Certificato di resistenza al fuoco di strutture esistenti

Il DM 14/01/2008, noto come Norme Tecniche per le Costruzioni, porta alla luce il tema della resistenza al fuoco degli elementi strutturali delegando al progettista la verifica della capacità portante e/o separante degli elementi costruttivi esposti all’incendio. Nella progettazione di tali elementi si dovrà tenere opportunamente conto di una combinazione di carico eccezionale, dovuta alle sollecitazioni termiche e meccaniche indotte dall’incendio sulla struttura. Gli obbiettivi della progettazione antincendio delle strutture, sono riassunti nel DM 09/03/2007 e prevedono che le costruzioni vengano progettate e realizzate in modo da assicurare:

• la stabilità degli elementi portanti per un tempo utile ad assicurare il soccorso agli occupanti;
• la limitata propagazione del fuoco e dei fumi, anche riguardo alle opere vicine;
• la possibilità che gli occupanti lascino l’opera indenni o che gli stessi siano soccorsi in altro modo;
• la possibilità per le squadre di soccorso di operare in condizioni di sicurezza

La resistenza al fuoco degli elementi strutturali è una delle principali misure di protezione dall’incendio, essa viene riguarda:

• la capacità portante in caso di incendio, per una struttura per una parte una struttura o per un elemento strutturale;
• la capacità di compartimentazione rispetto all’incendio per gli elementi di separazione sia strutturali, come muri e solai, sia non strutturali, come porte e tramezzi.

I principali parametri per la valutazione della resistenza al fuoco di un elemento sono:

• La resistenza R: ovvero la capacità dell’elemento (portante) di non collassare quando esposto per sufficiente tempo all’incendio;
• L’ermeticità (Etanchéité) E: ovvero la capacità, nel caso di elementi separanti, di non farsi attraversare dai fumi e dai prodotti dell’incendio;
• L’isolamento I: ossia la capacità dell’elemento (separante) di confinare l’incendio in una determinata regione della struttura, senza divenire lui stesso causa di propagazione.

La combinazione dei suddetti parametri costituisce la ben nota sigla “REI“. Tale sigla viene seguita da un’indicazione numerica (REI15; REI30; REI90; REI120…) dove il numero indica il tempo, espresso in minuti, durante il quale l’elemento è in grado di garantire le tre caratteristiche di resistenza al fuoco.

Il modulo “CERT_REI” rappresenta il documento ufficiale, compilato e firmato da Professionista Antincendio, per comprovare la resistenza al fuoco degli elementi strutturali così come sono posti in opera. Nel redigere tale documento il Professionista si assume dunque la responsabilità di garantire che l’elemento in oggetto resista all’incendio per il tempo dichiarato.

La Legge prevede tre distinti metodi per determinare la resistenza al fuoco di un elemento strutturale (portante o separante):

• Metodo tabellare;
• Metodo analitico;
• Metodo sperimentale.

Nell’allegato D del D.M. 16/02/2007 sono riportate le tabelle per la verifica della resistenza al fuoco degli elementi strutturali. Tali tabelle vengono impiegate per la verifica di singoli elementi (non valutando dunque la struttura nel suo insieme) esposti alla curva dell’incendio ISO 834 nota come “curva standard”.

Le tabelle permettono di certificare direttamente solo certi elementi, con caratteristiche geometriche predefinite. Si tratta dunque di un metodo rigido, limitato ai soli elementi tabellati, e spesso in modo molto cautelativo. Il metodo tabellare è sicuramente la prima scelta del Progettista certificatore quando gli elementi strutturali non richiedono caratteristiche di resistenza al fuoco troppo performanti. Si tratta tuttavia del metodo più semplice e veloce.

Il metodo di verifica analitica è l’unico metodo che permette la determinazione della resistenza al fuoco di elementi strutturali complessi, eventualmente dotati di protezioni contro l’incendio, o di intere parti di strutture.

La verifica viene svolta con appositi programmi in grado di determinare puntualmente le sollecitazioni indotte dalle fiamme sulla sezione della struttura da verificare. L’analisi può essere ulteriormente approfondita utilizzando curve “reali” dell’incendio, valutate caso per caso, e quindi spesso differenti dalla curva “standard” ISO 834.

La verifica di resistenza viene svolta allo Stato Limite Ultimo (SLU) in relazione alla/e combinazione/i di carico eccezionale in caso di incendio.

Il metodo di verifica di resistenza al fuoco sperimentale viene solitamente demandato a laboratori accreditati. L’elemento oggetto di certificazione viene posto in un forno per un tempo determinato, nel mentre vengono misurati i suoi parametri come esposto nelle norme EN 13381 e EN 13501.

Il metodo sperimentale certifica così la resistenza al fuoco di un singolo elemento ma, per ovvi motivi, non può tenere conto (e dunque non certifica) la situazione al contorno, come i collegamenti fra diversi elementi e loro corretta messa in opera.

Il calcestruzzo ordinario è una miscela eterogenea incombustibile. Presenta per sua natura una buona resistenza alla fiamma, tuttavia l’innalzamento improvviso della temperatura comporta la vaporizzazione dell’umidità presente naturalmente al suo interno formando di bolle di gas. Tale effetto ha la conseguenza di creare sovrapressioni interne al materiale che possono compromettere la sua resistenza a compressione. Un secondo effetto indesiderato dovuto alla elevata temperatura è la disidratazione del calcestruzzo con conseguente perdita del suo potere legante. Si stima che la resistenza a compressione del calcestruzzo sottoposto ad incendio subisca un decremento del 20% con temperature nell’ordine degli 800°C.

Il punto debole di una struttura in cemento armanto, tuttavia, non è rappresentato dal calcestruzzo quanto dall’armatura in acciaio annegata al suo interno. La trasmissione del calore dalla superficie esterna (soggetta al fronte di fiamma) verso l’interno, ad opera del calcestruzzo, comporta un innalzamento della temperatura dei ferri di armatura in acciaio. Come sopra esposto, l’aumento di temperatura di un elemento in acciaio comporta rapidamente un degradamento delle sue caratteristiche meccaniche. Essendo l’acciaio contenuto al suo interno il punto debole di una struttura in cemento armato, risulta fondamentale per la determinazione della resistenza al fuoco lo spessore del copriferro. Grazie alla bassa conducibilità termica del calcestruzzo, infatti, un copriferro di opportuno spessore può essere in grado di schermare l’acciaio per sufficiente tempo raggiungendo la classe REI di resistenza al fuoco richiesta.

Tramite opportuni software di calcolo analitici, è possibile creare un modello della struttura in calcestruzzo armato presa in esame. Tramite tale modello si ottiene una mappatura delle temperature interne raggiunte dalla sezione studiata. La determinazione delle temperature raggiunte punto per punto dalla sezione, permette di calcolare il degradamento delle proprietà meccanica della struttura e, di conseguenza, la sua classe di resistenza al fuoco.

L’acciaio è un materiale da costruzione spesso impiegato per realizzare strutture prefabbricate, tensostrutture, soppalchi o grigliati. Si tratta di un materiale incombustibile che, tuttavia, presenta un notevole deterioramente delle proprie caratteristiche meccaniche quando esposto all’incendio. Solitamente presenta una ridotta resistenza al fuoco a causa della sua elevata conducibilità termica che permette un rapidissimo surriscaldamento di tutta la struttura. La resistenza allo snervamento dell’acciaio da costruzione risulta seriamente compromessa già a partire dai 400°C, fino a dimezzarsi per temperature vicine ai 600°C.

Le caratteristiche fisiche e geometriche che influenzano la resistenza al fuoco di un elemento strutturale in acciaio sono: la sua conducibilità (indice di quanto velocemente si propagherà l’innalzamento di temperatura al suo interno), il fattore di sezione A/V, la sua duttilità e ovviamente il salto di temperatura a cui è soggetto.

Quando non risulti sufficiente, è possibile incrementare la resistenza al fuoco degli elementi in acciaio mediante opportune protezioni. Tali protezioni svolgono la funzione di schermare ed isolare l’elemento sensibile dall’azione della fiamma. I prodotti più utilizzati per questo scopo constano di schiume da applicare a spruzzo direttamente sulla struttura, o pannelli rigidi con cui inscatolare l’acciaio.

Tramite approccio analitico, è possibile valutare l’incremento di resistenza al fuoco che la struttura guadagna in caso di applicazione di elementi protettivi.

Grazie alle loro caratteristiche refrattarie, le pareti in muratura (mattoni pieni, semipieni, muratura armata, cassa vuota …) presentano solitamente una buona resistenza al fuoco. Un ruolo fondamentale viene svolto dallo strato di intonaco che riveste il lato esposto al fronte di fuoco. Gli intonaci, infatti, hanno bassi valori di conducibilità termica, fungendo da isolante e preservando gli strati più interni della muratura da eccessivi aumenti di temperatura.

La resistenza al fuoco delle strutture in muratura è influenza dalla loro massa, densità, conducibilità termica, umifità e dalla loro finitura. Inoltre, un altro paramentro di fondentale importanza è la loro estensione in altezza. La resistenza al fuoco della struttura in muratura sarà tanto minore quanto è maggiore l’altezza, a causa dell’incurvamento dovuto all’incremento di temperatura.

Per quantor riguarda il metodo tabellare di certificazione di resistenza al fuoco, l’altezza della muratura inferiore a 4 metri risulta determinante. Oltre questo limite sarà infatti necessario appoggiarsi ad altri approcci di valutazione, come quello analitico.

Il legno, massello o lamellare, è un materiale tipicamente combustibile e la sua temperatura di accensione è bassa, tra i 200°C e 300°C. La combustione del legno avviene tuttavia in maniera regolare, inoltre, lo strato esposto alla fiamma viene carbonizzato creando uno strato di cenere che protegge il legno sottostante. Grazie a questa sua caratteristica, una struttura in legno può raggiungere livelli di resistenza all’incendio equiparabili alle strutture in muratura o calcestruzzo.

La velocità di carbonizzazione del legno si attesta fra i 0.7-0.9 mm/min, le proprietà del legno non alterato dalla fiamma rimangono tuttavia intatte. Il collasso della struttura dunque si verifica quando la sezione resistenza non è più in grado di resistere ai carichi, e non a causa di un deterioramento delle proprietà meccaniche.

Studio Dall’Orto di Parma è specializzato in prevenzione incendi. Nello specifico, svolgiamo verifiche e certificazioni di resistenza al fuoco degli elementi strutturali (modulo CERT_REI) firmate da Professionista Antincendio iscritto ad albo Ministeriale. Si certificano elementi strutturali realizzati in calcestruzzo armato (c.a.) e calcestruzzo armato precompresso (c.a.p.); legno; acciaio; murature. Il Professionista si avvale di metodi all’occorrenza tabellari o analitici per certificare gli elementi strutturali.

Il nostro Studio tecnico si occupa di tutto ciò che riguarda:

• CERT_REI per strutture esisteni;
• CERT_REI di murature portanti o separanti;
• CERT_REI di costruzioni in cemento armato (c.a.) e cemento armato precompresso (c.a.p.);
• CERT_REI di strutture o elementi in acciaio;
• CERT_REI di strutture in legno massello o lamellare;
• CERT_REI di solai in latero cemento, predalles, solai misti con lamiere grecate, solette piene;
• CERT_REI di autorimesse;
• CERT_REI di capannoni industriali;
• CERT_REI di strutture con elementi protettivi (vernici, intonaci, pannelli).