Impianti di Rilevazione e Allarme Incendio (IRAI) e Sistemi di Diffusione Sonora EVAC

-di Ing. Giada Basile, Maurizio Antonelli

 

Gli impianti di Rilevazione e Allarme Incendio (IRAI) e i sistemi di diffusione sonora per messaggi d’emergenza (EVAC) sono essenziali per garantire la sicurezza nelle strutture in caso di incendio. La documentazione analizzata fornisce una panoramica dettagliata delle normative, delle caratteristiche tecniche e delle applicazioni di questi impianti. Gli Impianti di Rilevazione incendio di segnalazione allarme IRAI sono realizzati con l’Obbiettivo di sorvegliare gli ambienti di una attività, per rilevare precocemente un incendio e lanciare l’allarme al fine di : ·       Attivare le misure protettive (impianti automatici di controllo o estinzione, compartimentazione, evacuazione fumi e calore,…) attivare le misure gestionali (piano e procedure di emergenza e d’esodo,…)            Nel 2012 il grande riordino  del mondo della protezione attiva con la pubblicazione della  “Regola tecnica di prevenzione incendi per gli impianti di protezione attiva contro l'incendio installati nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi” per la PROGETTAZIONE, LA COSTRUZIONE, L'ESERCIZIO E LA MANUTENZIONE degli impianti di protezione attiva contro l'incendio installati nelle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi:  - Sia previsti da specifiche regole tecniche; - Sia Richiesti dai Comandi provinciali dei vigili del fuoco; -di nuova costruzione -esistenti alla data di entrata in vigore nel caso essi siano oggetto di interventi comportanti la loro modifica sostanziale Il decreto introdusse importanti novità, forse quella piu rilevante sicuramente  l’introduzione della gestione del fumo e calore definendoli  “impianti “ che poi la RTO a consacrato come la misura come tra le piu fondamentali  per la salvaguardia degli occupanti all’interno di una attività. Tutto questo è possibile solo con una tempestiva e rapida rivelazione dell’insorgere di un incendio. Oltre alla possibilità dell’utilizzo del Decreto Impianti D.M. 20/12/2012, nel 2015 arriva Il codice che ha  attribuito la misura  S7 per il mondo della rilevazione tenendo conto delle possibili disabilità anche temporanee, oltre a quello tradizionale anche allarmi vocali e luminosi necessari per disabilità. In questo  FOCUS andremo a verticalizzare il mondo della Rilevazione, con la promessa che nel prossimo numero affronteremo l’innovativa tecnologia delle  “ Termografia " applicata alla prevenzione Incendi.   LEGGI IL FOCUS

  

ANALISI DELLE CRITICITÀ E CAUSE DI INCENDIO IN IMPIANTI FOTOVOLTAICI: UN APPROFONDIMENTO TECNICO

10 Novembre 2024,

A cura di Ingegnere G. Basile, M. Antonelli

Pro Fire – Formazione Professionale Antincendio

direzione@pro-fire.org

 

 

Introduzione

Gli impianti fotovoltaici (FTV) sono una componente fondamentale per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile, tuttavia, come ogni tecnologia, presentano rischi di incendio che richiedono un'attenta analisi, soprattutto quando si trovano in fase di emergenza. L’incendio che coinvolge impianti fotovoltaici può presentare peculiarità legate alla presenza di tensioni elevate, materiali e dispositivi elettronici, che possono generare situazioni di pericolo difficili da individuare immediatamente. Il seguente articolo si propone di analizzare le cause più comuni di incendio legate agli impianti fotovoltaici, e le modalità per risalire alla loro origine.

 

Riferimenti normativi

 

• Guida VF 1324 del 07/02/2012 e al Regolamento UE 305/2011.

Delineano le linee guida per la progettazione sicura degli impianti fotovoltaici. Individuano soluzioni per garantire la sicurezza contro incendi, la propagazione di fumo e il rischio di elettrocuzione. Si fa presente che in alcuni casi, la valutazione del rischio potrebbe non rientrare tra le competenze del progettista e richiede il coinvolgimento di altri specialisti.

• Guida all’installazione degli impianti fotovoltaici 5158, 2010
• Chiarimenti alla nota prot. DCPREV 1324 del 7/2/2012 "Guida per I ‘installazione degli impianti fotovoltaici - Edizione 2012"
• CEI 82-25: Linee guida per la realizzazione di impianti fotovoltaici connessi alla rete.
• CEI 81-28: Protezione contro i fulmini per impianti fotovoltaici.
• IEC TS 62446-3: Normativa per la manutenzione e la documentazione degli impianti fotovoltaici.
• CEI 64-8: Requisiti di sicurezza per impianti fotovoltaici (Sezione 712).

Struttura e Componenti di un Impianto Fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico è composto principalmente da tre componenti fondamentali (rif. 1):

• le strutture di sostegno,
• i pannelli fotovoltaici (moduli),
• e il gruppo di conversione, noto come inverter.

Questi componenti lavorano insieme per convertire l'energia solare in energia elettrica, che può essere immessa nella rete o utilizzata direttamente.

• Strutture di Sostegno: Le strutture sono progettate per ancorare i pannelli fotovoltaici alla superficie del tetto o al terreno. Possono essere realizzate in vari materiali, tra cui alluminio e legno. A seconda della tecnologia, gli impianti possono presentare bulloni a vista o sistemi più innovativi senza bulloni.

• Pannelli Fotovoltaici: I moduli fotovoltaici sono costituiti da celle semi-conduttrici di silicio (mono o policristallino), che convertono la luce solare in energia elettrica. Le celle sono protette da strati di vetro temperato e materiali come il polimero Tedlar, che garantiscono la protezione meccanica e la resistenza alle intemperie.

• Inverter: Il gruppo di conversione (inverter) è il dispositivo che trasforma la corrente continua (DC) prodotta dai pannelli in corrente alternata (AC) adatta per l’immissione nella rete elettrica. La tensione in ingresso all’inverter varia con il numero di pannelli e stringhe fotovoltaiche collegate, mentre la tensione in uscita per uso domestico è generalmente di 230V a 50Hz.

 

Cause Comuni di Incendio negli Impianti Fotovoltaici

La causa di incendio negli impianti fotovoltaici può derivare da vari fattori legati sia a difetti nei componenti che a errori durante l’installazione e la manutenzione. Di seguito vengono analizzati i principali fattori che contribuiscono agli incendi:

• Arco Elettrico: Una delle cause più frequenti di incendio in impianti fotovoltaici è l'arco elettrico, che si sviluppa quando vi sono connessioni lente o allentate nei cavi e nelle scatole di giunzione. L’arco elettrico può generare temperature molto elevate, sufficienti a innescare il materiale circostante. L'arco elettrico, a differenza di quello alternato, può persistere per periodi più lunghi, aumentando il rischio di propagazione dell'incendio, anche a distanza di ore dall'inizio del fenomeno.

• Hot-Spot: Il fenomeno degli “hot spot” si verifica quando una parte del pannello fotovoltaico si surriscalda a causa di ombreggiamento, sporcizia o difetti di fabbricazione. Se non protetto adeguatamente, questo surriscaldamento localizzato può danneggiare le celle fotovoltaiche, provocando la rottura del vetro e l'infiltrazione di umidità, creando così un ambiente favorevole alla formazione di corto circuiti e incendi. La presenza di diodi di bypass in ogni stringa di celle fotovoltaiche può aiutare a prevenire tale fenomeno, ma un errato posizionamento o l'assenza di diodi può incrementare significativamente il rischio.

• Ossidazione e Infiltrazioni: La perdita di ermeticità dei pannelli fotovoltaici, dovuta ad un difetto di fabbricazione o a un danneggiamento durante l'installazione, può provocare infiltrazioni di acqua. L’umidità può causare l’ossidazione delle connessioni interne, aumentando il rischio di cortocircuiti. Inoltre, le connessioni lente o danneggiate nei quadri di campo o nelle scatole di giunzione possono favorire l’insorgere di archi elettrici, che, come già descritto, sono tra le principali cause di incendio.

Rif. 1: Il sistema ftv è in pratica un generatore di tensione continua. tale tensione viene trasformata in tensione alternata al fine di potersi interfacciare con la rete del gestore dell'energia. si vedano a tal proposito, lo schema di principio e lo schema elettrico di un impianto ftv di seguito riportati.

 

 

• Guasti nei Moduli: I pannelli fotovoltaici, come ogni altro dispositivo elettronico, possono soffrire di guasti legati alla saldatura tra le celle o alla scarsa qualità dei materiali utilizzati. Questi difetti possono causare un malfunzionamento delle celle, generando un arco elettrico o un “hot spot” che porta alla combustione dei materiali circostanti.

• Cavi e rischio di archi elettrici:

  - I cavi dei pannelli fotovoltaici sono esposti a diverse condizioni che possono causare il degrado dell'isolamento (raggi UV, alte temperature, esposizione prolungata al sole, e danni causati da animali).

  - Il deterioramento dell'isolante può causare archi elettrici in corrente continua, che non solo riducono l'efficienza energetica, ma possono anche innescare incendi pericolosi.

• Problemi relativi ai quadri stringa:

   - Il malfunzionamento dei quadri stringa, in particolare quelli posti in posizioni errate (ad esempio sotto le falde del tetto), può causare l'ingresso di acqua, aumentando il rischio di cortocircuiti e incendi. L'acqua all'interno dei quadri stringa è spesso causata da errori di installazione, come il posizionamento errato dei quadri alla fine della falda del tetto.

  - La protezione IP dei quadri stringa deve essere adeguata, e la presenza di acqua può compromettere la loro sicurezza.

   - Le connessioni difettose o non protette adeguatamente possono causare il surriscaldamento, e le correnti iniettate dai pannelli fotovoltaici possono mantenere attivo l'incendio se non viene interrotta l'alimentazione.

Rif. 2. Schema impianto fotovoltaico

 

• Rischi legati agli inverter: Gli inverter, se non adeguatamente dimensionati per il raffreddamento, possono surriscaldarsi e diventare un punto di innesco per incendi. La situazione può aggravarsi se l'inverter si trova in un locale dove il fuoco può propagarsi ad altre apparecchiature.

Identificazione della Causa di Incendio

La fase di investigazione dopo un incendio che coinvolge un impianto fotovoltaico richiede una serie di accertamenti tecnici mirati a determinare se l'impianto stesso è la causa dell'incendio o se è stato coinvolto come conseguenza di un altro fattore, come un cortocircuito in altre aree dell’edificio.

Le operazioni di indagine devono concentrarsi su alcuni punti critici:

• Connessioni e Scatola di Giunzione: Ispezionare le connessioni a vite per verificare eventuali segni di surriscaldamento o arco elettrico. La presenza di connessioni allentate potrebbe essere una prova cruciale per determinare che l’arco elettrico sia la causa dell’incendio.

• Visita ai Pannelli: Esaminare i pannelli fotovoltaici per rilevare segni di ossidazione o danneggiamenti evidenti nelle saldature tra celle, che potrebbero aver causato il malfunzionamento e l’innesco dell'incendio. La presenza di macchie scure o bruciature sui pannelli è un chiaro indicatore di un problema legato alla connessione interna delle celle.

• Verifica di Infiltrazioni e Umidità: Controllare la presenza di infiltrazioni d’acqua o danni causati da esposizione alle intemperie, che possono compromettere l'ermeticità del pannello e aumentare il rischio di corto circuito e incendio.

 

Prevenzione e Raccomandazioni

Per ridurre i rischi di incendio associati agli impianti fotovoltaici, è fondamentale adottare alcune misure preventive:

• Manutenzione Periodica: Gli impianti fotovoltaici devono essere oggetto di controlli periodici, che includano la verifica delle connessioni elettriche, la pulizia dei pannelli e il controllo delle condizioni di impermeabilità delle scatole di giunzione. E’ importante ispezionare tutti i componenti dell'impianto fotovoltaico, compresi i cavi, i quadri stringa, gli inverter e le connessioni, per prevenire il rischio di incendio.

• Corretto Posizionamento dei Diodi di Bypass: È essenziale che i diodi di bypass siano correttamente installati e funzionanti, per evitare il rischio di hot spot causati dall'ombreggiamento o dalla sporcizia sui pannelli.

• Formazione del Personale: Gli operatori coinvolti nell'installazione, manutenzione e ispezione degli impianti fotovoltaici devono essere adeguatamente formati sui rischi specifici legati a questi impianti e sulle procedure da seguire in caso di incendio.

• Progettisti: È essenziale che i progettisti e gli installatori fotovoltaici seguano le normative di sicurezza (CEI, IEC, EN) per ridurre i rischi e garantire un funzionamento sicuro degli impianti.

 

Conclusione

L'incendio di impianti fotovoltaici può derivare da una serie di cause tecniche legate alla qualità dei materiali, all'installazione e alla manutenzione. La comprensione delle cause comuni di incendio e la corretta gestione delle operazioni di indagine sono cruciali per determinare l'origine dell'incidente e migliorare la sicurezza degli impianti fotovoltaici. La prevenzione, attraverso un’attenta manutenzione e un'installazione conforme agli standard, rimane la miglior strategia per ridurre il rischio di incendi.

La responsabilità dei professionisti coinvolti è fondamentale per garantire la sicurezza dell'impianto e degli occupanti degli edifici dove sono installati. L'adozione di protocolli di sicurezza dettagliati, come quelli esemplificati nella scheda di raccolta dati, aiuta a migliorare la gestione del rischio e l'efficacia degli interventi in caso di emergenza.

 

Chiarimento della nota prot. DCPREV 1324 del 7 febbraio 2012

La nota prot. 1324 del 7/02/2012 si concentra sulle linee guida per l'installazione degli impianti fotovoltaici, in particolare per quanto riguarda la sicurezza antincendio. Si riportano i dettagli tecnici su come gli impianti fotovoltaici devono essere progettati e installati per evitare rischi di propagazione di incendi, nonché sulle modalità di valutazione del rischio e gli adempimenti normativi da seguire per le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi.

Ecco una sintesi dei punti principali:

• Guida come Strumento di Indirizzo: La guida non è vincolante ma fornisce soluzioni pratiche per garantire la sicurezza, in linea con il Regolamento (UE) n. 305/2011. Sono possibili altre soluzioni alternative, purché vengano raggiunti gli obiettivi di sicurezza.

• Valutazione del Rischio: L'installazione di un impianto fotovoltaico può comportare un aggravio del rischio incendio. La guida richiede di valutare aspetti come l'interferenza con il sistema di ventilazione, la propagazione dell'incendio, la sicurezza degli operatori e quella degli addetti alle operazioni di soccorso. Se il rischio incendio aumenta, devono essere rispettati gli adempimenti del DPR 151/2011, che possono comprendere la presentazione della SCIA (Segnalazione Certificata di Inizio Attività) o del progetto.

• Requisiti Tecnici: Gli impianti fotovoltaici devono essere installati in modo tale da evitare la propagazione di incendi dal generatore fotovoltaico al fabbricato, per esempio utilizzando strutture e materiali di copertura incombustibili (classe 0 o classe A1). Devono essere rispettate le specifiche per la distanza dagli elementi di compartimentazione antincendio e la presenza di dispositivi di emergenza per la sezionatura del generatore fotovoltaico in caso di incendio. È fondamentale che i moduli fotovoltaici, gli inverter e le altre apparecchiature siano installati secondo le normative relative alla sicurezza antincendio, e che le caratteristiche tecniche di resistenza al fuoco degli impianti siano documentate.

• Impianti Fotovoltaici Esistenti: Gli impianti fotovoltaici già attivi, ma non ancora conformi alla guida, devono essere messi a norma solo per quanto riguarda i dispositivi di emergenza e la segnaletica di sicurezza. Se l’impianto è stato messo in funzione prima dell’entrata in vigore della guida, bisogna rispettare i requisiti previsti dal DPR 151/2011 e assicurarsi che i dispositivi di emergenza siano funzionali.

• Valutazione della Classe di Resistenza al Fuoco: Per quanto riguarda la resistenza al fuoco delle coperture, si fa riferimento alla normativa UNI EN 13501-5:2009, che definisce la classificazione della resistenza degli elementi da costruzione. Per i moduli fotovoltaici, devono essere certificati secondo il DM 10 marzo 2005 in relazione alla loro reazione al fuoco.

• Dispositivi di Sezionamento e Sicurezza: Ogni impianto fotovoltaico deve essere dotato di un dispositivo di emergenza per la sezionatura, in modo che l'impianto possa essere scollegato in caso di emergenza. I dispositivi di sezionamento devono essere facilmente accessibili e chiaramente segnalati, in modo che possano essere utilizzati anche dagli operatori di soccorso.

In conclusione, la guida e la nota forniscono una serie di linee guida dettagliate per garantire che gli impianti fotovoltaici siano sicuri dal punto di vista antincendio, con indicazioni specifiche riguardo alla progettazione, all'installazione e alle procedure di verifica. Gli operatori devono assicurarsi che gli impianti rispettino questi requisiti per evitare rischi di incendio e per garantire la sicurezza sia degli utenti finali che degli operatori di soccorso in caso di emergenza.

 

Riferimenti:

• Relazione tecnica sugli incendi coinvolgenti impianti fotovoltaici, NUCLEO INVESTIGATIVO ANTINCENDI Capannelle – ROMA;
• Guida Installazione Impianto Fotovoltaico 5158_2010;
• Chiarimenti alla nota prot DCPREV 1324 del7l2l20l2 "Guida per I'installazione degli impianti fotovoltaici - Edizione 2012";
• Impianti fotovoltaici e rischio elettrico, Corso ProFire, Ing. Calogero TURTURICI Comandante VVF Milano.

Smaltimento di Fumo e Calore d’Emergenza: Un Approccio Strategico alla Sicurezza Antincendio

-di Ing. G. Basile, M. Antonelli

 

La gestione del Fumo e Calore inizia la sua ascesa alla consacrazione con la pubblicazione del Decreto Impianti il D.M. 20/12/2012, prima del riordino con il decreto della protezione attiva, gli evacuatori e il mondo della gestione del fumo non veniva contemplata come Impianto ma come sistema con tutte le conseguenze di un utilizzo non finalizzato alla riduzione dei pericoli d’incendio. Spesso il cupolino in policarbonato veniva additato solo come elemento di propagazione di incendio da parte dei controllori senza una visione fondamentale per l’andamento di un incendio.

Infatti, una delle principali novità del Decreto è la definizione di IMPIANTO per gli EFC.

La vera consacrazione arriva con la Pubblicazione del Codice RTO D.M.3/08/2015 e sue s.m.i. attribuendo allo Smoke Management una intera sezione la S8, una delle più fondamentali per una interazione bilaterale con tantissime altre Sezioni tutte fondamentali dalla Resistenza al Fuoco delle strutture alla gestione dell’esodo degli occupanti, passando dal SGSA al Compartimentazione non tralasciando la sovrappressione.

Pertanto gli EFC passano da “Cenerentola a Principessa” in pochi anni, la valutazione del rischio è imprescindibile da una corretta la tipologia degli occupanti e delle tempistiche della gestione del fumo.

Il corretto smaltimento di fumo e calore in caso di incendio è uno degli aspetti più critici nella progettazione di impianti antincendio, poiché è fondamentale per garantire la sicurezza sia degli occupanti che dei soccorritori. Secondo il Codice di Prevenzione Incendi (D.M. 3 agosto 2015 - questo aspetto, precedentemente trattato in maniera più frammentaria, è stato finalmente definito e inserito tra le misure strategiche antincendio, attraverso il Capitolo S.8), il controllo e la gestione dei fumi e del calore sono necessari per assicurare che le vie di esodo e le operazioni di soccorso non siano ostacolate, migliorando le condizioni di intervento durante un’emergenza. In questo articolo, esploreremo le principali soluzioni proposte dal Codice, le loro caratteristiche, i requisiti di implementazione e i benefici per la sicurezza antincendio. Il controllo del fumo e del calore ha come obiettivo principale l’individuazione dei presidi antincendio necessari per gestire, evacuare o smaltire i prodotti della combustione in caso di incendio.

Ma come si gestiscono questi sistemi? Quali soluzioni devono essere adottate? Scopriamo insieme come la normativa definisce i livelli di prestazione per i sistemi di controllo fumo e calore e come si legano alla valutazione del rischio incendio.

Scarica qui il focus

  

15 Settembre 2024,

A cura di Ingegnere Clemeno, Dott. Ing.G. Basile, M.Antonelli

Pro Fire – Formazione Professionale Antincendio

direzione@pro-fire.org

 

 

 

All’interno di questo Focus si vuole mettere in evidenza la collaborazione con FSE Accademy, il cui ruolo, alla luce del corso promosso sul territorio di Monza e Brianza, è risultato chiave per la riuscita della proposta formativa. Questo progetto nasce sulla base di un’esperienza maturata in oltre 25 anni di attività nel settore della prevenzione Incendi e ha l’obiettivo di promuovere e contribuire allo sviluppo di tematiche attinenti alla sicurezza antincendio.

 

Fire Safety Engineering

Sono tanti i nomi che le si attribuiscono ed altrettante le possibili applicazioni, che sia chiamata Ingegneria Antincendio o Metodo Prestazionale oppure Approccio Ingegneristico o ancora Performance-based Design, comunque si tratta della Fire Safety Engineering.

Ma cos’è?

Inizialmente applicata solo per risolvere le “missioni impossibili” legate a deroghe difficili e progetti complessi, la Fire Safety Engineering (indicata spesso con l’acronimo FSE) si sta progressivamente affermando in Italia, anche grazie ai recenti sviluppi normativi ed alla commercializzazione di software ad essa dedicati e sempre più potenti e affidabili.

Semplicemente si tratta di una branca della progettazione ingegneristica, applicata alle tematiche della sicurezza antincendio, alla pari delle strutture e dei sistemi impiantistici, anche il fenomeno dell’incendio può essere analizzato in termini scientifici e non più esclusivamente di conformità normativa, è’ proprio questo il passaggio saliente: dal momento in cui anche nel nostro Paese è stata consentita l’analisi prestazionale dalle prime norme ufficiali (D.M. 9 maggio 2007) fino all’innovativo del Codice e ne è stata regolamentata l’applicazione in termini parametrici e procedurali, è iniziata, lentamente, una progressiva affermazione di questo nuovo metodo progettuale

La F.S.E Cosa si prefigge?

Principalmente ha l'obiettivo di illustrare al professionista antincendio i principi teorici e le nozioni fondamentali che gli consentono di applicare il metodo dell'ingegneria della sicurezza antincendio, nonche' di poter sviluppare le soluzioni progettuali alternative individuate dal codice di prevenzioni incendi di cui al D.M.3.08.2015 e s.m.i.

 

 

PAROLE CHIAVE

1. Far comprendere che la F.S.E. è l’unico approccio fondato su basi scientifiche per lo studio del fenomeno incendio e degli effetti su persone o cose.
2. Provare come la F.S.E sia basata, oltre che su conoscenze chimiche, fisiche e matematiche, su scienze come la psicologia e la fisiologia quando l’oggetto di indagine è il comportamento umano.
3. Evidenziare che la F.S.E. in Italia è ancora poco diffusa ed ancor meno valorizzata, pur essendo lo strumento per eccellenza per affrontare e risolvere le problematiche antincendio.
4. Permettere un confronto di alto livello, anche in Italia, su tematiche scientifiche ad oggi ignorate dalle università nazionali. La scienza dell’incendio L’interpretazione dei fenomeni correlati all’incendio alla luce della scienza e l’ingegneria (fire engineering), anche con riferimento alla resistenza al fuoco delle strutture.
5. Dinamica dell’incendio: Come si sviluppa e si propaga l’incendio negli edifici, come agiscono le forze che regolano il movimento del fumo anche in grandi volumi e soprattutto L’esodo dagli edifici di grande altezza, possibili soluzioni

 

Pro Fire, ente di formazione a supporto dei tecnici e professionisti Antincendio, ha creato:

FSE Academy

FSE Academy nasce dalla competenza di un team di tecnici e professionisti con esperienza in ambito formativo e di progettazione nel settore della sicurezza antincendio, nonché sulla base della collaborazione con l'Accademia Universitaria dell'Ateneo di Parma.

Si tratta di un progetto sia culturale che formativo, avviato per soddisfare le esigenze legate al modificato quadro normativo e legislativo del settore e alle conseguenti nuove competenze richieste al mondo professionale.

Il medesimo progetto viene condotto e sviluppato anche sulla base della esperienza maturata in oltre 25 anni di attività formativa nel settore della Sicurezza Antincendio.

OBIETTIVO

• PRESENTARE E DIFFONDERE LA NUOVA CULTURA BASATA SULLA F.S.E.;
• CONTRIBUIRE ALLO SVILUPPO DI TEMATICHE ATTINENTI ALLA SICUREZZA ANTINCENDIO ATTRAVERSO LA F.S.E.;
• PARTECIPARE ALLO SVILUPPO NORMATIVO

 

 

Sono passati molti anni dalla pubblicazione del D.M. 9 maggio 2007, ma forse non abbiamo tutti ben chiaro cosa sia la "Fire Safety Engineering" e soprattutto quali sono le casistiche più significative per la sua corretta applicazione.

Cominciando dalla sua definizione:

"l'ingegneria della sicurezza antincendio (FSE) è un modo di progettare edifici e spazi per prevenire e gestire gli incendi. Utilizza principi ingegneristici, regole e giudizi esperti basati su studi scientifici per capire come si comportano gli incendi e come gli esseri umani reagiscono ad essi. L'obiettivo è proteggere la vita umana, i beni e l'ambiente, quantificando i rischi di incendio e valutando quali misure antincendio sono necessarie per limitare i danni causati dagli incendi. Utilizza un metodo basato sulle prestazioni, che consente di quantificare il livello di sicurezza antincendio per prospettati scenari d'incendio di progetto".

Citando inoltre [ISO/TR 13387]

“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 di incendio e dei relativi effetti ed alla valutazione analitica delle misure antincendio ottimali, necessarie a limitare entro livelli prestabiliti le conseguenze dell'incendio.”

Riferimenti normativi e definizioni

• ISO 23932:2009, FSE – General principles.
• ISO/TR 13387-1:1999 FSE – Part 1: Application of fire performance concepts to design objectives.
• BS 7974:2001 Application of FSE principles to the design of buildings – Code of practice.
• BS PD 7974-0:2002 Application of FSE principles to the design of buildings – Part 0: Guide to design framework and FSE procedures.
• SFPE Engineering Guide to Performance-Based Fire Protection, 2nd ed.,2007.
• Lett. circ. prot. n. 4921 del 17/7/2007: Direttive per l’attuazione dell’approccio ingegneristico - Primi indirizzi applicativi.
• Lett. Circ. prot. n. DCPST/427 del 31/3/2008: Approccio ingegneristico - Trasmissione linee guida per l’approvazione dei progetti e della scheda rilevamento dati.
• DM 9 maggio 2007, Direttive per l'attuazione dell'approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio. (GU Serie Generale n.117 del 22-05-2007).
• Sezione M (M1, M2, M3) del Codice di Prevenzione Incendi DM 3 Agosto 2015.

Nello specifico:

DM 9 Maggio 2007 e Codice di Prevenzione Incendi

In Italia la metodologia prestazionale è stata intro-dotta con il D.M. 9 maggio 2007 “Direttive per l’attuazione dell’approccio ingegneristico alla sicu-rezza antincendio”, in vigore dal 20/8/2007.

Il Decreto è formato da N°8 articoli che stabiliscono le procedure per l’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio:

art. 1: Oggetto; art. 2: Campo di applicazione; art. 3: Domanda di parere di conformità̀ sul progetto; art. 4: Domanda di deroga; art. 5: Dichiarazione di inizio attività̀; art. 6: Sistema di gestione della sicurezza antincendio; art. 7: Osservatorio per l’approccio ingegneristico; art. 8: Disposizioni finali.

E un allegato tecnico suddiviso in 5 punti che indicano il processo di valutazione e progettazione nell’ambito dell’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio. Si applica a insediamenti di tipo complesso o a tecnologia avanzata e in edifici di particolare rilevanza architettonica e/o costruttiva.

• Edifici pregevoli per arte o storia.
• Edifici ubicati in ambiti urbanistici di particolare specificità̀.

Successivamente è stato chiarito che tale indicazione non deve essere intesa in senso limitativo, ma vuole indirizzare l’uso dello strumento prestazionale, più sofisticato e raffinato e quindi più complesso e costoso, per la progettazione di attività per le quali può essere maggiormente valorizzato. Viene introdotto l’obbligo aggiuntivo di elaborare il programma per l’attuazione del sistema di gestione della sicurezza antincendio (SGSA).

Successivamente è stata inserita nella Sezione M del “Codice di prevenzione incendi” di cui al D.M. 3 agosto 2015, in vigore dal 18/11/2015:

• M1_Metodologia
• M2_Scenari di incendio
• M3_Salvaguardia della vita

 

 

Confronto con il passato

In passato, l'approccio prescrittivo è stato utilizzato per la scrittura delle tecniche di prevenzione incendi considerato semplice da applicare. Tuttavia, questo metodo tradizionale può risultare poco flessibile in realtà complesse come gli edifici storici o innovativi. In questi casi, l'utilizzo di soluzioni progettuali alternative basate sulla valutazione scientifica del fenomeno della combustione, degli effetti dell'incendio e del comportamento umano può essere più adeguato.

A cosa serve la soluzione alternativa?

L’approccio alternativo consente una valutazione quantitativa del livello di sicurezza antincendio rispetto a prestabilite soglie prestazionali e prende come riferimento, ipotizzati scenari d’incendio ritenuti ragionevolmente credibili. L’effetto di ogni misura alternativa può̀ essere quantificato e valutato attraverso l’uso di modelli rispetto a valori minimi delle prestazioni richieste. Si ha quindi un maggiore controllo del rapporto rischi/misure di sicurezza.

Col metodo FSE si possono risolvere due tipologie di problemi:

• SALVAGUARDIA DELLA VITA: Problema pre-flashover, dipende essenzialmente dal movimento di fumi e calore nell'edificio ed è legato in prima approssimazione all'HRR ed alla qualità del focolare.
• STABILITÀ STRUTTURALE: Problema post-flashover, dipende essenzialmente dal cimento termico della struttura cioè dall'energia prodotta dall'incendio (carico d'incendio) e dalle condizioni di ventilazione.

Con la FSE e l’applicazione dell’approccio prestazionale, sarà possibile valutare:

• Il fenomeno dello sviluppo delle fiamme;
• la propagazione e la dispersione dei fumi;
• Il corretto funzionamento dei sistemi di rilevazione, allarme ed estinzione presenti nella struttura;
• Elementi strutturali e la compartimentazione alle alte temperature.

Metodo Perfomance Based

Il metodo Performance Based è un sistema di progettazione antincendio che si basa sull'uso di principi ingegneristici, regole e giudizi di esperti basati su studi scientifici per quantificare il livello di sicurezza antincendio per prospettati scenari d'incendio di progetto. In questo modo, è possibile valutare gli effetti dell'incendio rispetto a soglie prestazionali (temperatura, visibilità, altezza dello strato libero da fumo) e trovare soluzioni progettuali più adatte per ogni specifica situazione.

Il criterio Performance Based consente di misurare e stabilire l'effetto di ogni misura alternativa, utilizzando modelli matematici. In questo modo, è possibile avere un maggiore controllo del rapporto tra rischi e misure di sicurezza, garantendo un livello di sicurezza ottimale, particolarmente utile per affrontare problematiche legate sia alle fasi di Pre-flashover che Post-flashover.

La fase Pre-flashover si verifica prima che l'incendio raggiunga il punto di flashover, ovvero il momento in cui tutta la materia combustibile presente nell'area interessata dall'incendio raggiunge la temperatura di accensione e si accende contemporaneamente. Durante questa fase, l'incendio è ancora controllabile e limitato, e le fiamme sono basse e parzialmente estese. Le azioni di spegnimento possono essere efficaci e il fumo è generalmente prodotto in piccole quantità. Durante questa fase si possono valutare gli effetti dell’incendio sulle persone e pertanto progettare e verificare parti dell’edificio ed impianti che permettano l’esodo in sicurezza degli occupanti o la salvaguardia delle squadre di soccorso.

La fase Post-flashover si verifica dopo che l'incendio ha raggiunto il punto di flashover. In questa fase, l'incendio è incontrollabile e si estende rapidamente in tutta l'area interessata, le fiamme sono alte, estese, e il fumo è prodotto in grandi quantità. In questo stadio, le azioni di spegnimento diventano difficili e rischiose: l'obiettivo principale diventa quello di limitare la diffusione del fuoco e proteggere le strutture o le persone di compartimenti adiacenti a quelli dove avviene l’incendio.

In sintesi, le fasi di Pre-flashover e Post-flashover sono due diverse condizioni di un incendio: la prima è quella in cui l'incendio è controllabile e limitato, la seconda in cui l'incendio è incontrollabile e si estende rapidamente.

 

 

Per completezza di informazioni, si vuole mostrare l’effetto di sistemi automatici di controllo ed estinzione dell’incendio. In figura si mostra l’andamento della potenza termica rilasciata RHR(t) quando all’interno di un’attività sono previsti sistemi di controllo e spegnimento dell’incendio di tipo automatico (sprinkler). L’andamento della curva non raggiunge il suo valore massimo ma viene assunta di tipo costante. Il valore costante raggiunto resta fino alla durata di alimentazione prevista per l’impianto entro cui si presume che l’incendio, sotto il controllo dell’impianto, venga definitivamente estinto.

Differente risultato si ha quando nell’attività sono invece previsti sistemi automatici di estinzione completa dell’incendio (come ESFR e water-mist), poiché il loro effetto viene valutato caso per caso in relazione alla loro efficacia. 

Ritornando al discorso sull'ingegneria della sicurezza antincendio, è uno dei metodi di progettazione previsti dal Codice per la sicurezza antincendio e può essere utilizzato per la verifica delle soluzioni alternative al fine di dimostrare il raggiungimento del livello di prestazione delle misure antincendio.

Il Codice stabilisce che l'ingegneria della sicurezza antincendio debba essere un metodo di progettazione valevole per verificare la conformità alle norme. In particolare, questo procedimento viene utilizzato per valutare le soluzioni alternative e dimostrare che il livello di sicurezza richiesto è stato raggiunto. Il professionista antincendio utilizza l'ingegneria e la sicurezza seguendo procedure, ipotesi e limiti specificati nel Codice. In questo modo, l'ingegneria della sicurezza antincendio diventa una metodologia principale per progettare e valutare in modo flessibile le soluzioni antincendio. Per gli aspetti della progettazione non esplicitamente definiti nel Codice, è possibile fare riferimento alla regola dell'arte internazionale. Di cosa si tratta? Cos’è esattamente la regola dell'arte internazionale antincendio?

 

La regola dell’arte internazionale

La regola dell'arte internazionale antincendio è un principio che indica che un progetto di sicurezza antincendio: deve essere conforme ai più elevati standard e alle migliori pratiche disponibili a livello internazionale. In altre parole, la regola dell'arte internazionale antincendio richiede che il progettista utilizzi le tecnologie e le metodologie più avanzate disponibili al fine di garantire la massima sicurezza in caso di incendio. Questo principio è utilizzato come riferimento per gli aspetti della progettazione antincendio non esplicitamente definiti dalle norme nazionali o locali.

Sulla base di questi concetti è necessario che il Professionista Antincendio abbia la possibilità di conoscere il maggior numero di esperienze fatte in questo campo per le molteplici applicazioni del metodo nella risoluzione in alternativa di obiettivi di sicurezza altrimenti non verificabili. Malgrado il tempo trascorso dall’introduzione del metodo nella progettazione antincendio italiana dobbiamo continuare a confrontarci per affinare sempre più i concetti, le potenzialità e spesso i limiti di questo importante strumento di progettazione.

 

 

 

Riferimenti al Corso

Pro Fire segue attentamente gli sviluppi nel campo dell’ingegneria dell’antincendio e promuoverà attraverso FSE ACADEMY – FSE ITALIA  unitamente al Comando VVF Monza, Ordini e collegi professionali due iniziative che parleranno di FSE.

I corsi sono finalizzati al mantenimento dell’iscrizione dei Professionisti Antincendio ai sensi dellìArt.7 D.M. 5/08/2011 oltre ai CFP  se previsti dai regolamenti dei Consigli Nazioni

Nel dettaglio:

• 26-30 settembre – Presentazione Corso Base FSE 16 ore in collaborazione con il Comando Provinciale di Monza e della Brianza. Il corso è esclusivo della città di Monza e tratterà anche del rapporto tra le varie istituzioni e il professionista antincendio.
• Gennaio 2025 verrà presentato il Corso Avanzato di 40 ore in collaborazione con Comando Provinciale di Monza e della Brianza. Il corso è esclusivo della città di Monza e tratterà anche del rapporto tra le varie istituzioni e il professionista antincendio. Ci sarà un ulteriore focus sulle varie attività in campo.

 

Corsi sul territorio Nazionale

Negli ultimi due anni, FSE Academy ha svolto diversi corsi improntati sull’FSE su tutto il territorio Nazionale: Veneto, Piemonte, Roma, Lombardia e il prossimo incontro in Emilia, in data 20-25 novembre a Parma con il progetto formativo, progettato e organizzato interamente con l’Ingegnere La Malfa (precursore della scienza dell’ingegneria antincendio).

 

Compartimentazione e sistemi di pressurizzazione

-di Ing. Giada Basile

 

La protezione delle vie di fuga in caso di incendio è un aspetto fondamentale nella progettazione di edifici sicuri. Un elemento chiave di questa protezione è rappresentato dai sistemi di pressurizzazione, che assicurano la sicurezza degli occupanti durante le emergenze. Questi sistemi impediscono l'ingresso di fumo nelle vie di fuga, come corridoi, scale, ascensori e androni, tramite un'accurata gestione della pressione dell'aria, garantendo la visibilità e la sicurezza necessarie per una rapida evacuazione.

Scarica qui il focus

  

03 Luglio 2024,

A cura di Ingegnere G. Basile, G.Tinti, M. Antonelli,

Pro Fire – Formazione Professionale Antincendio

direzione@pro-fire.org

 

 

 

Nel nostro approfondimento questo mese parliamo di Resistenza al fuoco delle strutture uno dei capitolo della RTO più attenzionata e desta sempre tanta attenzione le motivazioni sono  davvero molteplici ed il Professionista Antincendio si  affida ad uno strutturista che possa progettare la struttura quando si parla di nuovo, ma il patrimonio edilizio industriale è decisamente ampio  complesso e molto spesso oggetto di riqualificazioni dove le attività ersercitate all’interno spesso sono diametralmente differenti e quasi sempre le attività rientrano nel campo di applicazione del DPR151/2011 quindi soggette a prevenzione Incendi.

Ma se pur accomunate ne campo di applicazione del Decreto non hanno lo stesso rischio, e allora diventa necessario e obbligatorio proteggere le strutture che siano in legno, c.a. o ed in particolare le strutture in Acciaio.

Nel documento abbiamo dato ampio risalto alle varie tipologie di protettivi, con richiamo necessario anche alla reazione al fuoco dei materiali, (vedi ns. FOCUS Giugno 2024).

Riferimenti normativi della progettazione

• Modalità di presentazione delle istanze concernenti i procedimenti di prevenzione incendi e alla documentazione da allegare, si deve fare riferimento al D.M. 07/08/2012.

• Codice di Prevenzione Incendi (D.M. 03/08/2015) che mira a semplificare e razionalizzare l’attuale corpo normativo relativo alla prevenzione degli incendi attraverso l’introduzione di un testo unico, organico e sistematico di disposizioni di prevenzione incendi applicabili ad attività soggette ai controlli di prevenzione incendi mediante l’utilizzo di un nuovo approccio metodologico. Ai principi generali espressi in tale codice, si affiancano norme specifiche che si applicano a seconda della destinazione d’uso dell’edificio (autorimesse, uffici, scuole, alberghi, ecc.).

 

Riferimenti normativi della progettazione strutturale:
Acciaio, Legno, Calcestruzzo e Muratura

 

• EN 1991-1-2 “Azioni sulle strutture – Parte 1-2: Azioni generali –Azioni sulle strutture esposte al fuoco”.
• EN 1992-1-2 “Progettazione delle strutture di calcestruzzo – Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio”.
• EN 1993-1-2 “Progettazione delle strutture di acciaio – Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio”.
• EN 1994-1-2 “Progettazione delle strutture miste acciaio calcestruzzo – Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio”.
• EN 1995-1-2 “Progettazione delle strutture di legno – Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio”.
• EN 1996-1-2 “Progettazione delle strutture di muratura – Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio”.
• D.M. 03/08/2015 “Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi, ai sensi dell’articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006, n. 139.”
• ISO/TR 13387: Fire safety engineering, 1999.
• D.M.Int.16/02/2007 Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione, GU n. 74 del 29/03/2007 – Supplemento ordinario n. 87.
• REGOLAMENTO (UE) N. 305/2011, Il CPR Regolamento Prodotti da Costruzione del Parlamento Europeo e del Consiglio del 9 marzo 2011, fissa condizioni armonizzate per la commercializzazione dei prodotti da costruzione.D.M.Int. 09/05/2007 “Direttive per l’attuazione dell’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio”, GU n. 117 del 22/05/2007.
• ISO/DS 16732 “Fire safety engineering – Guidance on fire risk assessment”, 2010.
• D.M.Int. 09/03/2007 Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività soggette al controllo del Corpo nazionale dei vigili del fuoco, GU n. 74 of 29/03/2007.

 

Riferimenti normativi: Contributo della resistenza di elementi strutturali

• EN 13381-1: 2005 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali. Parte 1: membrane protettive orizzontali”;
• EN 13381-2: 2002 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali. Parte 2: membrane protettive verticali”;
• EN 13381-4: 2013 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali. Parte 4: rivestimenti protettivi applicati su strutture in acciaio”.
• EN 13381-8: 2013 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali. Parte 8: rivestimenti reattivi applicati su strutture in acciaio”.
• EN 13381-9: 2016 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali. Parte 9: sistemi di protezione al fuoco applicati a travi di acciaio con anima forata”.
• EN 13381-10: 2020 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali. Parte 10: protezione applicata alle barre di acciaio massiccio in tensione”.
• UNI 10898 03/10/2007 “Sistemi protettivi antincendio. Modalità di controllo dell’applicazione. Parte 3: Sistemi isolanti spruzzati”.
• UNI 10898 01/05/2012 “Sistemi protettivi antincendio. Modalità di controllo dell’applicazione. Parte 1: Sistemi intumescenti”.

 

Definizioni:

La resistenza al fuoco delle strutture rappresenta una delle fondamentali strategie di protezione passiva da perseguire per garantire un adeguato livello di sicurezza della costruzione in condizioni di incendio e riguarda: la capacità portante in caso di incendio e la capacità di compartimentazione, che permette di suddividere un edificio in zone isolate rispetto agli effetti di un incendio, al fine di ridurre il rischio specifico di propagazione dell’incendio stesso.

Nel dettaglio:

“La resistenza al fuoco (o capacità portante) rappresenta l’intervallo di tempo, espresso in minuti, di esposizione dell’elemento strutturale ad un incendio, durante il quale l’elemento costruttivo considerato conserva i requisiti progettuali di stabilità meccanica. Qualora l’elemento strutturale fungesse anche da elemento per “compartimentare” (ad esempio un solaio) si può affermare che, in soluzione conforme o secondo l’approccio prescrittivo, l’elemento deve conservare nel tempo:

• la stabilità (R);
• la tenuta ai prodotti della combustione (E);
• l’isolamento termico (I)
• e l’irraggiamento (W).

Pertanto, con il simbolo REIW si identifica un elemento costruttivo che deve conservare, per un determinato tempo la stabilità, la tenuta, l’isolamento termico e la possibilità di irraggiamento. L’irraggiamento è definito come la capacità di un elemento costruttivo o strutturale di limitare, per un certo periodo di tempo, l’irraggiamento termico da parte della superficie non esposta in condizioni di incendio normalizzate.” ¹

 

Progettare la resistenza delle strutture al fuoco

Uno dei principali obiettivi della sicurezza antincendio è quello di limitare i rischi derivati dagli incendi e permettere l’evacuazione degli occupanti e permettere le operazioni di soccorso da parte dei vigili. A far fronte a questo obiettivo, le costruzioni devono garantire una resistenza minima al fuoco e la stabilità degli elementi portanti atti a limitare la propagazione del fuoco e dei fumi. Tale obiettivo è perseguibile per i nuovi edifici attraverso una specifica progettazione e realizzazione, mentre per gli edifici esistenti attraverso la valutazione e l’adeguamento degli stessi.

 

ACCIAIO

L’acciaio strutturale è una delle prime scelte progettuali in caso di nuova costruzione, soprattutto in edifici pluripiano o quando si vogliono coprire grandi dimensioni. Difatti è un materiale che offre diversi vantaggi:

• Rapidità delle operazioni di costruzione,
• Coprire luci elevate,
• Leggerezza dei carichi trasmessi in fondazione,
• La sostenibilità del materiale ed i costi di costruzione.

A questi, se ne aggiunge un altro molto importante ai fini della sicurezza: l’efficacia delle azioni sismiche. Infatti, la scelta della struttura in acciaio e di schemi statici che consentono un’adeguata deformabilità della struttura, rappresenta il modo più efficace per difenderci da quella che è la più gravosa delle azioni per gli edifici del nostro paese, ossia il terremoto.

“Risultano quindi molti vantaggi a fronte di una progettazione generale,

ma per l’antincendio?”

A differenza delle precedenti caratteristiche, le strutture in acciaio sono considerate una soluzione poco efficace per il raggiungimento della sicurezza in caso di incendio.

A venire incontro al progettista, sono state pubblicate nuove normative per la progettazione e le soluzioni ormai correntemente adottate per la realizzazione di edifici che tendono invece a dimostrare che esse possono essere progettate per soddisfare qualunque livello di sicurezza antincendio necessario. Oggi, infatti, questo risultato può essere ottenuto con maggiore facilità, attraverso l’applicazione di modellazioni avanzate, sia dal punto di vista della fluidodinamica dell’incendio, che dal punto di vista strutturale.

I criteri di calcolo introdotti nelle attuali normative vedono lo sviluppo dell’Ingegneria dell’Incendio:

“La sua applicazione consente l’analisi della sicurezza di qualsiasi soluzione strutturale ed il raggiungimento di un più affidabile concetto di sicurezza in caso di incendio, analizzando il fenomeno dell’incendio in termini scientifici e non più esclusivamente di conformità normativa. Uno degli aspetti principali di questo approccio è che esso contempla la possibilità di modellare, attraverso metodologie di calcolo avanzate, l’intera struttura, consentendo di studiarne il mantenimento della capacità portante in caso d’incendio e, per i livelli di prestazione I e II di resistenza al fuoco, la reale condizione di collasso.” ¹

 

ACCIAO – CALCESTRUZZO

Per migliorare le prestazioni dell’acciaio, una soluzione può essere quella dell’utilizzo di strutture composte acciaio-calcestruzzo. Questo sistema sfrutta al meglio le prestazioni di entrambi i materiali ed in particolare, l’unione delle caratteristiche intrinseche di ciascuno di questi materiali consente di definire i principali vantaggi delle strutture composte:

• ottime prestazioni statiche in termini di resistenza, rigidezza e duttilità delle membrature composte;
• riduzione delle problematiche di instabilità locale e globale tipiche delle strutture di solo acciaio;
• ottime prestazioni in caso di incendio, grazie alla bassa conducibilità termica del calcestruzzo che “protegge” gli elementi di acciaio dal riscaldamento, che consentono spesso di soddisfare i requisiti di resistenza al fuoco senza ricorrere a protezioni aggiuntive;
• velocità di costruzione.

 

Soluzioni in base al tipo di progettazione:

In linea generale, l’attuale quadro normativo italiano riguardante la valutazione della sicurezza antincendio contempla due differenti approcci di progettazione e/o verifica: un approccio di tipo prescrittivo (conformi) e un approccio di tipo prestazionale con metodologia “alternativa” a quella prescrittiva, senza fare ricorso all’istituto della deroga.

Valgono le seguenti regole di progettazione:

• le soluzioni conformi possono essere progettate facendo riferimento alla capacità portante propria degli elementi strutturali singoli,
• le soluzioni alternative devono essere progettate facendo riferimento alla capacità portante di porzioni di struttura o dell’intero sistema strutturale, a meno di verificare a priori, per la particolare struttura oggetto di studio, che l’effetto delle deformazioni ed espansioni imposte o impedite dovute ai cambiamenti di temperatura sia trascurabile.

 

*Tenendo conto dei criteri con cui sono qualificati sperimentalmente i sistemi protettivi nell’ambito della normativa vigente la progettazione delle strutture di acciaio protette, può essere condotta ad oggi solo utilizzando le soluzioni conformi (vedasi indicazioni nota DCPREV n. 9962 del 24/07/2020).

 

La temperatura critica degli elementi di acciaio

In caso di incendio, le strutture in acciaio subiscono una repentina diminuzione di rigidezza e resistenza. In caso di incendio, i materiali strutturali subiscono un degrado delle proprietà meccaniche (resistenza e rigidezza) per effetto delle alte temperature, con conseguente diminuzione di capacità portante rispetto alle condizioni ordinarie. In particolare, per le strutture in acciaio, tale diminuzione di rigidezza e resistenza è particolarmente repentina e può causare notevoli deformazioni, a seconda anche dei carichi applicati e delle condizioni di vincolo. L’aumento delle temperature nell’elemento di acciaio dipende dall’intensità e dalla tipologia di incendio, nonché dall’area di acciaio direttamente esposta al fuoco.

Nell’ambito della valutazione della resistenza al fuoco di soluzioni conformi, la temperatura critica di un singolo elemento rappresenta la massima temperatura raggiunta dall’elemento prima della perdita della capacità portante quando esso, in presenza delle azioni meccaniche previste per la condizione di incendio, è esposto all’incendio nominale di progetto. Una procedura generale per la valutazione della capacità portante di singoli elementi di strutture di acciaio in condizioni di incendio può essere così delineata:

• determinazione delle azioni meccaniche in condizioni di incendio;
• applicazione di uno dei metodi di calcolo disponibili per il singolo elemento, schematizzato con i vincoli corrispondenti allo schema strutturale e soggetto alle sollecitazioni in caso di incendio, tenendo presente il pertinente campo di applicazione;
• analisi di aspetti specifici del caso trattato, come ad esempio la verifica dei collegamenti tra differenti elementi strutturali o l’analisi di particolari dettagli costruttivi che non sono compresi nei metodi di calcolo generali applicati.

Le azioni meccaniche in caso di incendio

In situazione di incendio, i carichi meccanici applicati alle strutture sono determinati facendo riferimento alla combinazione eccezionale dei carichi prevista nel D.M. 17/01/2018. Essi sono determinati mediante la seguente formula:

𝐺1 +𝐺2 +𝑃+𝐴𝑑 +𝜓22 ∙𝑄𝑘1 +⋯

dove:

𝐺1 e 𝐺2 𝑃     valore caratteristico delle azioni permanenti;
𝐴𝑑                         presollecitazione;
𝜓22 𝑄𝑘1           azioni eccezionali;
𝜓2𝑖                      coefficiente di combinazione per i valori quasi permanenti delle azioni variabili;
𝑄𝑘𝑖                      valore caratteristico dell’azione principale variabile;

Valori dei coefficienti di combinazione:

 

 

Il fattore di sezione (o massività) per gli elementi in acciaio

Il fattore di sezione, per un dato elemento, è il rapporto tra la superficie esposta al fuoco ed il volume dell’elemento stesso. Per superficie esposta al fuoco si intende l’effettiva superficie attraverso cui avviene lo scambio termico, quindi il fattore di sezione risulterà diverso:

- a seconda del posizionamento dell’elemento (totale o parziale esposizione al fuoco)
- a seconda del tipo di protezione (in aderenza, scatolare, ecc.).
Nel caso di elementi aventi sezione trasversale costante, il fattore di sezione è dato dal rapporto tra il perimetro della sezione trasversale e l’area della stessa.
Di seguito si riportano alcuni esempi di calcolo del fattore di sezione e l’elenco dei valori di tale parametro per i profilati presenti in commercio.

 

 

Protettivi antincendio per le strutture in acciaio

Le strutture non protette tendono ad avere scarso rendimento negli incendi, anche perché gli elementi in acciaio sono solitamente molto sottili e l’acciaio ha una conducibilità termica elevata rispetto alla maggior parte degli altri materiali strutturali.

Questo fenomeno è influenzato principalmente da due fattori:

• la rapidità del riscaldamento dell'acciaio esposto all’incendio, dovuta all'elevata conducibilità termica del materiale;
• la riduzione delle caratteristiche meccaniche dell’acciaio in funzione dell’aumento della temperatura.

Tuttavia, per limitare l'innalzamento della temperatura della struttura di acciaio, si può intervenire isolando gli elementi dall’incendio mediante l'applicazione di sistemi protettivi, aventi caratteristiche termiche tali da limitare il riscaldamento e, di conseguenza, la riduzione delle caratteristiche di resistenza dei materiali strutturali. In tal caso le soluzioni progettuali nell’ambito della sicurezza antincendio sono denominate strutture di acciaio protette. Così come numerose prove sperimentali dimostrano, le strutture in acciaio, se ben progettate, possono resistere ad incendi anche di notevole intensità termica senza collassare, tramite l’utilizzo di sistemi di protezione passiva per proteggere la struttura dalle alte temperature.

Determinazione dello spessore minimo del sistema protettivo

La determinazione dello spessore minimo del sistema protettivo, per verificare la classe di resistenza al fuoco richiesta in fase di progetto, avviene quindi sulla base dei seguenti parametri:

• fattore di sezione dell’elemento di acciaio;
• classe di duttilità̀ dell’elemento di acciaio nella condizione di incendio (se classe 4, il successivo punto è già determinato, pari a 350°C);
• temperatura critica dell’elemento di acciaio.

Tale determinazione si effettua sulla base del rapporto di valutazione del sistema di protezione selezionato, per la classe di resistenza al fuoco richiesta individuata in fase di progetto.

 

 

Tipologia delle protezioni

I rivestimenti protettivi antincendio delle strutture di acciaio, normalmente, vengono suddivisi in base alla tipologia di applicazione. In generale si individuano le seguenti tipologie:

1. pitture intumescenti in emulsione acquosa

A seconda del supporto soggetto a trattamento antincendio e alla resistenza richiesta (espressa in minuti primi) è possibile utilizzare pitture intumescenti monocomponenti a base acqua.

Principali supporti e qualificazioni: acciaio, calcestruzzo, latero cemento, pareti in laterizio e blocchi di calcestruzzo.

 

2. pitture intumescenti base solvente

 

Anche in questo caso, in riferimento alla tipologia di struttura e alla resistenza richiesta, è possibile applicare pitture monocomponenti base solvente.

Sistema protettivo antincendio di tipo intumescente, specifico per incrementare la resistenza al fuoco di elementi strutturali di acciaio di fabbricati ad uso civile o industriale.

In funzione alle esigenze di finitura del cliente è possibile applicare una vernice di finitura e protezione dagli ambienti particolarmente aggressivi o ad elevata corrosione. (sia per intumescente base acqua che solvente)

 

3. intonaci premiscelati leggeri base gesso

L’intonaco antincendio base gesso è a bassa densità, circa 300-400 Kg/mc.

Tale tipologia d’intonaco non può essere frattazzata, ma viene solamente spruzzato mediante idonea macchina intonacatrice sul supporto da trattare.

Principali supporti e qualificazioni: acciaio, calcestruzzo, lamiera grecata, solaio in laterocemento, solaio in predalles, membrana orizzontale, membrana orizzontale, legno.

 

4. intonaci premiscelati leggeri a base lana minerale

Prodotto più leggero rispetto agli intonaci tradizionali a base gesso e/o cemento, ma allo stesso tempo molto performante. Il prodotto viene spruzzato mediante idonea macchina cardatrice sul supporto da trattare.

Principali supporti e qualificazioni: acciaio, calcestruzzo, lamiera grecata, membrana orizzontale, membrana orizzontale su legno.

 

5. intonaco base cemento

Idoneo per applicazione in locali con elevata umidità.

Tale prodotto può essere applicato solamente mediante impiego di macchina intonacatrice.

La scelta del sistema di protezione da impiegare nelle diverse situazioni progettuali è in genere influenzata da molti aspetti differenti, come ad esempio le esigenze architettoniche ed economiche del progetto, le condizioni ambientali, la forma e le dimensioni degli elementi da proteggere ed il livello di resistenza al fuoco richiesta.

 

Notizie da sapere…

 

Affinché un sistema protettivo possa essere impiegato per la protezione dal fuoco delle strutture, è necessario che venga “certificato” mediante prove sperimentali, capaci di verificarne l’efficacia in condizioni di incendio.

A seguito della direttiva 89/106/CEE, aggiornata con il Regolamento (UE) n. 305/2011, sono state concordate e armonizzate tra i Paesi membri della Comunità Europea le metodologie di prova sperimentale, con i relativi metodi di valutazione dei risultati, per la qualificazione dei sistemi protettivi, al fine di poter determinare il loro contributo alla resistenza al fuoco degli elementi di acciaio.

 

Da poco aggiornato (UE) n. 2024/1681 della Commissione del 6 Marzo 2024 che integra il 305/2011che va a definire le classi di prestazione in relazione alla resistenza al fuoco dei prodotti da costruzione.

Difatti, la 2000/367/CE non contempla determinate classi di prestazione e limita pertanto la possibilità di dichiarare una prestazione più dettagliata. È stato necessario stabilire classi di prestazione che siano aggiornate agli sviluppi tecnologici e di mercato più recenti.

I progressi tecnici nei metodi di valutazione richiedono inoltre spiegazioni più dettagliate e punti di riferimento per quanto riguarda i prodotti, comprese informazioni riviste nelle annotazioni.
Al fine di consentire ai fabbricanti di dichiarare classi di prestazione dei prodotti da costruzione sufficientemente dettagliate per quanto riguarda la resistenza al fuoco in linea con gli sviluppi tecnologici e di mercato più recenti e ai fini della chiarezza giuridica, la decisione 2000/367/CE è stata abrogata.

DETTAGLIO TECNICO

Protezioni mediante rivestimenti in lastre o intonaco

L’allegato “A” del D.M. 16/02/2007 ed il paragrafo S.2.12.3 del Codice prevenzione incendi D.M. 3 Agosto 2015 specificano che i test di laboratorio per la valutazione della resistenza al fuoco di elementi strutturali in acciaio devono essere condotti secondo la norma EN 13381-4 “Metodi di verifica del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali: Parte 4: rivestimenti protettivi applicati su struttura in acciaio”, la quale ha lo scopo di determinare lo spessore del materiale protettivo al fine di ottenere una determinata resistenza al fuoco.

Il risultato delle prove condotte secondo la EN 13381-4 non è una vera e propria classificazione dell’elemento, bensì una procedura (assesment) per la determinazione degli spessori necessari in funzione del tipo di elemento da proteggere.

Il procedimento per la valutazione dell’effetto della protezione su divide in due fasi:

• i test da eseguire in forno secondo le procedure standardizzate definite dalla norma
• l’elaborazione dei dati sperimentali al fine di poter estendere i risultati ai casi reali.

Attraverso la ripetizione delle medesime prove su elementi con diversa massività e con differenti spessori di rivestimento si ottengono abachi che consentono di estrapolare gli spessori del rivestimento per tutti i tipi di profilo. In particolare, sono previste tre serie di campioni:

• la serie minima dei campioni non caricati
• la serie per la verifica di stickability, ovvero la determinazione dell’efficacia dell’adesione e dell’aderenza
• del sistema protettivo all’elemento strutturale al quale è imposta una deformazione iniziale
• la serie di campioni integrativi

I campioni provati sono travi e colonne in acciaio tipo I e H, caricati e non caricati. Ogni prova continua fino a quando l’acciaio non raggiunge la temperatura di 750°C. I risultati delle prove sono costituiti dalle temperature registrate sui campioni in varie posizioni durante tutta la prova e vengono rielaborati per poter valutare il comportamento del protettivo nelle situazioni reali.

La norma fornisce 3 metodi di analisi:

• metodo delle equazioni differenziali,
• metodo della regressione numerica,
• metodo grafico.

Col metodo della regressione numerica si definisce una equazione che esprime il tempo necessario per raggiungere una determinata temperatura di progetto in funzione dello spessore di protettivo e del fattore di sezione.

Il metodo grafico si basa, invece, sul tracciamento di una serie di curve che permettono di interpretare il corretto contributo del protettivo. I risultati vengono espressi sotto forma di tabelle in cui in funzione del fattore di sezione sono indicati gli spessori protettivi necessari affinché la temperatura dell’acciaio si mantenga al di sotto dei valori di progetto. Le tabelle contenute nell’assesment permettono al professionista di dimensionare gli spessori dei materiali protettivi al fine di garantire la resistenza al fuoco di progetto.

I passi da compiere sono:

• determinazione della temperatura critica dell’elemento strutturale in base alle condizioni di carico, allo schema di vincolo e al tipo di profilo.
• determinazione del fattore di sezione del profilo protetto in funzione dell’esposizione al fuoco (3 4 lati)
• determinazione dello spessore del protettivo nota la classe di resistenza al fuoco richiesta, in base agli abaci sperimentali provenienti dagli assesment di laboratorio.

L’appendice B della norma EN 13381-4 riporta indicazioni sull’applicabilità dei risultati a profili con sezioni diverse da “I” o “H”; in particolare:

• nel caso di protezione scatolare non è necessario provvedere alla variazione dello spessore del materiale protettivo. Più precisamente lo spessore della protezione scatolare di un profilo a sezione cava con un determinato fattore di sezione Ap/V sarà il medesimo della protezione scatolare del profilo a sezione “I” “H” con lo stesso fattore Ap/V.
• nel caso di protezione profilata si richiede una variazione dello spessore del rivestimento protettivo sulla base del valore del fattore di sezione del profilo a sezione cava, con le seguenti modalità:

1. a) si stabilisce il valore del fattore di sezione Ap/V della sezione strutturale cava;
2. b) si verifica lo spessore del materiale protettivo dp basandosi sui dati delle sezioni a “I” e “H”.
3. c) lo spessore viene modificato nel seguente modo:

Per valori di Ap/V fino a 250 m-1.

Per valori di Ap/V superiori a 250 m-1 lo spessore modificato è pari a 1,25 dp.

Pertanto, la documentazione tecnica dei differenti produttori di lastre riporterà gli spessori del rivestimento protettivo in lastre necessari per la protezione da R15 a R300 di travi e colonne in acciaio in funzione del fattore di sezione dei profili e della temperatura critica. Tali dati sono certificati attraverso assesment report specifici eseguiti in conformità alla EN 13381-4.

Protezioni mediante vernici intumescenti

I test di laboratorio per la valutazione della resistenza al fuoco di elementi strutturali in acciaio protetti con protettivi di tipo “reattivo” devono essere condotti secondo la norma EN 13381-8 “Metodi di prova per la determinazione del contributo alla resistenza al fuoco di elementi strutturali - Parte 8: Protettivi reattivi applicati ad elementi di acciaio”, la quale ha lo scopo di determinare lo spessore del materiale protettivo al fine di ottenere una determinata resistenza al fuoco.

Le modalità di prova non sono dissimili rispetto a quelle previste per le lastre o gli intonaci, salvo il fatto che nel caso di protettivi intumescenti (EN 13381-8) è necessario anche testare una serie di profili cavi (rettangolari e circolari) al fine di poter utilizzare il prodotto anche su queste sezioni, per le quali sono previsti spessori di protettivo differenti.

Le modalità di determinazione dello spessore del protettivo sono le medesime previste per i protettivi non reattivi (intonaci e lastre).

Riferimenti Bibliografici/ Sito-grafici:

• Le prestazioni di resistenza al fuoco delle strutture di acciaio protette. La pubblicazione è stata redatta nell’ambito delle attività della Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio, istituita su iniziativa di Fondazione Promozione Acciaio e del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco. Autori: Andrea Marino (Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco), Emidio Nigro (Università degli Studi di Napoli Federico II), Sandro Pustorino (SIS Ingegneria), aprile 2024.
• Fondazione Promozione Acciaio¹ (Contenuti a cura della Commissione per la Sicurezza delle Costruzioni in Acciaio in Caso di Incendio), Milano. Sito: https://www.promozioneacciaio.it/

• Ingegno - FPA - Fondazione Promozione Acciaio, data pubblicazione: 15.05.2023
• (UE) n. 2024/1681 della Commissione del 6 Marzo 2024