L approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio

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1 L approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio 7.1 Riferimenti normativi sull'approccio ingegneristico 7.2 Metodologia su cui si basa l'approccio ingegneristico Competente è colui che ha commesso, in un campo ristretto, tutti gli errori che si possono fare. Niels Bohr Nobel 1922 Ing. Enrico Cinalli - CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 1

2 L INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO - PREMESSE L ingegneria della sicurezza antincendio è una disciplina complessa, che affronta con metodi scientifici il problema della scelta delle misure di sicurezza più adeguate e finalizzate alla protezione delle persone, dei beni e dell'ambiente dagli effetti dell incendio. Essa è stata definita per la prima volta in modo ufficiale con il documento ISO (International Standard Organization) TR (Fire Safety Engineering). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 2

3 L INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO - SINONIMI È possibile trovare terminologie diverse nei vari documenti. Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Ingegneria della sicurezza antincendio Metodo prestazionale Fire Safety Engineering (FSE) Progettazione antincendio prestazionale Approccio ingegneristico Approccio Performance Based Approccio prestazionale Progettazione prestazionale ecc. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 3

4 La definizione della ISO TR La metodologia prestazionale (perfomance-based design) è definita dal documento ISO/TR come: L applicazione di principi ingegneristici, di regole e di giudizi esperti basati sulla valutazione scientifica del fenomeno della combustione, degli effetti dell incendio e del comportamento umano, finalizzati alla tutela della vita umana, alla protezione dei beni e dell ambiente, alla quantificazione dei rischi d incendio e dei relativi effetti nonché alla valutazione analitica delle misure di protezione ottimali, necessarie a limitare, entro livelli prestabiliti, le conseguenze dell incendio. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 4

5 La definizione del «Codice» (D.M. 3 agosto 2015) Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 5

6 Sempre nel «Codice» (D.M. 3 agosto 2015) Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 6

8 Riassumendo: Le soluzioni progettuali del «Codice» (D.M ) Soluzioni CONFORMI Soluzioni ALTERNATIVE Soluzioni IN DEROGA Il progettista NON E OBBILGATO a fornire ulteriori valutazioni tecniche per dimostrare il raggiungimento del livello di prestazione. Il progettista E TENUTO A DIMOSTRARE il raggiungimento del livello di prestazione. L impiego di soluzioni alternative è ammesso solo per attività con valutazione del progetto - par. G.2.6 (metodi ordinari). Solo se non è possibile applicare soluzioni conformi o alternative. Il progettista E TENUTO A DIMOSTRARE il raggiungimento del livello di prestazione secondo i metodi del par. G.2.7 (metodi avanzati). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 8

13 ISO TR Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 13

14 Obiettivi della sicurezza in caso di incendio Il requisito n.2 ( sicurezza in caso di incendio ) della Direttiva 89/106/CEE (detta anche Direttiva prodotti da costruzione ) prevede che le costruzioni devono essere progettate e costruite in modo tale che, nel caso di sviluppo di un incendio: Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 14

15 La progettazione secondo il «Codice» (D.M ) Par. G.1.5 Progettazione antincendio di attività normata Applicazione della Regola Tecnica Verticale Progettazione antincendio di attività non normata VALUTAZIONE DEL RISCHIO DI INCENDIO Applicazione o attribuzione livelli di prestazione alle misure antincendio Attribuzione dei livelli di prestazione alle misure antincendio Selezione delle SOLUZIONI CONFORMI Selezione delle SOLUZIONI ALTERNATIVE Selezione delle SOLUZIONI CONFORMI Selezione delle SOLUZIONI ALTERNATIVE Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 15

16 Approccio Prescrittivo vs Approccio ingegneristico Analisi con incendi nominali La valutazione del rischio è effettuata dal legislatore Le norme impongono il rispetto di requisiti minimi di sicurezza attraverso l adozione di specifiche misure prescrittive Nell approccio tradizionale i calcoli (utilizzati nell approccio ingegneristico» sono sostituiti dal Legislatore da valutazioni convenzionali, che si adattano genericamente (a vantaggio della sicurezza) a varie tipologie di attività senza particolari distinzioni. Analisi con incendi naturali La valutazione del rischio è effettuata dal progettista Non sono imposte a priori specifiche misure da adottare ma il progettista, a seguito della valutazione del rischio, definisce lo scopo e l obiettivo da conseguire individuando e quantificando il livello di prestazione necessario. L effetto di ogni misura viene quantificato e valutato con l uso di modelli di calcolo validati al fine di verificare che le misure adottate soddisfano il livello di prestazione individuato per lo specifico obiettivo da conseguire (soglie di temperatura, visibilità, altezza dello strato libero da fumo, ecc. ). Nota: Il metodo quantitativo dell approccio ingegneristico non deve necessariamente riguardare tutti gli aspetti antincendio ma può riferirsi anche e solo alla problematica dell evacuazione delle persone, oppure all estrazione dei fumi e gas caldi, oppure alla sicurezza strutturale anche se occorre valutare che la rispondenza di uno specifico aspetto sia «compatibile» con gli altri. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 16

17 Approccio Prescrittivo vs Approccio ingegneristico Semplice da utilizzare (sia per i progettisti che per i verificatori) Possono avere, (soprattutto per opere complesse, innovative, edifici storici, ecc.) notevoli vincoli e limitazioni Possono, in alcuni casi, comportare maggiori costi di adeguamento e/o realizzazione delle opere Contenuti oneri di progettazione Richiedono maggiori competenze (sia per i progettisti che per i verificatori) L analisi è più mirata, consente di ottenere risultati più aderenti alla realtà consentendo di superare i vincoli e limitazioni talvolta imposti dalla norma prescrittiva. Possono, in alcuni casi, comportare minori costi di adeguamento e/o realizzazione delle opere Maggiori oneri per la progettazione Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 17

18 Approccio Prescrittivo vs Approccio ingegneristico Riassumendo A differenza delle norme prescrittive che si basano su un approccio storico - empirico (vantaggi di semplicità ma scarsa flessibilità), la F.S.E. si fonda su un approccio di tipo scientifico - predittivo. Si utilizzano modelli di calcolo valutando i risultati rispetto a soglie prestazionali (temperatura, visibilità,...) per vari scenari. Per ogni misura si può quantificare l effetto, con un maggiore controllo del rapporto rischi/misure di sicurezza. Le soluzioni sono fondate su valutazioni scientifiche dell incendio e del comportamento umano, con riferimento a obiettivi prefissati. Si può utilizzare sia in fase di pre-flashover (salvaguardia della vita umana) sia di post-flashover (stabilità strutturale). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 18

19 In Italia la metodologia prestazionale è stata introdotta sostanzialmente con i seguenti due decreti: 1. D.M. 9 maggio 2007 (Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio) Lettera Circolare n del (Direzione centrale per la prevenzione e la sicurezza tecnica primi indirizzi applicativi al D.M. 9 maggio 2007) Lettera Circolare prot. n. DCPST/427 del 31 marzo 2008 (Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Trasmissione delle linee guida per l approvazione dei progetti e della scheda rilevamento dati predisposte dall Osservatorio). 2. D.M. 3 agosto 2015 («Codice di prevenzione incendi») (Sezione M Metodologia per l ingegneria della sicurezza antincendio) Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 19

20 Campi di possibile applicazione dei due decreti per la progettazione con la F.S.E. 1. D.M. 9 maggio 2007 nel caso di attività non regolate da specifiche disposizioni antincendio (in alternativa al D.M. 10 marzo 1998) in caso di deroga (si ricorda che la procedura di deroga è attuabile anche per attività non soggette, purché dotate di specifiche regole tecniche di prevenzione incendi) 2. D.M. 3 agosto 2015 («Codice di prevenzione incendi») Att. 9, 14, 27 40, 42 47, 50 54, 56 57, 63 64, 68 (alberghi), 70, 71 (uffici), 75 (ma, per ora non alle autorimesse), 76 di cui al D.P.R. 151/2011 (Cioè in pratica a: Officine ; Impianti ; Stabilimenti ; Laboratori ; Depositi ; Falegnamerie; Attività industriali e artigianali. che non sono regolate da specifiche disposizioni antincendio) in entrambi i casi a firma di «Professionista Antincendio» Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 20

21 1. D.M. 9 maggio 2007 Il decreto 9 maggio 2007 ( direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio ), emanato a brevissima distanza temporale dagli altri due rilevanti decreti riguardanti la resistenza al fuoco (DM 16 febbraio 2007 e DM 9 marzo 2007), segna indubbiamente un passo epocale nell attività nazionale di prevenzione degli incendi. Esso introduce, per la prima volta in Italia, il cosiddetto approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio delineando aspetti completamente nuovi rispetto al vecchio metodo di tipo prescrittivo, fino ad allora adottato dal legislatore. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 21

22 1. D.M. 9 maggio 2007 Struttura del decreto D.M. 9 maggio articoli: stabiliscono le procedure per adottare l approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio art. 1: Oggetto art. 2: Campo di applicazione art. 3: Domanda parere di conformità sul progetto art. 4: Domanda di deroga art. 5: Dichiarazione di inizio attività art. 6: Sistema gestione sicurezza antincendio art. 7: Osservatorio per l approccio ingegneristico art. 8: Disposizioni finali 1 allegato tecnico: suddiviso in cinque punti che indicano il processo di valutazione e progettazione nell ambito dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio (FSE) 1. Definizioni 2. Generalità 3. Analisi Preliminare (I FASE) 4. Analisi Quantitativa (II FASE) 5. Sistema di Gestione della Sicurezza Antincendio (SGSA) Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 22

23 1. D.M. 9 maggio 2007 L articolo 1 indica gli obiettivi generali che il testo regolamentare si prefigge ovvero quelli connessi alla definizione degli aspetti procedurali, ai criteri di valutazione del rischio e alla progettazione delle conseguenti misure compensative attraverso le metodologie offerte dalla Fire Engineering. L articolo 2 fissa, tuttavia, lo specifico campo di applicazione del decreto individuando, come destinatari dell applicazione delle nuove metodologie, gli insediamenti di tipo complesso o a tecnologia avanzata e gli edifici di particolare rilevanza architettonica e/o costruttiva, ivi compresi quelli pregevoli per arte o storia o ubicati in ambiti urbanistici di particolare specificità. Stabilisce inoltre la possibilità di applicazione del nuovo metodo innanzitutto alle attività che non sono attualmente provviste di specifiche disposizioni antincendio, estendendo la medesima possibilità anche alle attività provviste di norma specifica di prevenzione incendi, nell ambito però dei procedimenti di deroga previsti dai regolamenti nazionali. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 23

24 Lettera Circolare n del Una prima importante, e forse utile, precisazione a tale articolo è stata offerta successivamente attraverso la lettera circolare n del della direzione centrale per la prevenzione e la sicurezza tecnica. Con tale precisazione si indica, in altri termini, che la nuova metodologia può anche essere applicata ad attività diverse da quelle specificamente richiamate dall art. 2. Tuttavia l applicazione del metodo prestazionale dovrebbe essere indirizzato a quelle tipologie di attività per le quali esso è maggiormente adatto (attività complesse), anche in relazione al nuovo obbligo, introdotto dal decreto, connesso alla elaborazione di apposito documento contenente il cosiddetto programma per l attuazione del sistema di gestione della sicurezza antincendio (SGSA) (di cui dopo si dirà), documento tipico delle attività a rischio di incidente rilevante. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 24

25 1. D.M. 9 maggio 2007 Tra gli aspetti puramente procedurali, previsti dall art. 3 all art. 6, che pure costituiscono una parte importante e certamente nuova, sia per i progettisti che per gli stessi Comandi provinciali VV.F., si evidenzia l art. 6. quello più significativo e relativo al sistema di gestione della sicurezza antincendio. Infatti, per la progettazione antincendio eseguita mediante l approccio ingegneristico, viene ritenuta necessaria dal decreto l elaborazione di un documento contenente il programma per l attuazione del sistema di gestione della sicurezza antincendio (denominato SGSA), in relazione al fatto che le scelte e le ipotesi poste a base del progetto costituiscono vincoli e limitazioni imprescindibili per l esercizio dell attività. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 25

26 1. D.M. 9 maggio 2007 Lo stesso decreto prevede una maggiore attenzione su tale aspetto anche da parte dell autorità deputata al rilascio del CPI. Infatti, viene stabilito che l attuazione del sistema di gestione della sicurezza antincendio è soggetta a verifiche periodiche da parte del personale del Corpo nazionale dei vigili del fuoco. La prima verifica del SGSA avverrà in concomitanza con il sopralluogo finalizzato al rilascio del certificato di prevenzione incendi mentre le verifiche successive avranno cadenza pari alla validità del certificato di prevenzione incendi e, in ogni caso, non superiore a sei anni. Proprio in relazione alla importanza che il decreto intende riporre sull aspetto connesso alla gestione della sicurezza, il medesimo atto regolamentare stabilisce che, nel caso in cui l esito della verifica del SGSA rilevi la mancanza dei requisiti previsti, il comando VV.F. sospende la validità del certificato di prevenzione incendi e provvede a darne comunicazione all interessato, al sindaco, al prefetto e alle altre autorità competenti ai fini dei provvedimenti da adottare nei rispettivi ambiti. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 26

27 1. D.M. 9 maggio 2007 Ma, ben cosciente delle grandi novità introdotte per la prima volta in Italia, il decreto ritiene necessario attivare un apposito organismo di osservazione denominato Osservatorio per l approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio il quale opererà nell ambito della direzione centrale per la prevenzione e la sicurezza (art. 7). Tale osservatorio ha come principale obiettivo quello di favorire la massima integrazione tra tutti i soggetti chiamati all attuazione delle disposizioni inerenti l approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio, espletando a tale proposito attività di monitoraggio, adottando misure tese ad uniformare le modalità attuative dell approccio prestazionale al procedimento di prevenzione incendi. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 27

28 1. D.M. 9 maggio 2007 Esaminiamo a questo punto l allegato che costituisce la parte tecnica dell articolato, ovvero la parte dedicata al cosiddetto Processo di valutazione e progettazione nell ambito dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio, allegato nel quale vengono inizialmente introdotte alcune definizioni chiave appartenenti a tale nuova metodologia, tra le quali: curva di rilascio termico (Heat Release Rate - HRR): energia termica emessa da un focolare o da un incendio per unità di tempo (W) incendio di progetto: descrizione quantitativa di un focolare previsto all interno di uno scenario di incendio livelli di prestazione: criteri di tipo quantitativo e qualitativo rispetto ai quali si può svolgere una valutazione di sicurezza processo prestazionale: processo finalizzato a raggiungere obiettivi e livelli di prestazione specifici scenario di incendio: descrizione qualitativa dell'evoluzione di un incendio che individua gli eventi chiave che lo caratterizzano e che lo differenziano dagli altri incendi. Di solito può comprendere le seguenti fasi: innesco, crescita, incendio pienamente sviluppato, decadimento. Deve inoltre definire l ambiente nel quale si sviluppa l incendio di progetto ed i sistemi che possono avere impatto sulla sua evoluzione, come ad esempio eventuali impianti di protezione attiva scenario di incendio di progetto: specifico scenario di incendio per il quale viene svolta l analisi utilizzando l approccio ingegneristico. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 28

29 1. D.M. 9 maggio 2007 L allegato distingue in modo esplicito due fasi: 1. 1^ Fase che coincide con la cosiddetta analisi preliminare. 2. 2^ Fase che corrisponde all analisi quantitativa. e implicitamente una «terza fase» che potremo definire «Fase gestionale» indicata come: 3. IL SGSA (Sistema di Gestione della Sicurezza Antincendio) indica le modalità per garantire il mantenimento delle misure di protezione previste e quelle di gestione di eventuali modifiche, compresa la pianificazione delle emergenze e la sicurezza delle squadre di soccorso. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 29

30 1. D.M. 9 maggio ^ FASE ANALISI PRELIMINARE La prima fase progettuale coincidente con l analisi preliminare costituirà l elemento fondamentale per la successiva quantificazione degli effetti dell incendio. Tale fase deve identificare e documentare almeno i seguenti punti: eventuali vincoli progettuali derivanti da previsioni normative o da esigenze peculiari dell attività; individuazione dei pericoli di incendio connessi con la destinazione d uso prevista; descrizione delle condizioni ambientali per l individuazione dei dati necessari per la valutazione degli effetti che si potrebbero produrre; analisi delle caratteristiche degli occupanti in relazione alla tipologia di edificio ed alla destinazione d uso prevista. In tale fase occorrerà quindi A. Identificare gli obiettivi di sicurezza da perseguire; B. Individuare i livelli di prestazione che rappresentano gli indici a cui riferirsi per il raggiungimento degli obiettivi fissati; C. Individuare gli scenari di incendio. L analisi preliminare dovrà poi essere raccolta in un sommario tecnico, firmato congiuntamente dal progettista e dal titolare dell attività, ove è sintetizzato il processo seguito. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 30

31 1. D.M. 9 maggio 2007 A. Identificare gli obiettivi di sicurezza da perseguire: in conformità alle vigenti disposizioni in materia di prevenzione incendi ed in relazione alle specifiche esigenze dell attività in esame, ivi compresa la sicurezza delle squadre di soccorso. Un riferimento utile per la fissazione degli obiettivi generali può bene esser rappresentato dalla direttiva prodotti da costruzione o, meglio, dal connesso documento interpretativo n. 2 «sicurezza in caso di incendio». Gli obiettivi devono quindi essere intesi come essenziali punti di partenza o di riferimento per stabilire i famosi livelli di prestazione. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 31

32 1. D.M. 9 maggio 2007 B. Individuazione dei livelli di prestazione: È una delle parti più importanti e delicate dell articolato poiché è qui che il progettista indica, in relazione all esigenza di soddisfare gli obiettivi generali di sicurezza prima individuati, i parametri significativi di riferimento ai quali successivamente attribuire la prestazione attesa (livello di prestazione). L allegato offre, in via generale, anche alcuni esempi di tali parametri ovvero: le temperature massime dei gas; i livelli di visibilità; i livelli di esposizione termica per le persone o per i materiali; ecc E chiaro che, perché i parametri prescelti assumano la veste di prestazioni, occorrerà quantificarne il livello e pertanto lo stesso progettista dovrà definire i valori numerici dei medesimi rispetto ai quali verificare i risultati attesi dal progetto, dovrà in definitiva stabilire i cosiddetti livelli o limiti di tolleranza. Per effettuare tale operazione lo stesso allegato suggerisce di desumere tali valori dalla letteratura tecnica condivisa tra cui vengono citate, a titolo esemplificativo e non esaustivo, la norma ISO/TR 13387, la norma BS 7974, il decreto del Ministro dei Lavori Pubblici 9 maggio Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 32

33 1. D.M. 9 maggio 2007 In particolare, si segnala che, per quanto attiene lo studio del comportamento umano in caso di incendio, con particolare riferimento ai modelli o processi di evacuazione in caso di incendio e ai parametri limiti o tollerabili per quanto attiene le dosi di esposizione al calore (convettivo + radiativo), le concentrazioni di gas irritanti, le dosi di gas asfissianti, la visibilità ecc., un buon contributo tecnico sull argomento, comunque ancora in via di sviluppo in sede internazionale, è specificatamente rappresentato dalla ISO/TR parte 8 ( Life safety engineering Part 8: Life safety Occupant behaviour, location and condition ) e dalla connessa Draft Technical Specification ISO/DTS ( Life threat from fires Guidance on the estimation of time available for escape using fire data ). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 33

34 1. D.M. 9 maggio 2007 C. Individuazione degli scenari di incendio di progetto Il decreto offre la possibilità di utilizzare i due decreti oggi in vigore ossia il decreto del ministro dell Interno 4 maggio 1998 (oggi abrogato e sostituito da D.M. 7 agosto 2012) e il decreto del ministro dell Interno 10 marzo 1998, i quali permettono la definizione degli scenari d incendio, intesi quali proiezioni dei possibili eventi di incendio. Comunque lo stesso decreto ritiene di precisare che nel processo di individuazione degli scenari di incendio di progetto, devono essere valutati gli incendi realisticamente ipotizzabili nelle condizioni di esercizio previste, scegliendo i più gravosi per lo sviluppo e la propagazione dell incendio. A tal fine risultano determinanti, secondo il decreto: lo stato, tipo ed il quantitativo del combustibile, la configurazione e posizione del combustibile, il tasso di crescita del fuoco e picco della potenza termica rilasciata (HRR max), il tasso di sviluppo dei prodotti della combustione, le caratteristiche dell edificio, le condizioni delle persone presenti (affollamento, stato psico-fisico, presenza di disabili, ecc.). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 34

35 1. D.M. 9 maggio ^ FASE ANALISI QUANTITATIVA Nella seconda fase dell iter progettuale in cui si affronterà il vero e proprio calcolo (analisi quantitativa), si passerà a quantificare gli effetti dell incendio prescelto in relazione agli obiettivi assunti, confrontando i risultati ottenuti con i livelli di prestazione già individuati e concludendo quindi il progetto da sottoporre a definitiva approvazione da parte del Comando VV.F. Tale analisi di tipo numerico (quantitativo) andrà eseguita con l uso di appositi modelli i quali dovranno fornire i parametri essenziali ai fini della verifica prestazionale. Ai fini della valutazione di elementi essenziali come lo sviluppo dell incendio e delle sue possibili conseguenze nonché le possibili condizioni di esodo corrispondenti alla situazione di incendio prescelto, l approccio progettuale da seguire in tale fase, quindi, consiste innanzitutto nella scelta dei modelli da applicare al caso in esame. Una volta selezionato il modello, si passerà alla sua applicazione al caso in esame al fine di ottenere una serie di parametri numerici utili per descrivere l evoluzione dell incendio e consentire così lo sviluppo della progettazione/verifica con riferimento ai livelli di prestazione prefissati. Il decreto nulla dice su questi parametri numerici che dovranno descrivere l incendio, ma indica il documento interpretativo per il requisito essenziale n. 2 Sicurezza in caso d incendio della direttiva prodotti da costruzione 89/106/CEE come possibile riferimento per la loro individuazione. Analizzeremo brevemente, a tale proposito, cosa riferisce lo stesso citato Documento Interpretativo (punto 2.3 ID 2). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 35

36 1. D.M. 9 maggio IL SGSA Il decreto richiede che venga prodotto già in fase di «esame progetto» il documento relativo al Sistema di Gestione della Sicurezza Antincendio (SGSA). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 36

37 APPROCCIO INGEGNERISTICO DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO L Ingegneria della sicurezza antincendio applica principi di ingegneria per valutare il livello di sicurezza necessario e per progettare e calcolare le conseguenti misure di sicurezza. In materia di sicurezza antincendio delle opere da costruzione, gli strumenti dell ingegneria possono essere usati in diverse maniere: a) per determinare i dati di base sulle modalità di sviluppo e propagazione nelle opere dell incendio e dei suoi effluenti, ovvero: calcolo dellosviluppo dell incendio nei locali; calcolo della propagazione dell incendio all interno o all esterno degli edifici al di là del locale di origine; valutazione del movimento degli effluenti dell incendio nelleopere e negli edifici b) per valutare le azioni ovvero: esposizione al calore e agli effluenti dell incendio di persone e cose; azione meccanica sulle strutture edilizie e/o opere c) per valutare la prestazione dei prodotti da costruzione esposti al fuoco, ad esempio: caratteristiche di incendi in corso di sviluppo, quali infiammabilità, propagazione della fiamma, tasso di emanazione di calore, produzione di fumo e gas tossici; resistenza delle strutture attaccate dall incendio in termini di capacità portante e di funzione separatoria d) per valutare la rivelazione, l attivazione, l eliminazione, segnatamente a: tempi di attivazione dei sistemi di controllo, sistemi di eliminazione, squadre antincendio, occupanti; effetto dei sistemi di controllo dell incendio e del fumo (compresi agenti estinguenti); valutazione dei tempi di rivelazione in funzione della natura e della ubicazione dei rivelatori di incendio/fumo; interazione tra dispositivi di eliminazione ed altri dispositivi di sicurezza e) per valutare e progettare disposizioni di evacuazione e di soccorso. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 37

38 APPROCCIO INGEGNERISTICO DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO Come si vede, la materia appare alquanto difficile e complessa, poiché il documento europeo tocca svariate tipologie di valutazioni (con corrispondenti numerosi parametri significativi), connesse alla possibile applicazione dei metodi dell ingegneria, tutte evidentemente importanti ai fini della sicurezza antincendio. E osserviamo anche che, per alcune di tali valutazioni intese come strumento dell ingegneria antincendio, la modellizzazione è tuttora in via di sviluppo per la valutazione del comportamento umano in caso di incendio ovvero per la valutazione e/o previsione dei processi di evacuazione in situazioni di incendio). Pensiamo altresì alla delicatezza di alcuni parametri iniziali o di base utili agli stessi modelli per la descrizione numerica dell incendio (ad es. il fattore HRR tasso di rilascio di energia). Occorre a questo punto anche porre in evidenza che le stesse ISO/TR indicate dal decreto come possibile strumento per la fissazione dei parametri prestazionali, non costituiscono ancora norme internazionali, ma, come facilmente deducibile dalla loro lettura, essi costituiscono rapporti tecnici proposti dall apposito comitato (ISO/TC 92), in relazione alla attualità e importanza del problema, su argomenti ancora in via di sviluppo ovvero su argomenti, come la sicurezza in caso di incendio, per i quali non è immediatamente possibile definire una norma internazionale. Ed è anche per tale motivo, forse, che lo stesso Documento Interpretativo n. 2 cui si fa riferimento nel decreto, precisa che: Per un approccio ingegneristico bisogna conoscere le proprietà rilevanti dei prodotti e disporre di calcoli e procedure progettuali convalidate, su base riconosciuta e armonizzata. Occorre anche osservare che il documento interpretativo di cui si parla, inquadrato nell ambito della direttiva prodotti da costruzione (CPD 89/ 106/CEE), seppure di natura strategica ai fini della sicurezza antincendio, appare principalmente rivolto ai prodotti poiché esso nasce come strumento di connessione o di collegamento tra il requisito essenziale Sicurezza in caso di incendio e le cosiddette norme armonizzate riferite ai prodotti, al fine di rendere concreto, come dice la stessa direttiva, il requisito essenziale stesso. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 38

39 1. D.M. 9 maggio 2007 Infine il decreto indica quale deve essere la «Documentazione di Progetto» quando lo stesso viene condotto con l approccio ingegneristico. Si veda tabella allegata (Z1) COSA SI DEVE PORTARE AL COMANDO VV.F.? E una parte molto significativa dell allegato in quanto si cerca di unire quelle che sono le procedure di prevenzione incendi dei Comandi VV.F. con l aspetto tecnico-formale o, meglio, di presentazione degli elaborati da parte dei tecnici, elaborati redatti secondo la metodologia della fire engineering. Viene quindi stabilito che la Documentazione comprenda, oltre che quella di cui all allegato D.M. 7 agosto 2012, ulteriore documentazione sia con riferimento alla fase preliminare o di analisi qualitativa del progetto che alla fase di analisi quantitativa. Il decreto è estremamente dettagliato in tale parte e prevede che: 1. relativamente alla fase preliminare (I fase), la documentazione sia rappresentata dal sommario tecnico, firmato congiuntamente dal progettista e dal titolare dell attività, ove è sintetizzato il processo seguito per individuare gli scenari di incendio di progetto ed i livelli di prestazione; 2. per quanto attiene la fase di analisi quantitativa (II fase), la documentazione sia rappresentata da elaborati riguardanti la presentazione dei risultati. In particolare il decreto indica elaborati quali i disegni e/o schemi grafici e/o immagini attraverso cui presentare in maniera chiara e inequivocabile i principali parametri di interesse per l analisi svolta. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 39

40 1. D.M. 9 maggio 2007 COSA SI DEVE PORTARE AL COMANDO VV.F.? Di tali grandezze, inoltre, unitamente ai diagrammi e agli schemi grafici, devono essere chiaramente evidenziati i valori numerici nei punti significativi ai fini della valutazione dell andamento dei fenomeni connessi allo sviluppo dell incendio. Ma il decreto non si ferma qui e richiede, infine, di fornire indicazioni e giustificazioni sui modelli utilizzati, sui parametri e valori associati, sulla origine e caratteristiche dei codici di calcolo (ivi incluse le indicazioni sulla riconosciuta affidabilità degli stessi codici), sul confronto fra risultati e livelli di prestazione. Ancora per quanto attiene il Sistema di Gestione della Sicurezza Antincendio (SGSA), inteso dal decreto come strumento documentale necessario ai fini della implementazione della metodologia prestazionale, l atto regolamentare precisa che la documentazione relativa, sottoposta all esame dell organo di controllo fin dalla fase di approvazione del progetto, dovrà basarsi sull individuazione delle misure di protezione, eseguita sulla base di scenari di incendio valutati ad hoc. L SGSA richiede, inoltre, un attento mantenimento nel tempo di tutti i parametri posti alla base della scelta sia degli scenari che dei progetti. Il sistema di gestione della sicurezza antincendio è, in sostanza, un documento o, meglio, uno strumento, che potrà anche cambiare nel corso della vita di esercizio dell attività, ma esso dovrà sempre essere tale da garantire alla attività il medesimo livello di sicurezza inizialmente determinato ovvero tale da non ridurre le prestazioni attese e stabilite nel progetto. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 40

41 1. D.M. 9 maggio 2007 COSA SI DEVE PORTARE AL COMANDO VV.F.? Ed è quindi per tale motivo che lo stesso documento (SGSA) sarà inizialmente approvato e periodicamente controllato dal Comando VV.F., anche in relazione ad un corrispondente programma di attuazione o realizzazione delle misure protettive da adottare. Concludendo: Si tratta di un decreto complesso e articolato, da adoperare con attenzione e competenza, anche in relazione ai necessari ulteriori processi formativi da implementare. Questo decreto ha segnato un indubbio salto culturale in un tema così difficile da trattare quale è la progettazione antincendio con i metodi dell ingegneria ed è stato precursore di uno sviluppo più organico e approfondito che si è concretizzato con il D.M. 3 agosto 2015 (noto come «Codice di Prevenzione Incendi»). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 41

42 L allegato I al decreto 3 agosto 2015 descrive nella Sezione M (Metodi), suddivisa in tre parti, la metodologia dell approccio ingegneristico della sicurezza antincendio detta «progettazione antincendio prestazionale» ed in particolare descrive dettagliatamente: 1. Parte M.1 M1 1) la Fase 1^: Analisi Preliminare 2) la Fase 2^: Analisi Quantitativa 3) La Documentazione di Progetto 4) Il Sommario Tecnico 5) La Relazione Tecnica 6) La Gestione della Sicurezza Antincendio 7) I criteri di scelta e d uso dei modelli e dei codici di calcolo 2. Parte M.2 M2 8) Scenari di incendio per la progettazione prestazionale 3. Parte M.3 M3 9) Salvaguardia della vita con la progettazione prestazionale Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 42

43 1. Parte M.1 Nel capitolo M1 è descritta la metodologia di progettazione dell'ingegneria della sicurezza antincendio (o progettazione antincendio prestazionale) che si compone di 2 Fasi ciascuna costituita da sotto-fasi come schematizzato in figura Fase 1 Fase 2 Necessaria per definire i rischi da contrastare e, di conseguenza, i criteri oggettivi di quantificazione degli stessi necessari per la successiva analisi numerica. Necessaria per effettuare le verifiche di sicurezza degli scenari individuati nella fase preliminare. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 43 M1

44 Sommario tecnico Relazione Tecnica + Programma GSA 2. D.M. 3 agosto 2015 «IL CODICE DI PREVENZIONE INCENDI» Fase 1 Fase Definizione del progetto (scopo della progettazione) 2.1 Elaborazione delle soluzioni progettuali Identificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio 2.2 Valutazione delle soluzioni progettuali Definizione delle soglie di prestazione 2.3 Selezione delle soluzioni progettuali idonee 1.4 Individuazione degli scenari di incendio di progetto Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 44 M1

45 Fase Definizione del progetto (scopo della progettazione) Identificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio Definizione delle soglie di prestazione 1.1 Identificare e documentare almeno i seguenti aspetti: a. destinazione d'uso dell'attività; b. finalità della progettazione antincendio prestazionale; c. eventuali vincoli progettuali derivanti da previsioni normative o da esigenze peculiari dell'attività; d. pericoli di incendio connessi con la destinazione d'uso prevista; e. condizioni al contorno per l'individuazione dei dati necessari per la valutazione degli effetti che si potrebbero produrre; f. caratteristiche degli occupanti in relazione alla tipologia di edificio ed alla destinazione d'uso prevista. 1.4 Individuazione degli scenari di incendio di progetto Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 45 M1

46 Fase Definizione del progetto (scopo della progettazione) Identificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio Definizione delle soglie di prestazione 1.2 Specificare: a. gli obiettivi di sicurezza antincendio, tra quelli previsti nel presente documento, in relazione alle specifiche esigenze dell'attività in esame ed alle finalità della progettazione; b. anche qualitativamente, ad esempio, il livello di salvaguardia dell'incolumità degli occupanti, il massimo danno tollerabile all'attività ed al suo contenuto, la continuità d'esercizio a seguito di un evento incidentale 1.4 Individuazione degli scenari di incendio di progetto Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 46 M1

47 Fase Definizione del progetto (scopo della progettazione) Identificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio Definizione delle soglie di prestazione 1.4 Individuazione degli scenari di incendio di progetto a. Tradurre gli obiettivi antincendio in soglie di prestazione di tipo quantitativo e qualitativo rispetto alle quali si svolgere la valutazione oggettiva di sicurezza antincendio. b. Si rendono quindi quantitativi gli effetti termici sulle strutture, la propagazione dell'incendio, i danni agli occupanti, ai beni ed all'ambiente. c. Tali soglie devono poter essere utilizzate nella seconda fase della progettazione per discriminare in modo oggettivo le soluzioni progettuali che soddisfano gli obiettivi antincendio da quelle che invece non raggiungono le prestazioni richieste. d. Ai fini della progettazione per la salvaguardia della vita si stabiliscono le soglie di prestazione per la vita (life safety criteria). Si tratta delle soglie impiegate per definire l'incapacitazione degli occupanti esposti al fuoco ed ai suoi prodotti. (Nel capitolo M.3 sono riportati esempi di valori numerici utilizzabili per tali progettazioni). e. Per definizione, gli occupanti raggiungono l'incapacitazione quando diventano inabili a mettersi al sicuro autonomamente. A tale condizione segue, in breve tempo, il decesso del soggetto. f. Il capitolo S.2 del «Codice» definisce le soglie di prestazione per le progettazioni la cui finalità sia il mantenimento della capacità portante di tutta o parte di un'opera da costruzione. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 47 M1

48 Fase Definizione del progetto (scopo della progettazione) Identificazione degli obiettivi di sicurezza antincendio Definizione delle soglie di prestazione 1.4 Individuazione degli scenari di incendio di progetto a. Gli scenari di incendio rappresentano la schematizzazione degli eventi che possono ragionevolmente verificarsi nell'attività in relazione alle caratteristiche del focolare, dell'edificio e degli occupanti. b. La procedura di identificazione, selezione e quantificazione degli scenari di incendio di progetto è descritta nel capitolo M.2. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 48 M1

49 Sommario tecnico 2. D.M. 3 agosto 2015 «IL CODICE DI PREVENZIONE INCENDI» Fase 1 Il sommario tecnico deve contenere: a. indicazione del responsabile dell'attività; b. individuazione del responsabile della progettazione antincendio generale; c. individuazione dei professionisti antincendio che utilizzano l'ingegneria della sicurezza antincendio e che definiscono le specifiche misure di gestione della sicurezza antincendio, qualora diversi dal responsabile della progettazione antincendio generale; d. le finalità per le quali è applicato il metodo prestazionale (es. analisi dei campi termici, della diffusione dei fumi e verifica delle vie di esodo, valutazione dei tempi di esodo, valutazione della capacità portante delle strutture, protezione di beni o ambiente in caso d'incendio, continuità di esercizio dell'attività). Devono essere chiaramente evidenziati gli aspetti della progettazione antincendio esclusi dalla progettazione prestazionale. Il sommario tecnico deve essere firmato dal responsabile dell'attività e da tutti i soggetti coinvolti nella progettazione. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 49 M1

50 Fase Elaborazione delle soluzioni progettuali a. Elaborare una o più soluzioni progettuali per l'attività, congruenti con le finalità già definite al precedente punto 1.3 (soglie di prestazione) da sottoporre alla successiva verifica di soddisfacimento degli obiettivi di sicurezza antincendio. 2.2 Valutazione delle soluzioni progettuali 2.3 Selezione delle soluzioni progettuali idonee Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 50 M1

51 Fase Elaborazione delle soluzioni progettuali 2.2 Valutazione delle soluzioni progettuali 2.3 Selezione delle soluzioni progettuali idonee a. Calcolare gli effetti che gli scenari d'incendio di progetto determinerebbero nell'attività per ciascuna soluzione progettuale elaborata nella fase precedente. b. A tal fine il professionista antincendio impiega un modello di calcolo analitico o numerico: l'applicazione del modello fornisce i risultati quantitativi che consentono di descrivere l'evoluzione dell'incendio e dei suoi effetti sulle strutture, sugli occupanti o sull'ambiente, secondo le finalità della progettazione. c. La modellazione degli effetti dell'incendio consente di calcolare gli effetti dei singoli scenari per ciascuna soluzione progettuale. d. I risultati della modellazione sono utilizzati per la verifica del rispetto delle soglie di prestazione per le soluzioni progettuali per ciascuno scenario d'incendio di progetto. e. Le soluzioni progettuali che non rispettano tutte le soglie di prestazione per ogni scenario di incendio di progetto devono essere scartate. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 51 M1

52 Fase Elaborazione delle soluzioni progettuali 2.2 Valutazione delle soluzioni progettuali 2.3 Selezione delle soluzioni progettuali idonee Il professionista antincendio seleziona la soluzione progettuale finale tra quelle che sono state verificate positivamente rispetto agli scenari di incendio di progetto. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 52 M1

53 Relazione Tecnica + Programma GSA 2. D.M. 3 agosto 2015 «IL CODICE DI PREVENZIONE INCENDI» Nota: La documentazione deve assicurare che tutti i soggetti interessati comprendano le limitazioni imposte all'attività in relazione alla soluzione progettuale egarantire la realizzazione corretta e il mantenimento nel tempo delle scelte concordate. Fase 2 LA RELAZIONE TECNICA: 1. Nella relazione tecnica devono risultare le soluzioni progettuali agli scenari di incendio di progetto. 2. L'esito dell'analisi deve essere sintetizzato con tabelle, disegni, schemi grafici, immagini, ; 3. Nello specifico si devono fornire le seguenti indicazioni: a. modelli di calcolo utilizzati ; b. parametri e valori associati ; c. origine, caratteristiche ed idoneità dei codici di calcolo impiegati ; d. confronto fra risultati della modellazione e soglie di prestazione ; 4. Devono essere resi disponibili i tabulati relativi al calcolo e i relativi dati di input. PROGRAMMA G.S.A. 1. Esplicitare le specifiche misure di gestione della sicurezza antincendio (GSA) che sono state assunte quali ipotesi e limitazioni d'esercizio. 2. Le suddette misure devono essere limitate agli aspetti trattati nella progettazione prestazionale, ; 3. Le specifiche misure di gestione della sicurezza antincendio sono sottoposte a verifiche periodiche ; da parte del responsabile dell'attività secondo le cadenze temporali già definite nel progetto. 4. Nell'ambito del programma per l'attuazione della gestione della sicurezza antincendio devono essere valutati ed esplicitati i provvedimenti presi relativamente ai seguenti punti: a. organizzazione del personale; b. identificazione e valutazione dei pericoli derivanti dall'attività; c. controllo operativo; d. gestione delle modifiche; e. pianificazione di emergenza; f. sicurezza delle squadre di soccorso; g. controllo delle prestazioni; h. manutenzione dei sistemi di protezione; i. controllo e revisione. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 53 M1

54 Criteri di scelta e d'uso dei modelli e dei codici di calcolo 1. Il professionista antincendio può optare tra i modelli di calcolo che le conoscenze tecniche di settore mettono a disposizione, sulla base di valutazioni inerenti la complessità del progetto. 2. Il professionista antincendio che adotta modelli di calcolo sofisticati, deve possedere una particolare competenza nel loro utilizzo, nonché un'approfondita conoscenza sia dei fondamenti teorici che ne sono alla base che della dinamica dell'incendio. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 54 M1

55 Criteri di scelta e d'uso dei modelli e dei codici di calcolo Nella relazione tecnica è specificato: - tipo di codice adottato, autori, versione, documentazione, ; - criterio di scelta del modello di calcolo impiegato. Deve essere indicato che il codice di calcolo è: - impiegato nel suo campo di applicazione; - validato per applicazioni analoghe. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 55 M1

56 I modelli e dei codici di calcolo più frequentemente utilizzati A. MODELLI ANALITICI (o semplificati) B. MODELLI NUMERICI (o avanzati): simulazione incendio a zone per ambienti confinati (CFAST, Ozone). simulazione incendio di campo (CFX, FDS, Fluent). simulazione dell esodo (FDS+EVAC). analisi termostrutturale (Abaqus, Adina, Ansys, Diana, Safir, Strauss). Nel campo di applicazione, i modelli analitici garantiscono stime accurate di effetti dell incendio (es. tempo di flashover). Per analisi più complesse con interazioni dipendenti dal tempo di più processi fisici e chimici si ricorre a modelli numerici. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 56 M1

57 Differenti modelli possono essere utilizzati contemporaneamente Modello a zone per valutare preliminarmente le condizioni di maggiore criticità, per poi approfondire con modelli di campo. Modelli specifici, es. per la valutazione del tempo di attivazione di un impianto, per poi inserire i dati in modelli di campo. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 57 M1

58 MODELLI SEMPLIFICATI Le curve parametriche Le curve parametriche (presenti per esempio negli Eurocodici) sono la più semplice rappresentazione dell andamento delle temperature medie dei prodotti della combustione in ambiente confinato. La loro determinazione è basata sulla conoscenza dei seguenti parametri: geometria del compartimento fattore di ventilazione inerzia termica delle pareti carico di incendio. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 58 M1

59 MODELLI DI SIMULAZIONE DI INCENDIO Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 59 M1

60 MODELLI SPERIMENTALI I metodi sperimentali comprendono riproduzioni in scala reale o ridotta dello scenario del fenomeno da studiare. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 60 M1

61 MODELLI NUMERICI I modelli numerici si dividono in due classi: stocastici e deterministici I modelli stocastici o probabilistici trattano lo sviluppo dell incendio come una successione di eventi. Si stabiliscono leggi matematiche che governano la transizione da un evento all altro (per esempio dall ignizione alla combustione stabilizzata); sulla base di analisi di dati sperimentali, dell analisi storica di incidenti realmente avvenuti, nonché sulla base delle relazioni matematiche scelte (corrette in modo da tenere conto dei dati a disposizione) vengono assegnati dei valori probabilistici a ciascun evento o stato coinvolto nello sviluppo di un incendio (tipicamente questi metodi sono usati per rappresentare esplosioni di gas o di polveri). I modelli deterministici, invece, rappresentano i processi che accompagnano lo sviluppo dell incendio in un locale, mettendo in relazione espressioni matematiche basate sulla fisica e sulla chimica del fenomeno con i dati ottenuti da sperimentazioni condotte su incendi naturali. Proprio questo aspetto deve portare a ricordare che i modelli hanno dei limiti, legati a loro volta ai limiti delle osservazioni che hanno condotto alla definizione degli algoritmi di calcolo. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 61 M1

62 I MODELLI DETERMINISTICI I modelli deterministici si suddividono in Modelli di Campo e Modelli a Zona I modelli di campo sono modelli termodinamici e fluidodinamici generali per incendi e fumi. I modelli numerici implementati in software commerciali di fluidodinamica computazionale (Computational Fluid Dynamic - CFD) costituiscono una tra le più raffinate possibilità di simulazione di incendio attualmente disponibile La caratteristica di questi modelli è che viene descritto l andamento temporale delle grandezze macroscopiche in un dato punto dello spazio (cella). La CFD consente di pervenire al calcolo dei campi vettoriali di velocità e scalari di temperatura e concentrazione. Il compartimento viene diviso in una griglia tridimensionale di piccoli volumi (celle). Il modello calcola le condizioni fisiche in ciascun volume come una funzione del tempo. I modelli a zona, sono modelli termodinamici. Simulano lo sviluppo di un incendio in ambienti confinati risolvendo separatamente le equazioni differenziali di conservazione dell energia termica, della massa e della quantità di moto ipotizzando che l ambiente in cui progredisce la combustione sia diviso in regioni distinte (zone) all interno delle quali la temperatura, la densità e la pressione siano uniformi ma variabili nel tempo Questi modelli sono di una buona utilità, sia per la facilità di utilizzo che per l attendibilità dei risultati in determinate situazioni. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 62

63 Modelli a Zone Un modello a zone simula la dinamica di un incendio in ambiente confinato, risolvendo le equazioni di conservazione di massa e energia relativamente ad un numero basso di zone macroscopiche (di norma 2 zone omogenee). 1. Zona superiore: dove sono presenti i prodotti della combustione (fumi e gas caldi). 2. Zona inferiore: libera da fumo e più fresca di quella superiore. All interno di ciascun volume temperatura e altre proprietà sono spazialmente uniformi ma variabili nel tempo. Il rapporto di altezza tra le 2 zone cambia con lo sviluppo dell'incendio. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 63

64 Modelli a Zone I modelli a zone stimano in funzione del tempo: temperature (medie) dello strato inferiore e superiore; posizione dell'interfaccia tra le zone; concentrazione di ossigeno; concentrazione di ossido di carbonio; visibilità; flusso in entrata e uscita da aperture verso l'esterno o altri locali. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 64 M1

65 Modelli a Zone Si applicano, in genere, ad ambienti con geometria semplice (regolare e compatta), anche se collegati tra di loro e con aperture. Non idonei per ambienti stretti e lunghi poiché non è soddisfatta l ipotesi di uniformità spaziale delle proprietà termodinamiche in ciascuna zona. Non idonei per sistemi complessi poiché non dotati di modello di combustione e di turbolenza, fenomeni che possono condizionare scambi termici convettivi e radianti, propagazione di fumi e gas, interazione fluidodinamica con le pareti. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 65 M1

66 Modelli a Zone I dati di input sono molto di meno rispetto ai modelli di campo. Sono necessari dati sulla geometria del compartimento e sulla tipologia delle aperture (interne ed esterne). È necessaria la conoscenza delle proprietà termiche delle pareti di confine del compartimento per stimare la dispersione del calore attraverso muri, soffitto, solai, ecc. Devono essere forniti, come input, caratteristiche del focolaio iniziale (HRR), degli oggetti nell ambiente e degli eventuali target. Es. di modelli di zona validati in ambito scientifico: - CFAST (Nist OZONE (Università di Liegi). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 66 M1

67 Modelli di Campo Rappresentano l ambiente nel modo più adeguato alle necessità. Stimano l'incendio per via numerica, dividendo lo spazio in un numero elevato di celle, risolvendo le equazioni di conservazione di massa, energia, ecc. all'interno di ciascuno di essi, attraverso i metodi degli elementi finiti. Possono simulare anche spazi non compartimentati, come plume (pennacchio di fiamme e gas caldi) e camini. Richiedono molto tempo di calcolo. I risultati sono molto più dettagliati dei modelli a zone. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 67 M1

68 IL PIÙ USATO MODELLO DI CAMPO FDS Il software Fire Dynamic Simulator (FDS) è stato sviluppato dalla Fire Research Division presso il Building and Fire Research Laboratory (BFRL) del National Institute of Science and Technology (NIST) [1, 2, 12]. FDS è un programma che permette la modellazione di: trasmissione a bassa velocità di calore e prodotti di combustione dal fuoco trasmissione di calore per irraggiamento e convezione tra gas e superfici solide pirolisi diffusione della fiamma e crescita dell incendio sprinkler, rilevatori di calore e di fumo. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 68 M1

69 IL MODELLO DI CAMPO più utilizzato FDS FDS è in grado di fornire come dati di uscita i valori delle seguenti variabili scalari e vettoriali a prefissati intervalli di tempo: temperatura, velocità e concentrazione dei gas concentrazione dei prodotti di combustione visibilità e pressione tempo di attivazione di erogatori sprinkler e di rivelatori di calore o di fumo flussi di massa e di energia. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 69 M1

70 IL PIÙ USATO MODELLO DI CAMPO FDS I valori ottenuti vengono valutati in ogni cella: tipicamente un modello FDS è costituito da centinaia di migliaia di celle e migliaia di intervalli temporali. Gli andamenti nel tempo delle grandezze in singoli punti dello spazio o quantità come la potenza termica rilasciata sono salvati in file di estensione.csv utilizzabili in programmi di elaborazione dati. FDS è in grado di simulare gli incendi, a partire dalla condizione iniziale di ignizione: il modello di campo esprime tutta la sua potenzialità nell analisi dei parametri di controllo del fuoco principalmente nelle condizioni di pre-flashover, mentre l accuratezza dei risultati tende generalmente a ridursi nelle condizioni di post - flashover. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 70 M1

71 ANALISI DELLA SENSIBILITÀ Il Codice sottolinea la necessità, nell'applicazione pratica di un modello numerico di simulazione degli incendi, di eseguire l'analisi di sensibilità dei risultati in dipendenza della variazione dei parametri di input, atteso che i risultati delle simulazioni sono sensibili sia ai parametri fisici che numerici. In particolare i risultati dell'analisi non devono risultare significativamente dipendenti dalle dimensioni della griglia di calcolo. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 71 M1

72 ANALISI DELLA SENSIBILITÀ Importante problema da affrontare per l'implementazione di un problema di simulazione, è la definizione dunque della dimensione media della cella di discretizzazione (computational grid): a tale scopo si osservi che tale dimensione è legata ad un importante parametro indicativo della bontà della risoluzione di griglia ovverosia il diametro caratteristico del fuoco dato dalla seguente relazione: D Q ρ c p T : diametro caratteristico del fuoco [m] : heat release rate totale [kw] : densità a temperatura ambiente [kg/m 3 ] : calore specifico del gas [kj/kgk] : temperatura ambiente[k] D = Q ρ c p T Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 72 g 2 5 M1

73 ANALISI DELLA SENSIBILITÀ In un problema di simulazione dell'evoluzione dinamica di un incendio, l'accuratezza di risoluzione è evidenziata dal rapporto (D*/d); in letteratura scientifica si consiglia di adottare un valore di d come segue: 0.1 D* < d < 0.4 D* e di eseguire consequenzialmente l'analisi di sensibilità in tale range di valori. Per esempio posto: Q ρ c p T : 8300 [kw] : 1,2 [kg/m 3 ] : 1,0 [kj/kgk] : 293 [K] (pari a circa 20 C) g : 9,81 [m/sec 2 ] Si ottiene: D = 2,24 [m] D = Q ρ c p T La dimensione media della cella di discretizzazione deve essere compresa entro il seguente range: g 0,1 D < δ < 0,4 D cioè: 0,224 < δ < 0, Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 73

74 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. Gli scenari d'incendio rappresentano la descrizione dettagliata degli eventi che possono ragionevolmente verificarsi in relazione a tre aspetti fondamentali: a. caratteristiche dell'incendio; b. caratteristiche dell'attività; c. caratteristiche degli occupanti. Nel capitolo M2 è descritta, per gli scenari di progetto, la procedura di: 1. Identificazione dei possibili scenari d'incendio che possono svilupparsi nell'attività, da cui dipende l'esito dell'intera valutazione secondo il metodo prestazionale 2. Selezione degli scenari d'incendio di progetto tra tutti i possibili scenari d'incendio identificati 3. Quantificazione degli scenari d'incendio di progetto selezionati Vengono inoltre fornite indicazioni per eseguire la verifica del raggiungimento degli obiettivi di sicurezza antincendio per le attività. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 74 M2

75 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. IDENTIFICAZIONE dei possibili scenari 1 PASSO Si devono considerare tutte le condizioni di esercizio ragionevolmente prevedibili. Per individuare gli scenari d'incendio il professionista antincendio sviluppa uno specifico albero degli eventi. Cause Eventi iniziatori Albero degli eventi Conseguenze Tecniche (macchine/impianti) Cortocircuiti Surriscaldamenti/attriti S1 S2 P1 P2 D1 D2 Materiali S3 P3 D3 Umane - Organizzative S4 S5 P4 P5 D4 D5 S6 P6 D6 Misure di prevenzione che riducono la probabilità di innesco Misure di protezione che riducono l entità dei danni Valutazione dei Rischi (PxD) M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 75

76 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. IDENTIFICAZIONE dei possibili scenari 1 PASSO Ogni scenario d'incendio identificato deve essere descritto in relazione alle 3 caratteristiche fondamentali: Attività Occupanti Incendio Analisi storica: può guidare nell individuazione degli scenari e fornire indicazioni quantitative utili per rendersi conto degli ordini di grandezza attesi. Altra fonte di informazione può essere il web, con attenta verifica dell attendibilità delle fonti. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 76 M2

77 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. SELEZIONE degli scenari di progetto 2 PASSO Nel 1^ passo si identifica un elevato numero di scenari d'incendio. Lo scopo 2^ passo è quello di selezionare un sottoinsieme di scenari di progetto tra i più gravosi e credibili, per alleggerire la successiva verifica da trattare nei calcoli. Il professionista antincendio esplicita i motivi che portano a escluderne alcuni dalla successiva analisi quantitativa. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 77 M2

78 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 78 M2

82 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. SELEZIONE degli scenari di progetto 2 PASSO Il professionista antincendio esplicita i motivi che portano a escluderne alcuni scenari dalla successiva analisi quantitativa in funzione degli obiettivi che intende raggiungere. Ad esempio, se si intende principalmente perseguire la salvaguardia degli occupanti durante la fase di esodo, possono essere selezionati scenari come quelli di seguito indicati: a) un incendio di breve durata e con crescita veloce, che è accompagnato da elevata produzione di fumo e gas di combustione (ad esempio, l'incendio di un mobile imbottito), risulta più critico di uno che rilascia maggiore potenza termica, ma che ha una crescita lenta e dura più a lungo, anche se quest'ultimo sollecita termicamente in modo più severo gli elementi costruttivi presenti; b) un incendio di limitate dimensioni, che però si sviluppa in prossimità delle vie di esodo di un locale ad alta densità di affollamento, può risultare più pericoloso di uno che emette una maggiore potenza termica, ma che si origina in un ambiente confinato e che si trova lontano dalle zone dove è prevista la presenza di occupanti. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 82 M2

83 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. QUANTIFICAZIONE degli scenari di progetto selezionati 3 PASSO Il professionista antincendio traduce la descrizione qualitativa degli scenari d'incendio di progetto, elaborata nel primo passo, in dati numerici di input appropriati per la metodologia di calcolo scelta per la verifica delle ipotesi progettuali. I dati di input devono essere specificati per le seguenti caratteristiche: 3.1 attività 3.2 occupanti 3.3 incendio Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 83 M2

84 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. QUANTIFICAZIONE degli scenari di progetto selezionati 3.1 Attività Le caratteristiche dell'attività influenzano: Esodo degli occupanti, Sviluppo dell'incendio, Diffusione dei prodotti della combustione. In base all'obiettivo, la descrizione dell attività comprenderà: Caratteristiche architettoniche e strutturali Impiantistica Aspetti gestionali e operativi Fattori ambientali che influenzano le prestazioni antincendio. M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 84

85 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. QUANTIFICAZIONE degli scenari di progetto selezionati 3.2 Occupanti In base all'obiettivo, il professionista antincendio descrive le condizioni delle persone presenti, che possono influenzare comportamento e risposta nell'incendio. Affollamento Categoria occupanti (Lavoratori, visitatori; anziani; malati; disabili, ecc) Stato psico-fisico Grado di familiarità degli occupanti con l ambiente Stato di veglia/sonno. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 85 M2

86 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. QUANTIFICAZIONE degli scenari di progetto selezionati 3.3 Incendio La descrizione consiste nella caratterizzazione quantitativa del focolare come sorgente di energia termica e prodotti della combustione, secondo: localizzazione del focolare; tipologia di focolare: covante o con fiamma; quantità, qualità e distribuzione spaziale del combustibile; fonti d'innesco; curva RHR (rate of heat released) o HRR (Heat Release Rate), potenza termica prodotta dal focolare nel tempo RHR(t); prodotti della combustione considerati (es. CO e particolato). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 86 M2

87 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. QUANTIFICAZIONE degli scenari di progetto selezionati FOCOLARE PREDEFINITO Qualora si intenda omettere le valutazioni in merito alla descrizione quantitativa del focolare possono essere impiegati i focolari predefiniti utilizzando i valori dei parametri di cui alla tabella M.2-2. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 87 M2

88 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. DURATA DEGLI SCENARI DI PROGETTO Deve essere descritta tutta la sequenza di evoluzione dell'incendio, a partire dall'evento iniziatore per un intervallo di tempo che dipende dagli obiettivi di sicurezza da raggiungere come riportato in tabella: Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 88 M2

89 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. L'RHR(t) può essere utilizzata per: STIMA DELLA CURVA RHR(t) a. costruire le curve naturali con un modello di incendio numerico avanzato per la valutazione della capacità portante in condizioni d'incendio delle opere da costruzione; b. valutare la portata di fumo emessa durante l'incendio per la progettazione dei sistemi SEFC. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 89 M2

90 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di propagazione RHR t = 1000 t t α 2 per t < t A t α : tempo necessario affinchè la potenza termica rilasciata raggiunga 1000 kw Il valore di t α può essere desunto dai prospetti dell app. E dell Eurocodice 1, UNI EN oppure dalla Tabella G. 3 2 del "Codice" oppure, nel caso di differenti tipolgie di materiali quale media pesata dei suddetti valori. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 90 M2

91 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di propagazione Il valore di t α può essere desunto dai prospetti dell app. E dell Eurocodice 1, UNI EN oppure dalla Tabella G. 3 2 del "Codice" Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 91 M2

93 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di propagazione Se non sono previsti impianti di controllo o estizione automatica dell incendio si suppone che l incendio si stabilizzi al raggiungimento del valore massimo RHRmax da cui si ricava t A : t A = RHR max t α Vediamo quindi come ricavare il valore massimo RHRmax necessario per determinare t A : M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 93

94 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di propagazione Per determinare RHRmax si deve procedere in due modi distinti a seconda se l incendio è controllato dal combustibile oppure dalla ventilazione. Incendio controllato dal combustibile Incendio controllato dalla ventilazione Un incendio si dice "controllato dal combustibile«se vi è una elevata disponibilità di comburente, cioè una elevata superficie di ventilazione o nel caso limite di incendi all aperto. Un incendio si dice "controllato dalla ventilazione" se vi è una limitata disponibilità di comburente, come nel caso di locali con ventilazione ordinaria. Vedremo che esiste un parametro detto "fattore di ventilazione" O che ci consente di valutare se l incedio è controllato dalla ventilazione oppure no. Se O < 0, 06 0, 07 allora l incendio è controllato dalla ventilazione. M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 94

95 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di propagazione Incendio controllato dal combustibile con: RHR f RHR max = RHR f A f Potenza termica massima per unità di superficie desunta da Eurocodice UNI EN o dalla letteratura tecnica [kw/m 2 ] A f Superficie lorda del compartimento nel caso di distribuzione uniforme del carico di incendio, oppure superficie lorda effettivamente occupata dal combustibile oppure area operativa [m 2 ] determinazione di RHRmax con: Incendio controllato dalla ventilazione RHR max = 0,1 m H u A v m = ቊ 0,8 1,0 H u = kj/m 2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 95 h eq per il legno e materiali cellolosici per altri materiali A v = Area totale delle superfici di ventilazione verticale (porte e finestre) [m 2 ] h eq = σ i(a v,i h i ) A v Altezza equivalente delle superfici di ventilazione verticale [m] A v,i : area apertura i-esima h i : altezza apertura i-esima M2

96 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) Il fattore di ventilazione Il fattore di ventilazione è dato dalla seguente espressione: dove: O = A v A t h eq [m 0,5 ] A v = Area totale delle superfici di ventilazione verticale (porte e finestre) [m 2 ] A t = Area totale delle superfici del compartimento (pareti, pavimento e soffitto) [m 2 ] h eq = σ i(a v,i h i ) A v Altezza equivalente delle superfici di ventilazione verticale [m] A v,i : area apertura i-esima h i : altezza apertura i-esima Se O < 0, 06 0, 07 allora l incendio è controllato dalla ventilazione. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 96 M2

97 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di incendio stazionario RHR t = RHR max per t A t < t B con: t B = t A + 0,7 q f A f t α 2 t a 3 RHR max Questo perché si considera che la fase di incendio stazionario termina quando il 70% della energia termica inizialmente disponibile (q f A f ) è stata rilasciata nel compartimento. A f = Superficie lorda del compartimento nel caso di distribuzione uniforme del carico di incendio, oppure superficie lorda effettivamente occupata dal combustibile oppure area operativa [m 2 ] q f = Carico di incendio specifico [KJ/m 2 ] M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 97

98 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Fase di decadimento incendio RHR t con: = RHR max t C t t C t B t C = t B + 2 0,3 q f A f RHR max per t B t t C Questo perché nella fase di decadimento dell incendio viene rilasciato il 30% della energia termica inizialmente disponibile (q f A f ). A f = Superficie lorda del compartimento nel caso di distribuzione uniforme del carico di incendio, oppure superficie lorda effettivamente occupata dal combustibile oppure area operativa [m 2 ] q f = Carico di incendio specifico [KJ/m 2 ] Dalla curva RHR(t) si può ricavare anche la velocità di combustione del materiale: m c (t) in kg/sec. M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 98

99 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. Effetto dei sistemi automatici di controllo dell'incendio Con sistemi di controllo dell'incendio automatici (es. sprinkler), RHR(t) non raggiunge RHR max, che avrebbe potuto raggiungere in base a combustibile e ambiente. RHR può essere assunto costante, pari a RHR(t x ) raggiunto all istante t x di entrata in funzione dell impianto. Il valore permane per un tempo pari alla durata di alimentazione prevista, entro cui si presume che l incendio controllato venga estinto con l intervento manuale. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 99 M2

100 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. Effetto dei sistemi automatici di controllo dell'incendio Se nell'attività sono previsti sistemi automatici di estinzione completa dell incendio (es. sprinkler ESFR - early suppression fast response, water mist, ecc.), il loro effetto deve essere valutato caso per caso in relazione alla loro efficacia ed all'affidabilità di funzionamento. M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 100

101 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. Effetto dell intervento manuale di controllo dell'incendio A differenza dell attivazione dei sistemi automatici, l intervento manuale effettuato dalle squadre antincendio non può essere considerato in fase progettuale ai fini della modifica dell'andamento della curva RHR(t). M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 101

102 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Osservazioni Qualora la definizione della fase di propagazione della curva RHR(t) basata esclusivamente sul tempo caratteristico ta fosse ritenuta non rappresentativa della reale evoluzione dell'incendio, il professionista antincendio può valutare le possibilità che l'incendio si propaghi dagli oggetti già coinvolti dalle fiamme ad altri elementi combustibili, per mezzo di un'appropriata valutazione del rischio di incendio. Tale valutazione deve essere giustificata durante l'analisi quantitativa. Un esempio di tale approccio è chiaramente affrontato nelle NFPA 92 e NFPA 555. I materiali combustibili sono stati, a seguito di osservazioni sperimentali, suddivisi in 3 classi: 1. MATERIALI FACILMENTE ACCENDIBILI: si infiammano se investiti da flussi termici di ~ 10 kw/m 2 (tappeti, giornali tendaggi, ecc.) 2. MATERIALI NORMALMENTE ACCENDIBILI: si infiammano se investiti da flussi termici di ~ 20 kw/m 2 (poltrone, materassi, mobili imbottiti, ecc.) 3. MATERIALI DIFFICILMENTE ACCENDIBILI: si infiammano se investiti da flussi termici di ~ 40 kw/m 2 (legno, plastiche termoindurenti di spessore > 1,2 cm, ecc.) Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M2

103 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. COSTRUZIONE DELLA CURVA RHR(t) - Osservazioni Per ciascuna delle 3 classi la Norma NFPA 555 propone, per distanze fino a 120 cm, una specifica espressione di RHR min in funzione della distanza D espressa in metri dal materiale che inizia a bruciare: 1. MATERIALI FACILMENTE ACCENDIBILI: RHR min = (D+0,08)/0,89 2. MATERIALI NORMALMENTE ACCENDIBILI: RHR min = 30 (D+0,5)/0, MATERIALI DIFFICILMENTE ACCENDIBILI: RHR min = 30 (D+0,02)/0,0092 La curva RHR può essere così ricostruita nel seguente modo: a. ipotizzare il materiale combustibile iniziatore dell'incendio; b. valutare la sequenza con la quale i diversi elementi combustibili presenti nell'ambiente vengono coinvolti dalla propagazione dell'incendio; c. calcolare la curva RHR(t) complessiva, per somma dei contributi nel tempo dei singoli materiali. Le curve RHR(t) di molte tipologie di materiali combustibili presenti negli edifici civili possono essere facilmente reperite in letteratura. M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 103

104 SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. ESEMPIO: Costruiamo le curve RHR(t) nel caso riportato in figura secondo i casi (scenari) riassunti nella successiva tabella (si veda allegato). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M2

105 ESEMPIO: SCENARI DI INCENDIO PER LA F.S.E. Allegato (Z2) M2 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 105

106 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

107 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Lo studio dell esodo è molto complesso in quanto governato dall interazione dell occupante con l edificio e l incendio. Le regole tecniche di prevenzione incendi trattano l esodo in funzione di elementi fisico-geometrici (layout, moduli d uscita, ), trascurando le componenti comportamentali e le modalità con cui le persone prendono decisioni, percepiscono i rischi, ecc. La progettazione prestazionale dell esodo tiene conto degli aspetti comportamentali, fisico-geometrici (layout, sistema d esodo, ecc.) e ambientali (presenza degli effetti avversi dell incendio). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

109 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Criterio ideale: La progettazione ideale dovrebbe assicurare agli occupanti di raggiungere un luogo sicuro senza accorgersi degli effetti dell'incendio. Non sempre è applicabile, in particolare per gli occupanti che si trovano nel compartimento di primo innesco dell'incendio. Per cercare di ottemperare al «criterio ideale», la norma introduce il Criterio ASET > RSET: la progettazione prestazionale del sistema di vie d'esodo consiste sostanzialmente nel calcolo e nel confronto tra i seguenti due intervalli di tempo: a. ASET, tempo disponibile per l'esodo (available safe escape time) b. RSET, tempo richiesto per l'esodo (required safe escape time) La differenza (ASET RSET) = T marg rappresenta il margine di sicurezza. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

111 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. La differenza (ASET RSET) rappresenta il margine di sicurezza (t marg ) Nel confronto tra diverse soluzioni progettuali, il professionista antincendio rende massimo il margine di sicurezza in relazione alle ipotesi assunte, al fine di considerare l'incertezza nel calcolo dei tempi di ASET ed RSET. Generalmente si assume: t marg RSET cioè ASET 2 RSET Con specifiche valutazioni è consentito: t marg 0, 1 RSET Ma deve sempre risultare: t marg 30 secondi M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 111

112 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET ASET, rappresenta il tempo a disposizione degli occupanti per mettersi in salvo e dipende strettamente dalle interazioni nel sistema incendio-edificio-occupanti: l'incendio si innesca, si propaga e diffonde nell'edificio i suoi prodotti, fumi e calore. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

113 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET L'edificio resiste all'incendio per mezzo delle misure protettive attive e passive: impianti antincendio, compartimentazioni, sistemi di controllo di fumo e calore. Gli occupanti sono esposti agli effetti dell'incendio in relazione alla attività che svolgono, alla loro posizione iniziale, al loro percorso nell'edificio ed alla condizione fisica e psicologica. Il sistema è complesso poiché ciascun occupante possiede un proprio valore di ASET. Tale complessità viene risolta dal professionista antincendio con considerazioni statistiche, con modelli di calcolo numerici o assumendo le ipotesi semplificative. Sono ammessi dalle norme 2 metodi di calcolo di ASET : a) Metodo di calcolo avanzato; b) Metodo di calcolo semplificato. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

114 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET Schematicamente i 2 metodi di calcolo di ASET «valutano» quanto segue: a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) a.2 gas irritanti (Modello dei gas irritanti) a.3 calore (Modello del calore) a.4 visibilità (Modello della visibilità) b) Metodo di calcolo semplificato (ISO/TR 16738): b.1 altezza fumi > 2,00 m b.2 temperatura fumi < 200 C Il calcolo richiede la stima delle concentrazioni di prodotti tossici, irritanti, temperature, densità del fumo e loro variazione nel tempo, in genere elaborata con modelli di calcolo fluidodinamici. Ciò assicura l esodo in ambiente con irraggiamento dai fumi < 2,5 kw/m 2. Il professionista antincendio deve accertare che si verifichi la formazione dello strato di fumi caldi superiore. M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 114

115 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) Tale modello impiega il concetto di F.E.D. definito come il rapporto tra la dose inalata e la dose di gas che determina effetti incapacitanti in un soggetto «medio». La composizione dei gas di combustione varia in relazione ai costituenti chimici del combustibile, alla temperatura raggiunta durante l'incendio (in relazione alle reazioni chimiche che possono verificarsi a tale temperatura) ed alla concentrazione di ossigeno presente nell'ambiente; tali gas comprendono l'anidride carbonica (CO2) e il monossido di carbonio (CO) in quanto la quasi totalità dei combustibili contiene carbonio ed altri prodotti, come HCl, HCN, NO2, NH3, SO2, ecc., che possono tutti recare danni all'organismo umano perché sono in grado di produrre effetti asfissianti o irritanti. L'azione delle sostanze asfissianti può condurre una persona alla condizione di inabilitazione (inibizione delle iniziative personali per la sopravvivenza e, quindi, si verificano delle condizioni psicofisiche che producono l'incapacità di attuare l'esodo da un locale). Sono gas asfissianti, il monossido di carbonio, l'acido cianidrico e l'anidride carbonica (anche l'azoto ed i gas inerti sono gas asfissianti). M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 115

116 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) L'effetto prodotto sul corpo umano da una sostanza tossica generalmente è funzione della concentrazione c(t) e dall'intervallo di tempo nel quale agisce. Il danno subito dal corpo umano dipende dalla dose D di sostanza tossica che nell intervallo di tempo tempo Dt si è accumulata nell'organismo e nel caso che la concentrazione c(t) si mantenga costante e pari a C nel tempo, è: D = C Dt A determinati valori di dose corrispondono specifici effetti (mal di testa, condizione di inabilitazione, ecc.) quindi è necessario conoscere le concentrazioni delle varie sostanze presenti nell'ambiente all'altezza media delle vie respiratorie e come esse variano durante il tempo di esposizione. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

117 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) La concentrazione delle sostanze tossiche nell'aria è generalmente espressa in mg/m 3 di aria o in parti per milione (1 ppm = 1 ml/l). Tali valori della concentrazione sono tra loro legati dalla seguente espressione: mg M ppm m3 = 24,45 dove, M è la massa molare della sostanza tossica espresso in g/mol e 24,465 l è il volume occupato da una mole di gas alla temperatura di 25 C (a 0 C tale volume è di 22,414 l) ed alla pressione di Pa. Ad esempio: una concentrazione volumetrica di monossido di carbonio (M CO = 28 g/mol) pari a 1000 ppm corrisponde a: mg/m3 (cfr sito per conversione: 24,465 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

118 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) Nel corso di un incendio nell'ambiente, in aggiunta alla diminuzione di ossigeno ed alla presenza di anidride carbonica e monossido di carbonio, può anche riscontrarsi la presenza di acido cianidrico e di altre sostanze irritanti; pertanto, è utile conoscere l'effetto combinato che tali sostanze possono produrre nell'organismo umano. Generalmente, bisogna aspettarsi che il monossido di carbonio e l'acido cianidrico si accumuleranno nel corpo umano con velocità maggiore a causa dell'effetto di iperventilazione indotto dall'anidride carbonica; inoltre, la riduzione nell'ambiente di ossigeno e la presenza dell'acido cianidrico amplificheranno l'effetto asfissiante del monossido di carbonio (è stato notato che l'effetto asfissiante provocato dall'acido cianidrico, in prima approssimazione, si somma a quello del monossido di carbonio). Da un punto di vista qualitativo, rispetto alla situazione nella quale il monossido di carbonio agiva singolarmente, si hanno, quindi, riduzioni significative del tempo necessario a provocare determinati effetti nocivi nell'organismo umano. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

119 Calcolo di ASET SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 119

120 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) In considerazione del fatto che l'effetto provocato dall'azione nociva dei prodotti della combustione è graduale e legato ai tempi di esposizione, il calcolo deve essere eseguito utilizzando il metodo della «Fractional Effective Dose» (F.E.D.), nel quale la dose tossica attribuita ad una determinato gas generato in un incendio viene espressa come una frazione della dose totale necessaria a provocare un determinato effetto in una persona; in tale circostanza, secondo quanto indicato dalla norma ISO 13571, la F.E.D. può calcolarsi, per esposizioni di breve durata, con la seguente espressione: n F. E. D. = i=1 t 2 න t 1 c i (t) (C t) i dt = C CO e C HCN 43 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo T L incertezza nell uso della formula è del 35%. Ad esempio, la dose incapacitante per il CO è ppm min; Il soggetto è incapacitato (FED = 1) se esposto a: ppm di CO x 10 min ppm di CO x 5 min In entrambi i casi la sua FED è pari a 1 ed il suo ASET per il CO è pari rispettivamente a 5 o 10 minuti in funzione della concentrazione. M3

121 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) Nella «Fractional Effective Dose» (F.E.D.), data dalla seguente espressione: C CO e C HCN indicano rispettivamente le concentrazioni volumetriche medie, espresse in ppm, del monossido di carbonio e dell'acido cianidrico nel breve intervallo di tempo DT di esposizione valutato in min., mentre e 220 rappresentano i relativi valori di dose, calcolati in ppm min, che sono ritenuti in grado di provocare la condizione di inabilitazione di una persona. Nell espressione c i (t) nell'incendio e (C t) i la dose della specie gassosa i-esima in grado di produrre gli specifici effetti sulle persone presenti espressa inppm min. n F. E. D. = i=1 t 2 න t 1 c i (t) (C t) i dt = C CO e C HCN T rappresenta la concentrazione dell'i-esimo gas in ppm che si libera Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

122 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) Per tener conto della concentrazione volumetrica media dell'anidride carbonica presente nell'aria inalata e quindi dell'effetto iperventilante che essa provoca il F.E.D. deve essere moltiplicato per il fattore v CO2 dato dalla seguente espressione: v CO2 = e C CO2 5 La «Fractional Effective Dose» (F.E.D.) indica, quindi, la dose di gas assorbita durante un tempo T definito di esposizione rapportata alla dose dello stesso gas che provoca nello stesso tempo un determinato l effetto di inabilitazione sulla persona media esposta. In altre parole, la F.E.D. indica il rapporto fra la dose di esposizione assorbita da una persona, che è sottoposta all'azione dei prodotti della combustione, durante la fase di esodo da un edificio incendiato e quella massima ammissibile (si tratta di una frazione della dose di intollerabilità che coincide con quella mediamente necessaria a provocare l'inabilitazione di una persona e che, quindi, non consentirebbe ad essa di raggiungere da sola un luogo sicuro). Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

123 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) È, pertanto, necessario, per procedere alla valutazione della F.E.D., conoscere durante l'evoluzione dell'incendio la variazione nel tempo della concentrazione volumetrica delle varie sostanze tossiche che si riscontra all'altezza media delle vie respiratorie di una persona e, quindi, risulta importante l'adozione di sofisticati ed affidabili modelli d'incendio numerici avanzati. E infine importante sottolineare che le norme ISO e BS PD considerano accettabile (limite di soglia), durante la fase di esodo da un edificio incendiato, tenuto conto delle ipotesi ed approssimazioni insite nei modelli di calcolo, nonché della diversa resistenza delle persone agli effetti nocivi delle sostanze tossiche una esposizione dell'organismo umano al fumo ed ai gas di combustione per la quale il valore della F.E.D. per la condizione di inabilitazione sia inferiore a 0,30 (a tale valore mediamente corrisponde una percentuale dell'11,4% di persone che non sono in grado di effettuare autonomamente la fase di evacuazione); inoltre, viene specificato che, qualora le persone presenti nell'edificio siano in precarie condizioni fisiche (ad esempio, nel caso di ospedali, case di ricovero per anziani, bambini, ecc.), il suddetto valore limite della F.E.D. dovrebbe essere inferiore a 0,10 (che significa incapacitare 1,1% dei soggetti esposti). M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 123

124 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 124

125 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.1 gas tossici (Modello dei gas tossici) ESEMPIO Esempio (Allegato Z3) M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 125

126 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.2 gas irritanti (Modello dei gas irritanti) l modello dei gas irritanti impiega, analogamente a quello dei gas tossici il concetto di FEC, (Fractional Effective Concentration). La FEC è definita come il rapporto tra la concentrazione di un gas irritante disponibile per inalazione e la concentrazione dello stesso gas che determina effetti incapacitanti sul soggetto medio esposto. Anche per il FEC si utilizzano gli stessi valori limite del FED. L incertezza nell uso della formula è del 50%. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

127 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.2 gas irritanti (Modello dei gas irritanti) Al fine di semplificare l'analisi, qualora negli scenari di incendio di progetto non siano identificati nel focolare materiali combustibili suscettibili di costituire specifica sorgente di gas irritanti (es. sostanze o miscele pericolose, cavi elettrici in quantità significative...) la verifica del modello dei gas irritanti può essere omessa. Il modello proposto dalla norma per i gas irritanti è puramente additivo degli effetti considerati istantanei e diretti dei gas irritanti; la valutazione del rischio viene svolta facendo riferimento alle loro concentrazioni frazionarie, anziché alle dosi frazionarie. I gas irritanti, infatti, provocano effetti direttamente al primo contatto con la parte alta del tratto respiratorio; da questo la scelta di fare riferimento alle concentrazioni frazionarie anziché alle dosi frazionarie. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

128 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.3 calore (Modello del calore) Per il modello del calore irraggiato e convettivo la norma propone un approccio, basato sulla F.E.D., simile a quello dei gas tossici. L'equazione proposta è la seguente: X FED = t 2 1 t 1 t Irad + 1 t Iconv T I valori di t Irad e t Iconv sono i tempi di incapacitazione per calore radiante e calore convettivo possono essere calcolati con altre relazioni in funzione della condizione di abbigliamento dei soggetti, reperibili nella norma ISO Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

129 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.3 calore (Modello del calore) La verifica del modello del calore può essere semplificata assumendo conservativamente le seguenti soglie di prestazione: a. irraggiamento sugli occupanti < 2,5 kw/m 2 ; b. temperatura ambiente sugli occupanti < 60 C. Tali valori corrispondono ad un ASET > 30 minuti per qualsiasi condizione di abbigliamento. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

130 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET a) Metodo di calcolo avanzato (ISO 13571): a.4 visibilità (Modello di visibilità) Il modello dell'oscuramento della visibilità da fumo è basato sul concetto del minimo contrasto percettibile, cioè la minima differenza di luminosità visibile tra un oggetto e lo sfondo. Per legare il valore della visibilità L alla massa volumica dei fumi r smoke si ricorre alla seguente correlazione sperimentale, applicata ad ogni punto del dominio di calcolo: dove: L C s r smoke L = C/(s r smoke ) [m] visibilità [m] costante adimensionale pari a 3 per cartellonistica di esodo riflettente non illuminata oppure pari a 8 per cartellonistica retroilluminata coefficiente massico di estinzione della luce pari a 10 m 2 /g [m 2 /g] massa volumica dei fumi [g/m 3 ], fornita dal codici di calcolo fluidodinamico Grazie a questa correlazione, i codici di calcolo fluidodinamico restituiscono direttamente la r smoke e calcolano la visibilità L per ogni punto degli ambienti simulati. Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

131 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di ASET b) Metodo di calcolo semplificato (ISO 16738): b.1 altezza fumi > 2,00 m b.2 temperatura fumi < 200 C La ISO/TR prevede la possibilità di utilizzare l'ipotesi semplificativa della esposizione zero (zero exposure). Invece di procedere alla verifica di tutti i modelli precedentemente elencati, il professionista antincendio impiega le soglie di prestazione, molto conservative: b.1 altezza minima dei fumi stratificati dal piano di calpestio pari a 2 m, al di sotto del quale permanga lo strato d'aria indisturbata e b.2 temperatura media dello strato di fumi caldi non superiore a 200 C. Questi criteri permettono agli occupanti la fuga in aria indisturbata, non inquinata dai prodotti della combustione, ed un valore dell'irraggiamento dai fumi cui sono esposti inferiore a 2,5 kw/m 2 : sono dunque automaticamente soddisfatti tutti i modelli precedenti. È infatti sufficiente valutare analiticamente o con modelli numerici a zone o di campo l'altezza dello strato dei fumi pre-flashover nell'edificio. Il metodo di calcolo semplificato è applicabile, solo se la potenza del focolare rapportata alla geometria dell'ambiente è sufficiente a garantire la formazione dello strato di fumi caldi superiore. Esempio (Allegato Z3) M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 131

132 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di RSET RSET = t det + t a + t pre + t tra M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 132

133 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di RSET RSET è calcolato tra l'innesco dell'incendio ed il momento in cui gli occupanti dell'edificio raggiungono un luogo sicuro. Anche RSET dipende dalle interazioni del sistema incendio-edificiooccupanti: la fuga degli occupanti è fortemente condizionata dalle geometrie dell'edificio ed è rallentata dagli effetti dell'incendio. Il documento di riferimento per RSET è la ISO/TR RSET è determinato da varie componenti: t det tempo di rivelazione (detection) t a tempo di allarme generale t pre il tempo di pre-movimento (pre-travel activity time, PTAT) il tempo di movimento (travel) t tra RSET = t det + t a + t pre + t tra Al fine del calcolo di RSET il professionista antincendio deve sviluppare lo scenario comportamentale di progetto più appropriato per il caso specifico, perché l'attività di premovimento e le velocità dell'esodo dipendono dalla tipologia di popolazione considerata e dalle modalità d'impiego dell'edificio. I parametri possono variare notevolmente se gli occupanti sono svegli ed hanno familiarità con l'edificio, come in un edificio scolastico, o dormono e non conoscono la struttura, come in una struttura alberghiera. Come già indicato per ASET, ciascun occupante possiede un proprio valore anche di RSET. M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 133

134 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Calcolo di RSET t det t a t pre t tra Tempo necessario al sistema di rivelazione automatico per accorgersi dell'incendio. Dipende dal tipo di sistema di rivelazione e dallo scenario d incendio. È calcolato analiticamente o con apposita modellizzazione numerica degli scenari d'incendio e del sistema di rivelazione. Tempo che intercorre tra la rivelazione dell'incendio e la diffusione dell'informazione agli occupanti. È pari a zero, se la rivelazione attiva direttamente l'allarme. È pari al ritardo valutato dal professionista antincendio, se la rivelazione allerta una centrale di gestione dell'emergenza che verifica l'evento ed attiva poi l'allarme manuale. È composto dal tempo di riconoscimento (recognition) e di risposta (response). Durante il tempo di riconoscimento gli occupanti continuano le attività che stavano svolgendo, finché riconoscono l'esigenza di rispondere all'allarme. Nel tempo di risposta gli occupanti cessano le loro attività normali e si dedicano ad attività legate all'emergenza. Tempo impiegato dagli occupanti per raggiungere un luogo sicuro dal termine delle attività di premovimento. Dipende da: distanza degli occupanti o gruppi di essi dalle vie d'esodo; velocità d'esodo, che dipendono dalla tipologia degli occupanti e loro interazioni con ambiente e effetti dell'incendio; vie d'esodo (geometria, dimensioni, dislivelli, ostacoli). M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 134

135 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. T det Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

136 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. T a M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 136

137 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. T pre Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

141 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. T tra Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

144 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. IL COMPORTAMENTO UMANO IN CASO DIINCENDIO T tra 1. Le persone prima di rispondere ad un allarme vogliono definire e capire la situazione ambientale; 2. Per questo motivo aspettano indicatori ambientali (odore di fumo, urla di una persona, un collega che gli impone di uscire. ); 3. Le persone tendono a credere che la probabilità che ad un allarme corrisponda un incendio e che questo possa rappresentare un rischio per loro è estremamente bassa; 4. Si instaura il fenomeno del milling (girovagare a vuoto come un mulino); 5. Le persone tendono ad avere comportamenti gregari (effetto gregge); 6. L interazione tra le persone nella fase di evacuazione che provoca stress emotivo, ansia, preoccupazione per la sopravvivenza, tende a diventare solo fisica (accalcamento, persone che cadono e vengono calpestate.); 7. Alcune persone cercano di soddisfare i propri bisogni altre prestare soccorso; 8. La maggior parte delle persone tende ad uscire seguendo il percorso di ingresso; 9. Più l ambiente è familiare e più le persone indugiano nel recuperare effetti personali; Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

146 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Criterio ASET > RSET M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 146

147 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Soglie di prestazione per la salvaguardia della vita Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo M3

150 SALVAGUARDIA DELLA VITA CON LA F.S.E. Riassumendo M3 Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 150

151 Bibliografia D.M. 3 agosto 2015 Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi ai sensi dell articolo 15 del D.L.vo 139/06 DM 9 maggio Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Lettera Circolare prot. n del 17 luglio 2007 Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio - D.M. 9 maggio Primi indirizzi applicativi. Lettera Circolare prot. n. DCPST/427 del 31 marzo Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Trasmissione delle linee guida per l approvazione dei progetti e della scheda rilevamento dati predisposte dall Osservatorio. Scheda Rilevamento Dati - Linee guida per la valutazione dei progetti Codice di prevenzione incendi commentato Fabio Dattilo e Cosimo Pulito Epc editore Slides «Fire safety engineering - Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio» Ing. Giuseppe Biffarella «Approccio Ingegneristico alla Sicurezza Antincendio» A. La Malfa e S. La Malfa Ed. Legislazione Tecnica «L ingegneria della sicurezza antincendio e il processo prestazionale» S. Marsella e L. Nassi EPC Libri «Problemi pratici risolti Approccio Ingegneristico» A. La Malfa e S. La Malfa - Ed. Legislazione Tecnica Slides «Fire safety engineering - Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio» Ing. Mauro Malizia «Esempi di Progettazione Antincendio» - A. La Malfa S. La Malfa V. Vanzini R. La Malfa - Ed. Legislazione Tecnica Articoli vari pubblicati sulla rivista mensile «Antincendio» Editrice EPC Articolo pubblicato sulla rivista ufficiale dei Vigili del Fuoco «Obiettivo Sicurezza» L Angolo Tecnico» di Lamberto Mazziotti Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 151

152 L approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Grazie per l attenzione Ing. Enrico Cinalli CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 152

153 L approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Allegati CORSO SPECIALIZZAZIONE PREVENZIONE INCENDI - Modulo 7 153

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