RELAZIONE TECNICA di VERIFICA COMPORTAMENTO AL FUOCO degli elementi costruttivi lignei (ai sensi norme UNI 9504)

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1 RELAZIONE TECNICA di VERIFICA COMPORTAMENTO AL FUOCO degli elementi costruttivi lignei (ai sensi norme UNI 9504) nel fabbricato Ex Palestrina ad uso dell'istituto Statale Marco Belli p.zza Marconi 10, Portogruaro (VE) Il tecnico: Ing. Bonetto Enrico Collaboratore: Ing. Valente Daniele P.iva via E. Medi 1 Vigonza (PD) Tel

2 INDICE 1. Premesse Metodo di calcolo Analisi dei carichi Verifica resistenza al fuoco Arcarecci Calcolo sollecitazioni Capriate Verifica resistenza al fuoco Puntoni Verifica resistenza al fuoco Catena Verifica resistenza al fuoco Travi orditura secondaria Verifica resistenza al fuoco Travi orditura primaria Conclusioni

3 1. Premesse La presente relazione tecnica si riferisce alla verifica di comportamento al fuoco degli elementi costruttivi lignei presenti allo stato attuale nel fabbricato denominato Ex Palestrina adibito ad uso dell'istituto Marco Belli. La verifica è stata eseguita secondo la metodologia di calcolo illustrata nelle norme UNI Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di legno e nel rispetto delle seguenti normative: UNI Nomenclatura delle specie legnose e che vegetano spontanee in Italia ; UNI Nomenclatura commerciale dei legnami esotici d'importazione ; UNI Prove al fuoco Termini e definizioni ; UNI Elementi costruttivi Prove di resistenza al fuoco ; UNI Segati di conifere Classificazione in base alla resistenza meccanica ; D.M. 14 gennaio Norme Tecniche per le Costruzioni La resistenza al fuoco è la capacità di una costruzione, di una parte di essa o di un elemento costruttivo di mantenere per un tempo prefissato: la resistenza R: attitudine a conservare la resistenza meccanica sotto l'azione del fuoco; l'ermeticità E: attitudine a non lasciar passare, né produrre, se sottoposto all'azione del fuoco su un lato, fiamme, vapori o gas caldi sul lato non esposto; l'isolamento termico I: attitudine a ridurre la trasmissione del calore. Per quanto sopra: con il simbolo REI (seguito da un numero n) si identifica un elemento costruttivo che deve conservare per un tempo determinato n la resistenza meccanica, la tenuta alle fiamme e ai gas caldi, l'isolamento termico; con il simbolo RE (seguito da un numero n) si identifica un elemento costruttivo che deve conservare per un tempo determinato n la resistenza meccanica e la tenuta alle fiamme e ai gas caldi con il simbolo R (seguito da un numero n) si identifica un elemento costruttivo che deve conservare per un tempo determinato n la resistenza meccanica. 2

4 Il numero n indica la classe di resistenza al fuoco. Le classi di resistenza al fuoco sono: 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240 e 360, ed esprimono il tempo, in minuti primi, durante il quale la resistenza al fuoco deve essere garantita. In questa sede sarà analizzata esclusivamente la resistenza meccanica R sotto l'azione del fuoco. Per gli elementi portanti, la verifica di resistenza al fuoco viene eseguita controllando che la resistenza meccanica venga mantenuta per il tempo corrispondente alla classe di resistenza al fuoco della struttura. Le dimensioni delle sezioni considerate nelle verifiche provengono da un rilievo in situ. Le travi presentano sezioni diverse e non perfettamente rettangolari, caratteristica dovuta allo smussamento variabile degli spigoli e all'artigianalità del manufatto edilizio. Di conseguenza sono state analizzate le sezioni rettangolari con le dimensioni minime, considerando una media che tiene conto dello smussamento degli spigoli. 3

5 2. Metodo di calcolo Si assume che: la carbonizzazione del legno sotto l'azione del fuoco proceda perpendicolarmente alle superfici esposte dell'elemento a velocità costante e dipenda esclusivamente dalla specie legnosa; il legno conservi inalterate le sue proprietà meccaniche nella parte non raggiunta dalla carbonizzazione; la relazione tra tensioni e deformazioni sia lineare fino a rottura. Sulla base di queste ipotesi, il calcolo della resistenza al fuoco si articola come segue: determinazione della velocità di penetrazione della carbonizzazione; determinazione della sezione efficace ridotta (cioè la sezione resistente calcolata tenendo conto della riduzione dovuta alla carbonizzazione del legno); verifica della capacità portante allo Stato Limite ultimo di Collasso secondo il metodo semiprobabilistico agli stati limite nella sezione efficace ridotta più sollecitata. Per travi semplicemente appoggiate, la luce di calcolo è considerata pari alla distanza netta fra gli appoggi più metà della lunghezza di appoggio fino a ciascuna testata. Poichè tutti gli elementi strutturali analizzati sono in legno massiccio saranno utilizzati, come valori di calcolo allo Stato Limite di Collasso, quelli riportati nelle norme UNI 9504: PROPRIETA' Resistenza a flessione Resistenza a trazione parallela Resistenza a trazione perpendicolare Resistenza a compressione parallela Resistenza a compressione perpendicolare Resistenza a taglio Modulo di elasticità flessionale Modulo di elasticità tangenziale Velocità di penetrazione della carbonizzazione Legno massiccio 160 dan/cmq 100 dan/cmq 3 dan/cmq 150 dan/cmq 55 dan/cmq 15 dan/cmq dan/cmq 5000 dan/cmq 0,09 cm/min 4

6 3. Analisi dei carichi Le azioni in base alle quali si esegue il calcolo della resistenza al fuoco sono rappresentate dalla più gravosa delle combinazioni: Fd = Gk + Q1k + 0,7 Q2kj dove: Fd Gk Q1k Q2kj è il valore dell'azione di calcolo; è il valore caratteristico delle azioni permanenti; è il valore caratteristico delle azioni variabili di lunga durata; è il valore caratteristico di una delle seguenti azioni variabili di breve durata, con j = 1 j = 2 j = 3 vento, neve, altre azioni rare. Risulta ragionevole non tener conto delle azioni sismiche e di quelle di natura dinamica, poiché si assume che non siano presenti durante l'incendio. Carichi permanenti: Peso proprio elementi lignei = 600 dan/mc Sovraccarichi permanenti: Morali in legno 8x8 / 30 cm = 600 x 0,08 x 0,08 / 0,3 = 12,80 dan/mq 15 dan/mq Tavelle 30x15x3 cm = 1880 x (0,3 x 0,15 x 0,03) x (3,33 x 6,66) = 56,29 dan/mq 60 dan/mq Polistirene espanso sinterizzato sp. 6 cm = 500 x 0,06 = 30 dan/mq Manto di copertura in coppi = 70 dan/mq Totale sovraccarichi permanenti = = 175 dan/mq Sovraccarichi variabili (neve): μi = 0,8 per angolo di inclinazione falde 0 < α < 30 qsk = 100 dan/mq per la provincia di Venezia Ce = 1,1 per costruzione topograficamente riparata da edifici più alti Ct = 1,0 in assenza di fenomeni di scioglimento per perdita di calore verso l'alto (copertura isolata) q = μi x qsk x Ce x Ct = 0,8 x 100 x 1,1 x 1,0 = 88 dan/mq 90 dan/mq 5

7 4. Verifica resistenza al fuoco Arcarecci Dimensioni sezione minima: 13 x 13 cm Interasse: 90 cm Lunghezza: 2,50 m Angolo pendenza falde: 19 Peso proprio Arcarecci = 600 x 0,13 x 0,13 / 0,90 = 11,27 dan/mq 15 dan/mq q (totale) = ( ,7 x 90) x 0,90 = 227,70 dan/m M = q x l 2 / 8 = 227,70 x 2,50 2 / 8 = 177,89 danm Mx = M x sin α = 177,89 x sin 19 = 57,92 danm My = M x cos α = 177,89 x cos 19 = 168,20 danm T = q x l / 2 = 227,70 x 2,50 / 2 = 284,63 dan Riduzione sezione R 15 = 0,09 cm/min x 15 min = 1,35 cm Altezza sezione ridotta efficace = 13,00 1,35 = 11,65 cm Base sezione ridotta efficace = 13,00 1,35 x 2 = 10,30 cm 6

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10 5. Calcolo sollecitazioni Capriate Dimensioni sezione minima puntone: 16 x 20 cm Dimensioni sezione minima catena: 16 x 20 cm Interasse: 2,50 m Luce: 5,80 m Angolo pendenza falde: 19 Tan α = 0,34 1/3 Peso proprio puntone o catena = 600 x 0,16 x 0,20 = 19,20 dan/m 20 dan/m Sovraccarico permanente = 175 dan/mq Sovraccarico accidentale = 0,7 x 90 = 63 dan/mq 70 dan/mq 9

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12 6. Verifica resistenza al fuoco Puntoni Dimensioni sezione minima puntone: 16 x 20 cm N1 (compressione) = 4166 dan M1 (flettente) = 268 danm T1 (verticale) = 343 dan Riduzione sezione R 60 = 0,09 cm/min x 60 min = 5,40 cm Altezza sezione ridotta efficace = 20,00 5,40 = 14,60 cm Base sezione ridotta efficace = 16,00 5,40 x 2 = 5,20 cm 11

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15 7. Verifica resistenza al fuoco Catena Dimensioni sezione minima catena: 16 x 20 cm N2 (trazione) = 3867 dan M2 (flettente) = 85 danm T2 (verticale) = 58 dan Riduzione sezione R 60 = 0,09 cm/min x 60 min = 5,40 cm Altezza sezione ridotta efficace = 20,00 5,40 x 2 = 9,20 cm Base sezione ridotta efficace = 16,00 5,40 x 2 = 5,20 cm 14

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18 8. Verifica resistenza al fuoco Travi orditura secondaria Dimensioni sezione minima: 17 x 20 cm Interasse: 90 cm Luce (in proiezione orizzontale): 4,70 m Peso proprio Travi = 600 x 0,17 x 0,20 / 0,90 = 22,67 dan/mq 25 dan/mq q (totale) = ( ,7 x 90) x 0,90 = 236,70 dan/m M = q x l 2 / 8 = 236,70 x 4,70 2 / 8 = 653,59 danm T = q x l / 2 = 236,70 x 4,70 / 2 = 556,25 dan Riduzione sezione R 30 = 0,09 cm/min x 30 min = 2,70 cm Altezza sezione ridotta efficace = 20,00 2,70 = 17,30 cm Base sezione ridotta efficace = 17,00 2,70 x 2 = 11,60 cm 17

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21 9. Verifica resistenza al fuoco Travi orditura primaria Dimensioni sezione minima: 20 x 25 cm Luce: 4,70 m Peso proprio Travi = 600 x 0,20 x 0,25 = 30 dan/m q (totale) = ( ,7 x 90) x 4,70 / = 648,05 dan/m M = q x l 2 / 8 = 648,05 x 4,70 2 / 8 = 1789,43 danm T = q x l / 2 = 648,05 x 4,70 / 2 = 1522,92 dan Riduzione sezione R 20 = 0,09 cm/min x 20 min = 1,80 cm Altezza sezione ridotta efficace = 25,00 1,80 x 2 = 21,40 cm Base sezione ridotta efficace = 20,00 1,80 x 2 = 16,40 cm 20

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24 10. Conclusioni Dal rilievo geometrico e dalle verifiche tecniche effettuate sul comportamento al fuoco di ogni elemento allo stato attuale, sono emersi i seguenti risultati: ELEMENTO COSTRUTTIVO LIGNEO Classe R Arcarecci 15 Puntoni capriate 60 Catene capriate 60 Travi orditura secondaria 30 Travi orditura primaria 20 Portogruaro, lì 21 marzo 2013 Il tecnico, Ing. Bonetto Enrico 23