter individuare e riconoscere agevolmente le varie segnalazioni, nonché gli eventuali cambiamenti di direzione e/o di livello presenti lungo il percorso; inoltre, in tale circostanza aumenta la velocità di esodo e, conseguentemente, diminuisce il tempo di esposizione di una persona all azione nociva del fumo e dei gas di combustione; 2. permettere la rapida localizzazione ed il conseguente immediato utilizzo dei dispositivi e delle attrezzature previste per la lotta contro l incendio; in questo modo, oltre a consentire nelle zone a rischio un accesso più sicuro, risulta più agevole l intervento dei soccorritori e, quindi, aumenta la probabilità per le persone di essere salvate. Un impianto di illuminazione di sicurezza deve poter funzionare automaticamente ed immediatamente per un tempo sufficiente e comunque non inferiore a 60 min al mancare dell energia elettrica di rete; è altresì importante che esso venga alimentato con cavi resistenti al fuoco, a basso sviluppo di fumi e gas tossici e corrosivi, che nel loro percorso dovrebbero attraversare ambienti con limitato rischio d incendio. 435

60 Capitolo 8 - La visibilità nelle vie di esodo durante l incendio Le sorgenti luminose sono generalmente costituite da una lampada e da un apparecchio illuminante. La lampada è preposta alla conversione dell energia elettrica in flusso luminoso, mentre l apparecchio illuminante ha la funzione di distribuire il flusso nell ambiente in maniera opportuna e di proteggere la lampada stessa (l apparecchio illuminante deve avere un grado di protezione adeguato all ambiente di installazione). In una lampada ad incandescenza il filamento metallico è portato ad altissima temperatura ( C) per effetto Joule e questo determina l emissione di energia luminosa. In una lampada a scarica di gas l emissione di luce è prodotta dall eccitazione degli atomi di uno o più gas presenti all interno del tubo che può trovarsi ad alta o a bassa pressione; in pratica, le lampade ad incandescenza emettono per temperatura, mentre quelle a scarica di gas per luminescenza. Le lampade fluorescenti (rientrano nella famiglia delle lampade a scarica di gas) hanno una vita media (circa 8000 h) superiore a quella delle lampade ad incandescenza (circa 1000 h) ed una efficienza luminosa media di circa 70 lm/w (per le lampade ad incandescenza tale valore è di circa 15 lm/w); le lampade fluorescenti vengono frequentemente installate negli impianti di illuminazione di sicurezza a servizio di attività a rischio d incendio. Durante il funzionamento di una lampada si produce una diminuzione del flusso luminoso che raggiunge una determinata superficie dovuto, sia al decadimento del flusso emesso per effetto dell invecchiamento, sia alla riduzione del rendimento luminoso degli apparecchi di illuminazione a causa dell insudiciamento delle ottiche e del deperimento dei riflettori; pertanto, negli impianti di illuminazione di sicurezza occorre valutare un fattore globale di decadimento del flusso luminoso (può ritenersi mediamente che nelle lampade fluorescenti compatte il decadimento totale del flusso luminoso sia circa il 25% del valore iniziale) di cui bisogna tener conto in fase di progettazione. Negli impianti di illuminazione di sicurezza è altresì importante una oculata scelta del tipo di sorgente luminosa da utilizzare per ottenere il valore dell illuminamento delle superfici imposto dalle vigenti disposizioni legislative; in particolare, sarebbe opportuno impiegare lampade che hanno curve di emissione con prevalenza alle lunghezze d onda che sono poco attenuate dal fumo, in considerazione che esso sarà presumibilmente presente nelle vie di esodo di un edificio nel quale si è verificato un incendio (si veda il paragrafo 8.4). Si segnala che la norma CEI EN specifica le prescrizioni che devono osservare gli apparecchi di illuminazione di emergenza. All interno di un edificio, gli apparecchi di illuminazione collegati all impianto di illuminazione di sicurezza, oltre che negli ambienti espressamente individuati da specifiche norme (ad esempio, nel locale dove viene ubicata la centrale di controllo e segnalazione di un impianto di rivelazione automatica d incendio), devono essere almeno ubicati: lungo le vie di esodo ed in prossimità di ogni uscita di emergenza; sopra le porte di uscita dei locali che immettono in una via di esodo; nei punti di intersezione dei corridoi ed, in genere, ad ogni cambiamento di direzione di un percorso di esodo; in vicinanza delle scale o ad ogni altro cambiamento di livello del pavimento; in corrispondenza della segnaletica di sicurezza delle vie di esodo non realizzata con pannelli retroilluminati (semplici cartelli segnalatori riflettenti); in prossimità di dispositivi e/o attrezzature utilizzati per scopi antincendio (estintori, naspi, idranti, punti di segnalazione manuale di allarme, ecc.). 436

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62 Capitolo 8 - La visibilità nelle vie di esodo durante l incendio ESEMPIO 8.1 Riduzione della visibilità e del valore di illuminamento in una via di esodo causata dal fumo liberato da un incendio che si verifica in una stanza di albergo Un incendio si produce durante la notte all interno di una stanza di albergo (le aperture di ventilazione presenti nel momento in cui ha inizio la combustione sono tutte chiuse), avente lunghezza di 5,8 m, larghezza di 5 m ed altezza h di 3,3 m, e coinvolge una poltrona imbottita di massa 20 kg (essa è essenzialmente costituita da schiuma poliuretanica per la quale viene assunto un valore del potere calorifico H pari a kj/kg ed un fattore di partecipazione alla combustione pari a 1); si ipotizza che nei primi minuti di sviluppo, la combustione è caratterizzata da un tempo t a caratteristico di crescita di 280 s. Figura Planimetria del piano dell albergo nel quale si è prodotto l incendio Il fumo, attraverso la porta lasciata aperta, che è larga 0,90 m ed alta 2,20 m, invade quasi completamente il corridoio adiacente (le varie aperture di comunicazione con altri ambienti si suppone che siano chiuse), che è lungo 15 m, largo 2,2 m ed alto 3,3 m, nel quale è presente un pannello riflettente non retroilluminato; tale segnalazione di esodo indica la presenza di una uscita di emergenza ed è resa visibile da una lampada fluorescente che è installata nella parete ad 1 m dal soffitto in prossimità della porta resistente al fuoco di accesso ad una scala d esodo protetta. Una persona, che si sveglia immediatamente sentendo il suono emesso dai dispositivi acustici di allarme azionati dall impianto di rivelazione automatica di fumo, si dirige verso la vicina scala d esodo protetta; nello scenario d incendio di progetto descritto, si effettui la stima, dopo un tempo t di 1,5 min dall inizio dell incendio, della distanza fino alla quale è visibile il predetto pannello, nonché si valuti la diminuzione percentuale dei valori di illuminamento causata dalla presenza dei prodotti della combustione. 454