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Approccio prescrittivo

L’approccio prescrittivo è un approccio di tipo deterministico, molto applicato in Italia, che si concretizza nell’emanazione di norme estremamente prescrittive e nel ricorso da parte del progettista a strumenti di calcolo molto semplici e convenzionali. Tale approccio consiste in una verifica anche per singoli elementi della struttura con riferimento ad una curva nominale di incendio a temperatura strettamente crescente (in genere, per le strutture usuali, la ISO 834, detta curva nominale “standard”) per un periodo limitato di tempo (prescritto dalla norma verticale specifica in funzione dell’attività).
 
Figura 1
Figura 1: Curve di incendio

Il vantaggio maggiore di tale approccio risiede nella sua estrema semplicità, nella garanzia di una sufficiente omogeneità di applicazione e nel riscontro di accettabili criteri di uniformità da parte dei controllori. Mentre il limite più evidente consiste nella rigidità, talvolta eccessiva, delle prescrizioni normative e nelle procedure di calcolo da adottare, che possono portare talvolta a soluzioni solo apparentemente sicure.
Il D.M. 03/08/2015, riferimento normativo italiano nell’ambito della prevenzione incendi, consente la classificazione degli elementi strutturali, alla luce del metodo prescrittivo, in base:
- ai risultati di prove sperimentali (al punto S.2.13);
- ai risultati di calcoli (al punto S.2.14);
- a confronti con tabelle (al punto S.2.15).

Per quanto concerne la classificazione in base ai risultati delle prove sperimentali si precisa che le prove di resistenza al fuoco hanno l’obiettivo di valutare il comportamento al fuoco dei prodotti e degli elementi costruttivi, sotto specifiche condizioni di esposizione e attraverso il rispetto di misurabili criteri prestazionali. Una volta eseguita la specifica prova al fuoco, il laboratorio certificato rilascia un rapporto di prova, redatto ai sensi della norma EN 1363-1, 2, che diventa il documento di riferimento per il progettista. Infatti, qualora si voglia adottare un metodo di classificazione sperimentale è necessario far riferimento a questo documento, controllando che l’elemento strutturale che si sta progettando è uguale sia in termini di geometria che di esposizione al fuoco, a quello testato; solo in questo caso ha validità la procedura.

I metodi di calcolo della resistenza al fuoco hanno l’obiettivo di consentire la progettazione di elementi costruttivi portanti, separanti o non separanti, resistenti al fuoco anche prendendo in considerazione i collegamenti e le mutue interazioni con altri elementi, sotto specifiche condizioni di esposizione al fuoco e attraverso il rispetto di criteri prestazionali e l’adozione di particolari costruttivi. I metodi di calcolo da utilizzare ai fini del presente documento sono quelli contenuti negli Eurocodici:
  • 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”;
  • EN 1999-1-2 “Progettazione delle strutture di alluminio – Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio”;
I metodi di calcolo analitico possono necessitare della determinazione, al variare delle temperature, dei parametri termofisici dei sistemi protettivi eventualmente presenti sugli elementi costruttivi portanti. In questi casi i valori che assumono detti parametri vanno determinati esclusivamente attraverso le prove indicate nel paragrafo S.2.13.

Si ricorda che per le strutture in acciaio un utile strumento di verifica/progettazione è il nomogramma, redatto ai sensi del EN 1993-1-2. Si tratta in sostanza di una verifica tabellare per le strutture in acciaio. Si definisce innanzitutto il “coefficiente di utilizzazione”.

Formula nomogramma

Il “coefficiente di utilizzazione” è indispensabile per poter definire la temperatura critica dell’elemento in acciaio che è la temperatura per la quale si verifica il collasso di un elemento strutturale con uniforme distribuzione di temperatura.
 
Nomogramma
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Per poter ricavare la resistenza al fuoco dell’elemento bisogna poi calcolare il fattore di sezione dell’elemento  , dove:
- Am superficie esposta al fuoco per unità di lunghezza
- V volume di acciaio per unità di lunghezza

Qualora il requisito di resistenza ricavato non fosse sufficiente, è possibile progettare un protettivo ed in particolare, fissando la conducibilità termica del protettivo λp è possibile ricavare lo spessore di protettivo dp necessario per garantire la resistenza al fuoco richiesta, attraverso la formula .

Infine, la normativa consente la classificazione attraverso l’uso di tabelle. I valori contenuti nelle tabelle sono il risultato di campagne sperimentali e di elaborazioni numeriche e si riferiscono alle tipologie costruttive e ai materiali di maggior impiego. Detti valori, pur essendo cautelativi, non consentono estrapolazioni o interpolazioni tra gli stessi ovvero modifiche delle condizioni di utilizzo. Inoltre, l’uso delle tabelle è strettamente limitato alla classificazione di elementi costruttivi per i quali è richiesta la resistenza al fuoco nei confronti della curva temperatura-tempo standard e delle altre azioni meccaniche previste in caso di incendio.
Attraverso tali tabelle è possibile classificare:
- Murature non portanti di blocchi;
- Murature portanti di blocchi;
- Solette piene e solai alleggeriti;
- Travi, pilastri e pareti in calcestruzzo armato ordinario e precompresso.

Anche per le strutture composte acciaio-calcestruzzo, l’Eurocodice EN 1994-1-2, 2005 contiene metodi di verifica analitici e tabellari che riguardano requisiti geometrici e di resistenza, differenti a seconda della tipologia del rivestimento (ad esempio totale o parziale) e dell’elemento strutturale.
 
Tabella EC 4
Tabella progettuale con dimensioni minime ed armature aggiuntive minime per travi composte parzialmente rivestite
(Tabella 4.1 dell’EN 1994-1-2, 2005). Cliccare per ingrandire.

Si precisa che nella tabella precedente Formula è il rapporto tra E f i, d, t che è la sollecitazione di progetto al tempo t di esposizione all’incendio Rd ed è la resistenza di progetto a temperatura ambiente.
 

RIFERIMENTI TECNICI


Per la lettura tecnica in materia e riferimenti utili si veda il presente link
 

Contenuti a cura della Commissione per la Sicurezza delle Costruzioni in Acciaio in caso d'Incendio di Fondazione Promozione Acciaio - Riproduzione riservata

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