I nuovi decreti per la resistenza al fuoco delle opere da costruzione D.M. 9 marzo 2007 La classificazione dell edificio edificio e le curve di incendio Direzione Centrale Prevenzione e Sicurezza Tecnica 1 Area Protezione Passiva Roma Capannelle mauro.caciolai@vigilfuoco.it Il campo di applicazione Il campo di applicazione del provvedimento è limitato alle costruzioni in cui si svolgono attività soggette ai controlli del CNVVF per le quali le prestazioni di resistenza al fuoco non siano già stabilite da specifiche regole tecniche di settore (1). Le disposizioni si applicheranno: - alle nuove attività, i cui progetti saranno presentati ai Comandi VV.F. per l acquisizione del parere di conformità sui progetti in data successiva a quella di entrata in vigore (25 settembre 2007); - alle costruzioni esistenti nel caso di modifiche che comportino un incremento della classe di rischio di incendio, una riduzione delle misure di protezione o un incremento del carico di incendio specifico. (1) Il D.M. 9 maggio 2007 fa una eccezione per quelle attività che, sebbene dotate di una specifica regola tecnica (che fissa un valore della classe di resistenza al fuoco), sono oggetto di una istanza di deroga supportata da valutazioni condotte attraverso i metodi della F.S.E. 2
Abrogazioni Con l entrata in vigore del decreto saranno abrogati: - la circolare del Ministro dell interno 14 settembre 1961, n. 91; - il decreto del Ministro dell interno 6 marzo 1986 - Calcolo del carico di incendio per locali aventi strutture portanti in legno. Inoltre le definizioni riportate nel DM 30 novembre 1983 relative a: carico di incendio compartimento antincendio resistenza al fuoco saranno sostituite con quelle contenute nel DM 9/3/07. 3 ATTIVITA DISCIPLINATE DA SPECIFICHE REGOLE TECNICHE DI P.I. ATTIVITA NON DISCIPLINATE DA SPECIFICHE REGOLE TECNICHE DI P.I. ATTIVITA SOGGETTE AI CONTROLLI DEL C.N.VV.F. CLASSE PRESCRITTA DAL REGOLAMENTO CLASSE DETERMINATA DAL D.M. 9.3.2007 ATTIVITA NON SOGGETTE AI CONTROLLI DEL C.N.VV.F. CLASSE PRESCRITTA DAL REGOLAMENTO CLASSE DETERMINATA DAL D.M. 14.9.2005 4
Regole tecniche prescrittive 120 Edificio per uffici sprinkler Dati edificio: N piani 11 Altezza 37 m Persone presenti 550 NOTE: DE: nessun regolamento riguardo all uso dello sprinkler UK: non permesso senza sprinkler Resistenza [min] 90 60 no sprinkler 30 0 DE* FR IT* ES UK 5 Regole tecniche prescrittive 120 Locale di pubblico spettacolo 90 sprinkler no sprinkler Dati edificio: N piani 2 Altezza 9 m Spettatori 2000 NOTE: DE: nessun regolamento riguardo all uso dello sprinkler Resistenza [m in] 60 30 Tratto dal sito www.promozioneacciaio.it 0 DE* FR IT* ES UK 6
Classi di resistenza al fuoco La classe di resistenza al fuoco è l intervallo di tempo espresso in minuti, durante il quale il compartimento antincendio garantisce la capacità di compartimentazione. Le classi di resistenza al fuoco sono le seguenti: classe 15, classe 20, classe 30, classe 45, classe 60, classe 90, classe 120, classe 180, classe 240, classe 360 Esse sono di volta in volta precedute dai simboli (R, E, I, W, C, S, ecc.) indicanti i requisiti che devono essere garantiti dagli elementi costruttivi portanti e/o separanti, individuati sulla base della valutazione del rischio d incendio (rimanda al D.M. 16 febbraio 2007) 7 Classi di resistenza al fuoco La classe del compartimento è determinata in base al livello di prestazione richiesto alla costruzione. Livello I Nessun requisito specifico di resistenza al fuoco dove le conseguenze della perdita dei requisiti stessi siano accettabili o dove il rischio di incendio sia trascurabile Non ammesso dal D.M. 9.3.2007 Livello II Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un periodo sufficiente all evacuazione degli occupanti in luogo sicuro all esterno della costruzione Requisiti indipendenti dal valore assunto dal carico di incendio Valori prescritti Livello III Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un periodo congruo con la gestione dell emergenza Requisiti dipendenti dal valore assunto dal carico di incendio Valori calcolati Livello IV Livello V Requisiti di resistenza al fuoco tali da garantire, dopo la fine dell incendio, un limitato danneggiamento della costruzione Requisiti di resistenza al fuoco tali da garantire, dopo la fine dell incendio, il mantenimento della totale funzionalità della costruzione stessa Requisiti dipendenti dal valore assunto dal carico di incendio Requisiti dipendenti dal valore assunto dal carico di incendio Valori calcolati Valori calcolati 8
Livello I Il livello I di prestazione - Nessun requisito specifico di resistenza al fuoco - non è ritenuto accettabile per le costruzioni nelle quali si svolgono attività soggette ai controlli del CNVVF. 9 Livello II Il livello II di prestazione - Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un periodo sufficiente all evacuazione degli occupanti in luogo sicuro all esterno della costruzione - è ritenuto adeguato per le costruzioni: - isolate - fino a due piani fuori terra ed un piano interrato - destinate ad un unica attività non aperta al pubblico ove inoltre risultino verificate tutte le seguenti condizioni: 10
Livello II a) le dimensioni della costruzione siano tali da garantire l esodo in sicurezza degli occupanti; b) gli eventuali crolli totali o parziali non arrechino danni ad altre strutture; c) gli eventuali crolli totali o parziali non compromettano l efficacia degli elementi di compartimentazione e di impianti di protezione attiva che proteggono altre costruzioni; d) il massimo affollamento complessivo della costruzione non superi 100 persone e la densità di affollamento media non sia superiore a 0,2 pers/m 2 ; e) la costruzione non sia adibita ad attività che prevedono posti letto; f) la costruzione non sia adibita ad attività specificamente destinate a malati, anziani, bambini o a persone con ridotte o impedite capacità motorie, sensoriali o cognitive. 11 Livello II Le classi di resistenza al fuoco per garantire il livello II di prestazione sono le seguenti, indipendentemente dal valore assunto dal carico di incendio specifico di progetto. 30 per costruzioni ad un piano fuori terra senza interrati 60 per costruzioni fino a due piani fuori terra e un interrato Sono consentite classi inferiori se compatibili con il livello III di prestazione. 12
Livello III Il livello III di prestazione - Mantenimento dei requisiti di resistenza al fuoco per un periodo congruo con la gestione dell emergenza può ritenersi adeguato per tutte le costruzioni soggette ai controlli del CNVVF fatte salve quelle per le quali sono richiesti i livelli IV e V. Le classi di resistenza al fuoco necessarie per garantire il livello III sono correlate al carico d incendio specifico di progetto (q f,d ) 13 Livello III - Definizioni Il carico di incendio è il potenziale termico netto della totalità dei materiali combustibili contenuti in uno spazio corretto in base ai parametri indicativi della partecipazione alla combustione dei singoli materiali. Il carico d incendio specifico è il carico di incendio riferito all unità di superficie lorda. E espresso in MJ/m 2. Il carico d incendio specifico di progetto è il carico d incendio specifico corretto in base ai parametri indicatori del rischio di incendio del compartimento e dei fattori relativi alle misure di protezione presenti. 14
Livello III Il carico di incendio specifico di progetto q f,d = δ q1 δ q2 δ n q f [MJ/m 2 ] δ q1 è il fattore che tiene conto del rischio di incendio correlato alle dimensioni in pianta del compartimento secondo i seguenti valori Superficie in pianta lorda del compartimento (m 2 ) δ q1 Superficie in pianta lorda del compartimento (m 2 ) A < 500 1,00 2.500 A < 5.000 1,60 δ q1 500 A < 1.000 1,20 5.000 A < 10.000 1,80 1.000 A < 2.500 1,40 A 10.000 2,00 15 Livello III Il carico di incendio specifico di progetto q f,d = δ q1 δ q2 δ n q f [MJ/m 2 ] δ q2 è il fattore che tiene conto del rischio di incendio correlato alle caratteristiche dell attività svolta nel compartimento secondo i valori definiti nella tabella Classi di rischio Descrizione δ q2 I Aree che presentano un basso rischio di incendio in termini di probabilità di innesco, velocità di propagazione delle fiamme e possibilità di controllo dell incendio da parte delle squadre di emergenza 0,8 II Aree che presentano un moderato rischio di incendio come probabilità d innesco, velocità di propagazione di un incendio e possibilità di controllo dell incendio stesso da parte delle squadre di emergenza 1,0 III Aree che presentano un alto rischio di incendio in termini di probabilità d innesco, velocità di propagazione delle fiamme e possibilità di controllo dell incendio da parte delle squadre di emergenza 1,2 16
Livello III Il carico di incendio specifico di progetto q f,d = δ q1 δ q2 δ n q f [MJ/m 2 ] δ n = δni i è il fattore riduttivo (min 0,267) che tiene conto delle misure di protezione previste nell attività secondo i seguenti valori δ ni, Funzione delle misure di protezione Sistemi automatici di estinzione Sistemi di evacuazione automatica di fumo e calore Sistemi automatici di rivelazione, segnalazione e allarme di incendio Squadra aziendale dedicata alla lotta antincendio (1) Rete idrica antincendio Percorsi protetti di accesso Accessibili tà ai mezzi di soccorso VVF ad H 2 O δ n1 altro δ n2 δ n3 δ n4 δ n5 interna δ n6 interna e esterna δ n7 δ n8 δ n9 0,60 0,80 0,90 0,85 0,90 0,90 0,80 0,90 0,90 (1) Gli addetti devono aver conseguito l attestato di idoneità di cui alla L. 609/96 a seguito del corso di formazione di tipo C di cui al DM 10/03/1998 Ovviamente δ ni va posto uguale a 1 per le misure non previste nel progetto La progettazione delle costruzioni in acciaio per la sicurezza in caso di incendio Napoli, 18 e 19 giugno 2007 17 Livello III Il carico di incendio specifico di progetto q f,d = δ q1 δ q2 δ n q f [MJ/m 2 ] q f è il valore del carico d incendio specifico che può determinarsi: 1. con la formula: q f = n i = 1 g H m ψ i i i i [MJ/m 2 ] A dove: g i massa dell i-esimo materiale combustibile [kg] H i potere calorifico inferiore dell i-esimo materiale combustibile [MJ/kg] m i fattore di partecipazione alla combustione dell i-esimo materiale combustibile pari a: 0,80 per il legno ed altri materiali di natura cellulosica; 1,0 negli altri casi ψ i fattore di limitazione della partecipazione alla combustione pari a: - 0 per i materiali in contenitori appositamente progettati per resistere al fuoco; - 0,85 per i materiali in contenitori non combustibili; - 1 negli altri casi. A superficie in pianta lorda del compartimento [m 2 ] 18
Il carico di incendio specifico q f può determinarsi: 1. con la formula 2. con riferimento al contributo offerto dai materiali presenti (arredi, merci varie, elementi costruttivi e di finitura, ecc.) Da: Elifani, La prevenzione incendi nell industria e nell artigianato 19 Il carico di incendio specifico q f può determinarsi: 1. con la formula 2. con riferimento al contributo offerto dai materiali presenti 3. con riferimento a dati statistici in funzione della destinazione d uso In tal caso bisogna considerare valori con probabilità di superamento inferiore al 20%. Valori della densità di carico di incendio in funzione della destinazione d uso Da EN 1991-1-2 Annex E Uffici Scuole Attività Civili abitazioni Ospedali (stanza) Alberghi (stanza) Biblioteche Centri commerciali Teatri (cinema) Valore medio 780 230 310 1500 420 285 600 300 Frattile 80% 948 280 377 1824 511 347 730 365 Structural Design for Fire Safety Andrew H. Buchanan coefficiente di variazione valore del frattile 90 % valore del frattile 80 % valore di picco isolato Attività ben definite che sono piuttosto simili o con differenze molto limitate negli arredi o nei beni in deposito come abitazioni, alberghi, ospedali, uffici e scuole 30%-50% del valore medio dato (1,35-1,65) x il valore medio dato (1,25-1,50) x il valore medio dato 2 x il valore medio dato Attività che sono piuttosto dissimili o con larghe differenze negli arredi e nei beni in deposito come centri commerciali, grandi magazzini e attività industriali 50%-80% del valore medio dato (1,65-2,00) x il valore medio dato (1,45-1,75) x il valore medio dato 20 2,5 x il valore medio dato
Livello III Determinazione della classe di resistenza al fuoco Una volta determinato il carico di incendio specifico di progetto, le classi di resistenza al fuoco idonee a garantire il livello III di prestazione si ricavano dalla seguente tabella in funzione del carico d incendio specifico di progetto. Carichi d incendio specifici di progetto (q f,d ) Classe Non superiore a 100 MJ/m 2 0 Non superiore a 200 MJ/m 2 15 Non superiore a 300 MJ/m 2 20 Non superiore a 450 MJ/m 2 30 Non superiore a 600 MJ/m 2 45 Non superiore a 900 MJ/m 2 60 Non superiore a 1200 MJ/m 2 90 Non superiore a 1800 MJ/m 2 120 Non superiore a 2400 MJ/m 2 180 Superiore a 2400 MJ/m 2 240 21 Livello III Criteri di progettazione Lo spazio di riferimento generalmente coincide con il compartimento antincendio considerato e il carico di incendio specifico è quindi riferito alla superficie in pianta lorda del compartimento stesso, nell ipotesi di una distribuzione sufficientemente uniforme del carico di incendio. In caso contrario il valore nominale q f del carico d incendio specifico è calcolato anche con riferimento all effettiva distribuzione dello stesso. In un edificio multipiano sarà possibile considerare separatamente il carico di incendio dei singoli piani qualora gli elementi orizzontali di separazione posseggano una capacità di compartimentazione adeguata nei confronti della propagazione verticale degli incendi. 22
Livelli IV e V I livelli IV o V di prestazione possono essere oggetto di specifiche richieste del committente o essere previsti dai capitolati tecnici di progetto. I livelli IV o V di prestazione possono altresì essere motivatamente richiesti dalla autorità competente (Comando VVF) per costruzioni destinate ad attività di particolare importanza. Per i livelli IV e V resta valido quanto indicato nel decreto del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti 14 settembre 2005 e successive modifiche ed integrazioni. 23 Livelli IV e V Per garantire i livello di prestazione IV - Requisiti di resistenza al fuoco tali da garantire, dopo la fine dell incendio, un limitato danneggiamento della costruzione e V -Requisiti di resistenza al fuoco tali da garantire, dopo la fine dell incendio, il mantenimento della totale funzionalità della costruzione stessa - le costruzioni devono essere oggetto delle seguenti verifiche: a) Capacità portante mantenuta per tutta la durata dell incendio b) Regime deformativo contenuto c) Capacità portante residua che consenta interventi di ripristino (IV) c) Capacità portante residua adeguata alla funzionalità immediata della costruzione (V) 24
Esempio di determinazione della classe Deposito di bitume in fusti metallici (1.800 pz da 20 kg/cad.; tot. 36.000 kg) Superficie in pianta del compartimento = 900 m 2 Elementi caratteristici: ubicazione p.t.; h interna 6 m; imp. automatico di rivelazione, segnalazione e allarme; estintori; idranti interni e esterni; accessibilità ai mezzi VVF. PCI bitume = 42 MJ/kg; legno 19 MJ/kg Valutazione della classe di resistenza al fuoco con il metodo della circolare n. 91/1961 q = 36.000 42 / 19 900 = 88,42 kg legna eq/m 2 Determinazione del fattore k = 0,628 C = 88,42 0,628 = 55,53 ossia classe 60 P.to 3.1 3.2 3.3 P.to 4 P.to 5.1 5.2 P.to 5.3 5.4 P.to 5.5 P.to 5.6 P.to 5.7 P.to 5.8 5.9 Totale K Punti circolare 91 P.to 1.1 1.2 P.to 2 0 4 0 3 0 0-4 -3-2 0-2 0,628 25 Esempio di determinazione della classe Deposito di bitume in fusti metallici (1.800 pz da 20 kg/cad.; tot. 36.000 kg) Superficie in pianta del compartimento = 900 m 2 Elementi caratteristici: ubicazione p.t.; h interna 6 m; imp. automatico di rivelazione, segnalazione e allarme; estintori; idranti interni e esterni; accessibilità ai mezzi VVF. PCI bitume = 42 MJ/kg; legno 19 MJ/kg δq1 1,2 Valutazione della classe di resistenza al fuoco con il δq2 1 metodo del DM 9 marzo 2007 δn1 δn2 1 0,60 q f = 36.000 42 0,85 / 900 = 1428 MJ/m 2 q f,d = 1428 1,2 0,612 = 1049 MJ/m 2 ossia classe 90 Con impianto di spegnimento automatico ad acqua q f,d = 1428 1,2 0,367 = 629 MJ/m 2 ossia classe 60 δn3 δn4 δn5 δn6 δn7 δn8 δn9 Prodotto δni 1 0,85 1 0,80 1 0,90 0,612 0,367 26
Gratuito dal sito istituzionale del C.N.VV.F. www.vigilfuoco.it 27 Caratteristiche Principali Interfaccia utente intuitiva Frequenti richiami esplicativi al DM 9 marzo 2007 Aggiornamento in tempo reale della formula relativa al q f,d 28
Caratteristiche Principali Tre modalità alternative di determinazione del carico d incendio specifico (q f ) come specificato nell Allegato al DM 9 marzo 2007 29 1) Carico di incendio specifico per tipo di attività Database di attività Fonte: Structural Design for Fire Safety, Andrew H. Buchanan, John Wiley & Sons, LTD 30
Il valore di q f (medio) riportato in letteratura viene moltiplicato per un fattore compreso tra 1,25 e 1,75 in modo da ottenere il valore al frattile 80% 1) Carico di incendio specifico per tipo di attività Possibilità di personalizzare il Database 31 2) Carico di incendio specifico per arredo e per merci Database di arredi e merci in deposito personalizzabile Fonti: 1) Structural Design for Fire Safety, Andrew H. Buchanan, John Wiley & Sons, LTD 2) Comportamento al fuoco dei materiali, dei componenti costruttivi e degli arredi, ANIA (Associazione Italiana fra le Imprese Assicuratrici), Edizione 1986 32
3) Carico di incendio specifico per materiale Database di materiali personalizzabile. Fonte: Eurocodice EN 1991-1-2 Coefficienti di partecipazione o protezione alla combustione 33 Fattore di rischio δ q1 La formula viene aggiornata in tempo reale in base all intervallo selezionato Negli approcci 2 e 3, il corretto valore di δ q1 viene selezionato automaticamente 34
Fattore di rischio δ q2 Richiamo alle definizioni date nel DM 9 marzo 2007 La formula viene aggiornata in tempo reale in base alla classe selezionata 35 Fattore di protezione δ n δ n = δni i viene calcolato selezionando le caselle relative alle misure antincendio adottate Il risultato viene mostrato nella formula 36
Calcolo e classificazione Al termine della procedura di immissione dei dati, il programma fornisce la classe di riferimento e la classe minima per il livello di prestazione III 37 Stampa rapporto In funzione dell approccio seguito per il calcolo del carico d incendio specifico vengono visualizzati tre diversi prospetti riepilogativi stampabili suddivisi in sezioni: Carico d incendio specifico (q f ) Fattore di rischio δ q1 Fattore di rischio δ q2 Fattori di protezione δ ni Carico d incendio specifico di progetto (q f,d ) e classi 38
Verifica degli elementi costruttivi L incendio convenzionale di progetto è definito da una curva di incendio che rappresenta l andamento, in funzione del tempo, della temperatura media dei gas di combustione nell intorno degli elementi costruttivi. A seconda del tipo di approccio adottato (prescrittivo o prestazionale) l andamento delle temperature negli elementi costruttivi sarà valutato in riferimento: - a una curva nominale d incendio tra quelle indicate di seguito, per l intervallo di tempo di esposizione pari alla classe di resistenza al fuoco prevista, senza alcuna fase di raffreddamento; -a una curva naturale d incendio, determinata in base a modelli di incendio tenendo conto dell intera durata dello stesso, compresa la fase di raffreddamento fino al ritorno alla temperatura ambiente. 39 Curve nominali di incendio Nel caso di verifiche di tipo convenzionale, l andamento delle temperature negli elementi costruttivi è valutato con riferimento a una curva temperatura/tempo di tipo nominale considerando un intervallo di tempo di esposizione all incendio pari alla classe di resistenza al fuoco determinata con i metodi sopra descritti. - curva nominale standard introdotta dalla norma ISO 834 normalmente utilizzata - curva nominale degli idrocarburi più severa rispetto alla prima da utilizzare nel caso di incendi di quantità rilevanti di idrocarburi o altre sostanze con equivalente velocità di rilascio termico - curva di incendio nominale esterna sensibilmente meno gravosa rispetto alla curva standard a cui può farsi riferimento nel caso di strutture poste all esterno rispetto al compartimento interessato dall incendio (per l acciaio caso specifico). 40
Curve nominali di incendio Tre curve nominali temperatura/tempo definite analiticamente per un tempo pari alla classe di riferimento. 41 Curve nominali di incendio Curva nominale STANDARD (ISO834) T = 345 log 10 (8 t + 1) + 20 dove : T è la temperatura dei gas in C t è il tempo espresso in secondi 20 è la temperatura ambiente in C Curva nominale dell INCENDIO ESTERNO T = 660 (1-0.687 e -0.32 t -0.313 e -3.8 t ) + 20 Curva nominale dell INCEDNDIO DA IDROCARBURI T = 1080 (1-0.325 e -0.167 t -0.675 e -2.5 t ) + 20 42
43 44
Curve naturali di incendio Nel caso in cui il progetto sia condotto con un approccio prestazionale, secondo i criteri del DM 9 maggio 2007 - Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio - la capacità portante e/o la capacità di compartimentazione, in alternativa al metodo che fa riferimento alle classi, può essere verificata rispetto all azione termica della curva naturale di incendio, applicata per l intervallo di tempo necessario al ritorno alla T ordinaria, da determinarsi attraverso: - modelli di incendio sperimentali (p.e. prove di incendio su scala reale) oppure, - modelli di incendio numerici semplificati (p.e. curve parametriche) oppure, - modelli di incendio numerici avanzati (p.e. modelli a zone, di campo). Le curve di incendio naturale devono essere determinate in base al carico di incendio specifico di progetto ponendo pari ad 1 i coefficienti δ ni relativi alle misure di protezione che si intende modellare. Occorre riferirsi a metodi di riconosciuta affidabilità, tenendo conto delle limitazioni d uso di ciascun modello (Come puntualmente indicato nel DM 9 maggio 2007) 45 Curve naturali di incendio Qualora si adotti uno di questi metodi, è tuttavia previsto che gli elementi costruttivi portanti e/o separanti garantiscano il possesso di requisiti minimi di resistenza al fuoco determinati rispetto all azione termica della curva di incendio nominale standard ISO 834 secondo la correlazione tra carico d incendio specifico di progetto (q f,d ) e classe di riferimento riportata nella seguente tabella: Carichi d incendio specifici di progetto (q f,d ) Classe Non superiore a 300 MJ/m 2 0 Non superiore a 450 MJ/m 2 Non superiore a 600 MJ/m 2 15 Non superiore a 900 MJ/m 2 20 Non superiore a 1200 MJ/m 2 30 Non superiore a 1800 MJ/m 2 45 Non superiore a 2400 MJ/m 2 60 90 Superiore a 2400 MJ/m 2 120 46
Curve di incendio parametriche carico di incendio specifico q f (MJ / m²) inerzia termica delle pareti b = (λ ρ c) ½ 47 Curve di incendio parametriche Equazioni di Wickström Eurocode EN 1991-1-2 48
Curve di incendio parametriche PRO - Sono facilmente implementabili in programmi automatici - Consentono rapide valutazioni - I parametri in input sono facilmente determinabili - Sono conservative CONTRO - La loro applicazione è limitata a: - Compartimenti di superficie inferiore a 500 m 2 - Coperture piane e a quota non superiore a 4 m da terra - Assenza di aperture sulla copertura - Completa combustione del materiale combustibile presente - Coefficiente di ventilazione O compreso tra 0,02 e 0,2 m 1/2 - Carico di incendio specifico di progetto q t,d compreso tra 50 e 1000 MJ/m 2 49 50
51 52
Equazioni di Wickström Eurocodice 1991-1-2 Applicazione ad un compartimento di dimensioni in pianta 10 x 5 m 2 e con altezza di interpiano pari a 4 m. Le finestre hanno altezza costante pari ad 1 m e superficie variabile da 10 a 30 m 2. Le pareti sono in muratura e i solai in latertocemento. Il carico di incendio varia da 15 a 60 kg/m 2 legna Curve di incendio parametriche con q = 15 kg/mq di legna equivalente Curve di incendio parametriche con q = 30 kg/mq di legna equivalente Temperatura ( C) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Tempo (min) ISO834 10 mq (FC) 20 mq (FC) 30 mq (FC) Temperatura ( C) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Tempo (min) ISO834 10 mq (VC) 20 mq (FC) 30 mq (FC) Curve di incendio parametriche con q = 45 kg/mq di legna equivalente Curve di incendio parametriche con q = 60 kg/mq di legna equivalente Temperatura ( C) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Tempo (min) ISO834 10 mq (VC) 20 mq (VC) 30 mq (FC) Temperatura ( C) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 Tempo (min) 53 ISO834 10 mq (VC) 20 mq (VC) 30 mq (VC) Modelli a zone Nella fase pre-flashover è ragionevole supporre che ci sia la formazione di un ben individuato strato di fumi e gas caldi al di sotto del solaio di copertura. Questo strato di spessore variabile galleggia sullo strato sottostante costituito da aria in condizioni standard. Il modello a due zone descrive questa situazione facendo l ipotesi che la temperatura sia costante in ciascuno strato e restituendo principalmente le seguenti grandezze: Temperatura dei gas nella zona superiore T u (t), Altezza del piano di separazione tra le due zone H i (t) 54
Nella fase post-flashover, nel caso in cui il materiale combustibile sia distribuito su tutta la superficie del compartimento è ragionevole supporre che tutto il compartimento sia invaso dai fumi e dai gas caldi e che non sia possibile individuare le due zone. Il modello che descrive questa situazione è il modello ad una zona restituendo: Temperatura dei gas T (t), Modelli a zone 55 Modelli a zone Le seguenti quattro condizioni costituiscono un limite alla validità del modello a due zone e richiedono il passaggio al modello ad una zona: C1. La temperatura dei gas caldi raggiunge valori da produrre un flusso di calore radiante che innesca il restante carico di incendio; C2. Lo spessore della zona calda è tale da investire parte del materiale combustibile ad una temperatura superiore a quella di accensione del materiale stesso; C3. Lo spessore della zona calda è tale da riempire tutto il compartimento C4. L area dell incendio è troppo grande rispetto all area del compartimento per considerarlo un incendio localizzato 56
Incendio localizzato Nel caso in cui il materiale combustibile sia molto concentrato il modello a due potrebbe non essere una buona rappresentazione della realtà. Occorre ragionare in termini di incendio localizzato e vedere, con formule empiriche, altezza di fiamma e temperature locali. Le temperature raggiunte sull asse della fiamma e sul soffitto nella zona in asse con il focolaio potrebbero essere molto maggiori della temperatura media della zona superiore. Equazione di Heskestad per l altezza del plume, Equazione di Alpert per studiare il caso di fiamma che non impatta il solaio di copertura Equazione di Hasemi per studiare il caso di fiamma che impatta il solaio di copertura 57 58
59 Applicazione con Ozone OZone V2.2 Build: 28/11/02 Version 2.2.2 Cadorin J.F., Franssen J.M., University of Liege jf.cadorin@ulg.ac.be jm.franssen@ulg.ac.be Cajot L.G., Haller M., Schleich J.B., Profilarbed-Research lg.ajot@arcelor.com The code was developed within the E.C.C.S. sponsored research Natural Fire Safety Concept Rate of Heat Release Gas Temperature 250,0 1400 1200 200,0 1000 150,0 800 100,0 RHR Data RHR Computed 600 Hot Zone Cold Zone 400 50,0 200 0,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Time [min] Analysis Name: Deposito bitume costante di crescita 240 s medium-fast 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Time [min] Analysis Name: Deposito bitume 60
Criteri di progettazione La sicurezza del sistema strutturale in caso di incendio si determina sulla base della resistenza meccanica: - di singoli elementi strutturali (travi, colonne, ecc.) considerando carichi e vincoli - di porzioni significative di struttura - dell intero sistema costruttivo considerando l evoluzione sotto l azione dell incendio Devono essere considerati gli effetti del secondo ordine (deformazioni, dilatazioni contrastate, ecc.) tranne nel caso in cui: - siano trascurabili o a vantaggio di sicurezza - siano tenuti in conto nei modelli semplificati e conservativi adottati - i requisiti di sicurezza strutturale all incendio siano stati valutati con riferimento al metodo delle classi (curve nominali) 61 Responsabilità Nel procedimento di calcolo i vari sistemi di protezione e le condizioni di utilizzo della costruzione hanno una diretta ricaduta sul livello di prestazione di resistenza al fuoco da richiedere al manufatto; ne discende che la gestione dell attività non può essere avulsa dalle scelte che vengono effettuate in fase di progetto. Pertanto i progettisti saranno responsabili dell individuazione dei valori dei parametri posti a base della determinazione delle azioni di progetto mentre i titolari delle attività saranno responsabili del mantenimento delle condizioni che determinano l individuazione dei suddetti valori. 62