Azioni termiche per l’analisi della temperatura: curve di incendio nominale
Nel caso di verifiche di tipo prescrittivo, 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.
- 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).
Curva Standard (ISO 834) (UNI EN 13501-2)
Tg = 20 + 345 log10 (8t +1)
Curva da Idrocarburi (UNI EN 13501-2)
Tg = T0 + 1080 (1-0,325 e-0,167t – 0,675 e-2,5t)
Curva da Esterni (UNI EN 13501-2)
Tg = T0 + 660 (1-0,687 e-0,32t – 0,313 e-3,8t)
T = temperatura al tempo t (espresso in gradi centigradi °C).
T0 = temperatura ambiente, convenzionalmente pari a 20°C.
t = il tempo considerato (espresso in minuti).
Fig. 2 - Curve di incendio nominale, idrocarburi, esterna
Incendio reale
L’incendio reale è profondamente differente da quanto rappresentato dalle curva nominali, in quanto non esiste collegamento tra il comportamento espresso dalle curve nominali e la realtà. Le curve temperatura-tempo di incendi reali, ossia le curve parametriche, tengono invece conto della situazione reale presente nel compartimento. Queste curve, infatti, dipendono, oltre che dalla natura del combustibile, anche dalla morfologia del combustibile, dalla sua quantità e dalla possibilità di accesso del comburente (fattore di ventilazione).
Si possono usare le curve parametriche che modellano il riscaldamento del compartimento, tengono conto di situazioni più realistiche poiché compaiono caratteristiche geometriche come l’area delle aperture verticali, l’altezza delle aperture verticali e l’area del compartimento.
Si guarda anche alle caratteristiche termiche dell’involucro (il calore specifico e la conducibilità termica delle chiusure) ed alle caratteristiche fisicotermiche delle pareti che delimitano il compartimento. Nelle curve parametriche c’è il carico di incendio che vedremo in seguito. La necessità di riprodurre quanto più possibile l’evoluzione dell’incendio comporta un grado di conoscenza del contesto approfondito, in poche parole occorre identificare gli scenari più significativi.
D.M. 3 agosto 2015
G.1.12 Resistenza al fuoco
1. Resistenza al fuoco: una delle misure antincendio di protezione da perseguire per garantire un adeguato livello di sicurezza di un’opera da costruzione in condizioni di incendio. Essa riguarda la capacità portante in caso di incendio, per una struttura, per una parte della struttura o per un elemento strutturale nonché la capacità di compartimentazione in caso di incendio per gli elementi di separazione strutturali (es. muri, solai, …) e non strutturali (es. porte, divisori, …).
2. Capacità portante in caso di incendio: attitudine della struttura, di una parte della struttura o di un elemento strutturale, a conservare una sufficiente resistenza meccanica sotto l’azione del fuoco, tenendo conto delle altre azioni agenti.
3. Capacità di compartimentazione in caso d’incendio: attitudine di un elemento costruttivo a conservare, sotto l’azione del fuoco, un sufficiente isolamento termico ed una sufficiente tenuta ai fumi e ai gas caldi della combustione, nonché tutte le altre prestazioni se richieste.
4. Carico di incendio: 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. Limitatamente agli elementi strutturali di legno, è possibile considerarne il contributo tenendo conto del fatto che gli stessi devono altresì garantire la conseguente resistenza al fuoco. Tale contributo deve essere determinato tramite consolidati criteri di interpretazione del fenomeno. Il carico di incendio è espresso in MJ; convenzionalmente 1 MJ è assunto pari all’energia sviluppata da 0,057 kg di legna equivalente.
5. Carico d’incendio specifico: carico di incendio riferito all’unità di superficie lorda di piano, espresso in MJ/m2 .
6. Carico d’incendio specifico di progetto: carico d’incendio specifico corretto in base ai parametri indicatori del rischio di incendio del compartimento antincendio e dei fattori relativi alle misure antincendio presenti. Esso costituisce la grandezza di riferimento per le valutazioni della resistenza al fuoco delle opere da costruzione.
7. Classe di resistenza al fuoco: intervallo di tempo espresso in minuti, definito in base al carico di incendio specifico di progetto, durante il quale il compartimento antincendio garantisce la resistenza al fuoco. È riferita ad una curva di incendio nominale.
8. Incendio convenzionale di progetto: incendio definito attraverso una curva di incendio che rappresenta l’andamento, in funzione del tempo, della temperatura media dei gas di combustione nell’intorno della superficie degli elementi costruttivi. La curva di incendio di progetto può essere:
a. nominale: curva adottata per la classificazione delle opere da costruzione e per le verifiche di resistenza al fuoco di tipo convenzionale;
b. naturale: curva determinata in base a modelli d’incendio e a parametri fisici che definiscono le variabili di stato all’interno del compartimento antincendio.
9. Incendio localizzato: focolaio d’incendio che interessa una zona limitata del compartimento antincendio, con sviluppo di calore concentrato in prossimità degli elementi costruttivi posti superiormente al focolaio o immediatamente adiacenti.
10. Fascicolo tecnico (per la resistenza al fuoco): documento predisposto dal Produttore in caso di variazioni del prodotto o dell’elemento costruttivo classificato, non previste dal campo di diretta applicazione del risultato di prova.
11. Elementi non portanti di opere da costruzione: elementi strutturali che, nella combinazione di carico eccezionale per le verifiche strutturali antincendio, così come da NTC, sono sottoposti al solo peso proprio ed all’azione termica dovuta all’esposizione al fuoco. Fanno eccezione quegli elementi che concorrono alla definizione del metodo di analisi strutturale (es. controventi verticali nei telai a nodi fissi).
12. Elementi strutturali principali: elementi strutturali il cui cedimento per effetto dell’incendio comprometta almeno una delle seguenti capacità:
a. capacità portante degli altri elementi strutturali della costruzione in condizioni di incendio;
b. efficacia di elementi costruttivi di compartimentazione;
c. funzionamento dei sistemi di protezione attiva; d. esodo in sicurezza degli occupanti; e. sicurezza dei soccorritori.
13. Elementi strutturali secondari: tutti gli elementi strutturali non principali
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