In questa presentazione creata per HSH Italia, si introduce il confronto tra approccio prescrittivo e applicazione della fire safety engineering nell'indagine della resistenza strutturale degli elementi in calcestruzzo coinvolti in un incendio. Il riferimento ad un caso pratico è di aiuto per apprezzare le differenze tra gli approcci progettuali possibili. La presentazione proposta costituisce un'introduzione allo studio della resistenza al fuoco delle strutture in calcestruzzo, il quale argomento raccoglie problematiche e richiede nozioni ben più vaste di quelle contenute nell'elaborato.
Giornata Tecnica da Piave Servizi, 11 aprile 2024 | ROMANO' Davide
Introduzione ai metodi della Fire Safety Engineering nello studio della resistenza al fuoco delle strutture in calcestruzzo.
1. Supervisori: Prof. Ing. Pietro Croce Ing. Filippo Battistini
Prof. Ing. Nicola Marotta
La resistenza al fuoco delle
strutture in calcestruzzo
CONFRONTO TRA APPROCCIO PRESCRITTIVO E
APPLICAZIONE DEI METODI DELLA FIRE SAFETY
ENGINEERING
LorenzoVallini
DipartimentodiIngegneriaCivileeIndustriale
UniversitàdiPIsa
2. Supervisori: Prof. Ing. Pietro Croce Ing. Filippo Battistini
Prof. Ing. Nicola Marotta
LorenzoVallini
DipartimentodiIngegneriaCivileeIndustriale
UniversitàdiPIsa
Abstract
L’adempiere delle strutture a requisiti di resistenza adeguati quando esposte al fuoco è una condizione di
primaria importanza nella prevenzione incendi.
Di seguito si mostrerà come la questione può essere osservata da due punti di vista concettualmente
opposti tra loro: l’approccio prescrittivo e l’approccio ingegneristico.
Se da un lato ci si affida ciecamente ad una norma generale valida per qualsiasi scenario, dall’altro si
affronta il problema modellando il caso specifico ed analizzando il comportamento degli elementi coinvolti
studiando il problema reale.
L’esito del confronto tra le due metodologie porta, in maniera semplicistica, a concludere che il metodo
prescrittivo richiede bassi oneri progettuali ma ha una severità eccessiva se rapportata alla fisica dei
problemi trattati, il che si traduce in oneri di adeguamento anche insostenibili; lo studio ingegneristico, al
contrario, comporta grandi oneri di calcolo, richiede grande abilità da parte dei progettisti e un maggior
tempo di analisi, ma ciò si traduce in richieste più basse da fare alla struttura in termini di requisiti da
perseguire e pertanto minori, o addirittura nulli, costi di adeguamento.
Lo studio del comportamento delle strutture investite dal fuoco richiede analisi non lineari che tengano
conto delle sollecitazioni aggiuntive che nascono come conseguenza della reazione dei materiali alle alte
temperature: il software Straus7 offre proprio la possibilità di condurre questo tipo di analisi con la
possibilità di modellare il comportamento del materiale al variare della temperatura e si rivela uno
strumento prezioso nello studio ingegneristico della sicurezza antincendio.
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Introduzione
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Lo studio del comportamento delle strutture soggette a fuoco nasce in contemporanea alla
disciplina della prevenzione incedi in quanto ne è un elemento essenziale.
La resistenza meccanica e la stabilità degli elementi strutturali costituisce uno dei requisiti
essenziali della progettazione al fuoco.
L’apparato normativo nazionale a regolamentazione di questa disciplina si è evoluto nel corso
del tempo fino alla pubblicazione del DM 09 maggio 2007, il quale introduce per la prima volta
in Italia in maniera esplicita la possibilità di ricorrere all’approccio prestazionale nella valutazione
della rispondenza delle strutture ai requisiti di sicurezza loro richiesti, dando la possibilità ai
progettisti di discostarsi dall’approccio prescrittivo.
Le indicazioni del DM 09 maggio 2007 sono recepite nel codice di prevenzione incendi DM 03
agosto 2015 e smi il quale rappresenta uno strumento innovativo che consente di adottare
strategie più flessibili che ben si adattano alle specifiche attività in analisi, sia in riferimento a
quelle attività sprovviste di una propria regola tecnica verticale sia per quelle attività che
presentano problematiche che risultano in disaccordo proprio con le prescrizioni delle regole
tecniche verticali.
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Progettazione antincendio
L’approccio prescrittivo alla progettazione al fuoco delle strutture consiste nell’affidarsi alle
indicazioni fornite da una norma tecnica specifica. Nel D.M. 3 agosto 2015 e smi è il capitolo S.2
della sezione S a definire le strategie antincendio relative alla resistenza al fuoco delle strutture.
Gli obiettivi minimi di sicurezza sono considerati soddisfatti se si applicano le soluzioni conformi
proposte per i vari livelli di prestazione.
L’applicazione del metodo prestazionale, a differenza del metodo prescrittivo, consente al
progettista di modellare l’incendio reale al fine di individuare, tra quelli attesi, lo scenario più
probabile o quello più gravoso.
L'applicazione dei principi dell'ingegneria della sicurezza antincendio consente, analogamente
alle altre discipline ingegneristiche, di definire soluzioni idonee al raggiungimento di obiettivi
progettuali mediante analisi di tipo quantitativo.
Come anticipato sopra la sezione M del codice di prevenzione incendi illustra, in accordo al D.M.
9 maggio 2007, la metodologia di progettazione dell'ingegneria della sicurezza antincendio (o
progettazione antincendio prestazionale).
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Le fasi costituenti detta metodologia, esposte al capitolo M1 del codice, possono essere
riassunte con lo schema:
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Progettazione strutturale in caso di incendio
Un generico processo progettuale si compone di tre step principali:
• modellazione dell’incendio
• analisi termica
• analisi meccanica della struttura
Il livello di complessità della progettazione cresce passando dall’applicazione dei metodi
prescrittivi suggeriti dalle normative specifiche di resistenza al fuoco, basati sui test svolti sui
materiali e che non richiedono al progettista di avere particolari nozioni sul comportamento al
fuoco delle strutture, ai metodi prestazionali che coinvolgono i progettisti in tutti gli step sopra
illustrati richiedendo sia la definizione degli scenari d’incendio più plausibili con la relativa
modellazione, sia la modellazione della trasmissione del calore e la conseguente analisi della
risposta al fuoco della struttura.
L’Eurocodice 1991-1-2 riassume in un diagramma di flusso le possibili strategie progettuali e di
verifica una volta scelto il tipo di approccio da seguire: la scelta iniziale riguarda il tipo di
approccio, prescrittivo o prestazionale; la seconda consiste nella scelta del modello strutturale
(singole membrature, parti di struttura o intera struttura); la terza fase è rappresentata dalla
scelta dei metodi per le analisi termiche e per le verifiche strutturali.
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Le azioni sulle strutture in caso di incendio: le azioni meccaniche
Le azioni agenti sulle costruzioni soggette ad un incendio sono di natura termica e meccanica.
Nella normativa tecnica italiana l’incendio rientra tra le azioni eccezionali evidenziando il carattere di
estrema rarità dell’evento; in concomitanza con l’azione eccezionale le altre azioni meccaniche da prendere
in conto sono rappresentate dalla combinazione di carico eccezionale:
G1 + G2 + P + Ad + j 2j Qkj
G sono le azioni permanenti
P sono le azioni di precompressione
Ad sono le azioni indirette quali dilatazioni termiche impedite o differenziate
Q sono le azioni variabili
Si deve tener conto, ove necessario, degli effetti delle sollecitazioni indirette dovute alle dilatazioni termiche
contrastate. A questo riguardo l’Eurocodice fa una precisazione: le azioni indirette indotte da elementi
adiacenti possono non essere prese in considerazione quando i requisiti di resistenza al fuoco fanno
riferimento alla curva di incendio standard.
L’approccio ingegneristico con la curva naturale d’incendio richiede di valutare gli effetti
delle sollecitazioni indirette, il software Straus7 oltre a l’analisi termica delle singole
sezioni permette di valutare gli effetti delle sollecitazioni indirette a mezzo di analisi non
lineari.
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Le azioni sulle strutture in caso di incendio: le azioni termiche
Per effetto dell’incremento della temperatura nei materiali si instaurano delle progressive
trasformazioni chimico fisiche cui conseguono variazioni delle sezioni e delle caratteristiche
meccaniche e resistenti del materiale stesso.
Risulta fondamentale la determinazione della temperatura negli elementi costruttivi, ciò avviene
attraverso il processo di mappatura termica il quale si compone di due fasi:
• la modellazione dell’incendio
• la valutazione della trasmissione del calore dall’ambiente agli elementi costruttivi
La modellazione dell’incendio è una fase fondamentale della progettazione; è in questa fase che
il progettista può scegliere se seguire un approccio di tipo deterministico (prescrittivo), oppure
ingegneristico utilizzando modelli di incendio più aderenti alla realtà del fenomeno: gli incendi
naturali. In questa fase si stabiliscono i luoghi ove può svilupparsi un incendio, le possibili
sorgenti di innesco e gli scenari d’incendio.
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Le azioni sulle strutture in caso di incendio: le azioni termiche
L’azione del fuoco è definita attraverso modelli di fuoco espressi nel dominio temperatura
tempo i quali descrivono la temperatura di un compartimento soggetto ad un scenario di
incendio.
In relazione al tipo di approccio scelto per affrontare la progettazione, deterministico o
ingegneristico, i modelli che rappresenteranno l’azione termica agente sulla struttura saranno
differenti:
• nell’approccio prescrittivo le azioni termiche sono date dalle curve di incendio standard
• nell’approccio prestazionale è necessaria determinazione della una curva naturale d’incendio
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La curva standard ISO 834
La curva standard è definita dall’equazione:
g = 20 + 345 log10 ( 8t + 1)
dove t è il tempo in minuti e g è la temperatura nel compartimento in °C.
La curva è introdotta dalla normativa ISO 834 “Fire resistance tests” ed è riferita all’incendio
confinato di materiale di natura cellulosica.
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Le curve di incendio naturali
L’utilizzo degli incendi naturali permette di descrivere il fenomeno incendio in modo realistico,
descrivendone lo sviluppo tenendo in considerazione i fattori che influenzano l’innalzamento
della temperatura.
La curve naturali possono essere:
• parametriche, basate sull’assunto che la temperatura in un compartimento sia uniforme e ne
rappresentano l’andamento nel tempo in funzione dei parametri che governano l‘evoluzione
dell’incendio
• ricavate dall’applicazione di modelli di calcolo avanzati come i modelli a zone o
fluidodinamici
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Modelli a zone
I modelli a zone sono modelli numerici caratterizzati dall’ipotesi che, nel compartimento in cui si
sviluppa l’incendio, è possibile individuare delle zone in cui la distribuzione della temperatura
dei gas caldi è omogenea.
Questi modelli sono basati sui principi di conservazione della massa e dell’energia; la
distribuzione della temperatura è determinata mediante l’integrazione nel tempo delle
equazioni differenziali che descrivono l’equilibrio del sistema.
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Modelli di campo
Noti anche come modelli CFD (Computational Fluid Dynamics Models), i modelli di campo rappresentano una tecnica di
modellazione dell’incendio tra le più avanzate e sofisticate. Questi modelli forniscono una stima dell’evoluzione
dell’incendio risolvendo per via numerica le equazioni fondamentali del flusso dei fluidi risultante da un incendio.
Le equazioni vengono risolte numericamente dividendo lo spazio in cui si vuole simulare la presenza del fuoco in un grosso
numero di celle tridimensionali assumendo che in ogni elemento la velocità del gas, la temperatura e gli altri parametri
fisici, siano uniformi e variabili solo in funzione del tempo.
L’accuratezza con il modello CFD approssimerà la reale fluidodinamica dell’incendio è legata al numero di elementi in cui è
stato suddiviso lo spazio: maggiore è il numero di elementi, più dettagliata sarà la soluzione.
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Il comportamento del calcestruzzo in caso di incendio
Il calcestruzzo esposto alle alte temperature è sottoposto a cambiamenti nella composizione
chimica, nella struttura fisica e nel contenuto d’acqua. Tali modifiche hanno luogo
principalmente nella pasta di cemento e, in misura minore, negli aggregati con importanti
conseguenze sia sulle proprietà fisiche che su quelle meccaniche del materiale stesso.
Tutte le informazioni ottenute dalla sperimentazione sono reperite dagli apparati normativi che
forniscono indicazioni di carattere generale utili per descrivere il comportamento del materiale
durante la progettazione al fuoco; le leggi che descrivono l’evoluzione delle proprietà del
calcestruzzo al variare della temperatura sono curve che inviluppano e uniformano i risultati
sperimentali ottenuti.
In Europa la normativa di riferimento è naturalmente costituita dagli Eurocodici; in particolare
per il calcestruzzo esposto al fuoco le leggi che descrivono il comportamento del materiale e le
indicazioni da seguire per la modellazione e la verifica delle strutture sono contenute
nell’Eurocodice 1992 - 1 - 2 “Structural Fire Design”.
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Proprietà meccaniche del calcestruzzo: legame costitutivo
Il legame costitutivo del calcestruzzo al variare della temperatura è fornito dall’Eurocodice in
forma tabellare e viene espresso in forma adimensionalizzata rispetto alla tensione caratteristica
del calcestruzzo, distinguendo tra aggregati silicei e aggregati calcarei.
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Proprietà meccaniche del calcestruzzo: resistenza a compressione
La perdita di resistenza a compressione del calcestruzzo con l’aumentare della temperatura è
descritta mediante il fattore di riduzione Kc() è fornito dell’Eurocodice in forma tabellare in
relazione alla tipologia di aggregati.
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Proprietà meccaniche del calcestruzzo: resistenza a trazione
Come per la resistenza a compressione, la variazione della resistenza a trazione è descritta
mediante un coefficiente riduttivo Kct,k() funzione della temperatura.
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Proprietà fisiche e termiche del calcestruzzo: dilatazione termica
La dilatazione termica lineare del calcestruzzo è riferita alla lunghezza a 20°C e nell’Eurocodice è
descritta attraverso espressioni analitiche in funzione della temperatura.
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Proprietà fisiche e termiche del calcestruzzo: calore specifico
L’Eurocodice 1992 - 1 - 2 fornisce un’espressione analitica riferita al materiale secco; per tenere
conto del livello di umidità presente essa viene modificata nel campo di temperatura tra 100°C e
200°C in modo da considerare l’energia assorbita dall’evaporazione dell’acqua. Per una
percentuale di umidità diversa da 0, nel campo di temperatura appena citato la proprietà
termica cresce bruscamente fino ad un valore di picco che rimane costante fino a 115°C per poi
decrescere linearmente fino a 200°C per uniformarsi alla curva fornita per il materiale secco.
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La verifica di resistenza col metodo prescrittivo
La sezione S2 del codice di prevenzione incendi fornisce le soluzioni conformi da adottare per soddisfare i requisiti richiesti
dal livello di prestazione assegnato alla struttura.
Per soluzione conforme si intende una soluzione progettuale che, se adottata, non richiede ulteriori valutazioni tecniche
per dimostrare il raggiungimento del collegato livello di prestazione.
Nell’esempio proposto di seguito il livello di prestazione perseguito è il III: mantenimento dei requisiti di resistenza per un
periodo congruo alla durata dell’incendio.
La soluzione conforme per il livello adottato consiste nel:
• verificare le prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni in base agli incendi convenzionali (curva ISO 834)
• la classe minima di resistenza al fuoco è ricavata per compartimento in relazione al carico d’incendio specifico di
progetto come indicato in tabella S.2-3
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Nel caso di seguito utilizzato come esempio pratico per illustrare i metodi di verifica, il carico
d’incendio di progetto è compreso tra 1800 e 2400 MJ/m2 cui corrisponde una classe minima di
resistenza al fuoco pari a 180.
Come accennato in precedenza, lo studio della struttura in caso di incendio può essere
affrontato ricorrendo a tre diverse modalità di analisi:
• singolo elemento
• parte della struttura
• analisi globale dell’intera struttura
Le tre metodologie sono egualmente concesse nel caso di approccio prescrittivo al problema.
Per la sola analisi di singoli elementi, a differenza del metodo ingegneristico, l’approccio
standard permette tra i metodi di verifica semplificati il ricorso a dati tabellari: tabelle contenute
nell’Eurocodice EN 1992-1-2 che forniscono direttamente il valore della classe di resistenza al
fuoco in funzione di un numero limitato di parametri quali le misure geometriche della sezione
e lo spessore del ricoprimento delle barre; esse sono il risultato di prove sperimentali e di
elaborazioni numeriche.
Il soddisfacimento delle condizioni riportate nelle tabelle costituisce condizione sufficiente per
la classificazione degli elementi costruttivi resistenti al fuoco.
Dal punto di vista progettuale questa modalità risulta essere la più conservativa ma non richiede
alcuna analisi
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Una volta note le caratteristiche geometriche delle sezioni da verificare queste si confrontano con le indicazioni fornite
nelle tabelle contenute nell’Eurocodice EN 1992-1-2 e recepite dal codice di prevenzione incendi, sotto sono mostrate le
tabelle per la verifica di travi e pilastri in c.a.
b min = 240 mm
b eff = 250 mm
a min = 80 mm
a eff = 30 mm
bw min = 140 mm
bw eff = 120 mm
La sezione non
soddisfa i requisiti
indicati in tabella per la
classe R180.
B min = 450 mm
B eff = 400 mm
La sezione non
soddisfa i requisiti
indicati in tabella per la
classe R180.
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Seguendo la via della verifica tabellare per sezioni con le caratteristiche illustrate, ci si accorge
immediatamente che queste non rispondono ai requisiti indicati in tabella relativamente alla
classe R180; è necessario ricorrere ad elementi protettivi.
b min = 180 mm
b eff = 80 mm
La sezione è ben lontana dai requisiti indicati
in tabella per la classe R180.
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La classe R180 essendo molto elevata richiede interventi rilevanti per l’adeguamento; il ricorso a
intonaci o vernici intumescenti implicherebbe l’applicazione di strati di protettivo eccessivi, è
necessario ricorrere all’installazione di lastre in calcio silicato.
Il costo di questo tipo di protettivo risulta elevato, comprensivo di fornitura e posa in opera si
attesta 60/80 €/m2 .
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La verifica di resistenza col metodo prestazionale
L’approccio prestazionale offre la possibilità di
affrontare il problema con modelli aderenti alla
realtà, pertanto l’applicazione del metodo implica
innanzi tutto la selezione dello scenario di incendio
da analizzare e la sua modellazione.
In relazione allo scenario individuato è ricavata la
curva temperatura tempo dalla quale saranno
dedotte le azioni indirette che nascono nella
struttura a causa della sollecitazione termica.
Il software Straus7 permette di eseguire la
verifica di resistenza della struttura ricorrendo
alla metodologia più avanzata possibile, ovvero
la modellazione dell’intera struttura soggetta ad
azioni meccaniche e termiche con conseguente
studio del comportamento globale del
fabbricato in caso di incendio.
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Scenario di incendio e curva naturale
Si analizza il caso di incendio generalizzato, la curva di temperatura è ricavata a mezzo di analisi
CFD.
Il bruciatore è definito attraverso la
determinazione della curva RHR la quale è
definita secondo le indicazioni della
sezione M.2 del codice di prevenzione
incendi; essa rappresenta la potenza
termica prodotta dal focolare al variare del
tempo.
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La curva di progetto
La curva naturale per lo scenario di incendio generalizzato è stata individuata come la più
gravosa tra quelle registrate dai sensori di temperatura nel modello CFD.
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Analisi termica con Straus7
Attraverso le tables è possibile tenere conto della variazione in funzione della temperatura delle proprietà
dei materiali ricalcando le curve fornite dagli Eurocodici. Modellando le diverse sezioni come elementi plate,
opportunamente meshati, inserendo le curve di temperatura e definendo l’andamento delle diverse
proprietà il software permette di costruire le mappe termiche delle sezioni di interesse mediante una
Transient Heat Analysis.
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Alle facce esterne degli elementi plates si assegnano i coefficienti di convezione e di emissività del
calcestruzzo pari rispettivamente a 25 W/m2K e 0.7 (entrambi forniti dall’Eurocodice EN 1992-1-2) e come
condizioni ambientali si assegna la curva temperatura tempo desiderata e inserita precedentemente come
table.
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Analisi termica delle sezioni: curva ISO834 vs curva naturale
30 min
ISO 834 Curva naturale
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60 min
ISO 834 Curva naturale
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90 min
ISO 834 Curva naturale
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120 min
ISO 834 Curva naturale
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180 min
ISO 834 Curva naturale
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Analisi globale della struttura
Per poter valutare gli effetti secondari, la struttura viene interamente modellata con elementi beam monodimensionali, a
ciascun elemento viene, naturalmente, assegnata la sezione corrispondente.
SI aggiungono le tables relative al coefficiente di dilatazione termica e al fattore di riduzione della resistenza meccanica del
calcestruzzo.
Si applicano i carichi della combinazione eccezionale: i carichi permanenti strutturali G1 e G2 più la sollecitazione termica
costituita dalla curva temperatura tempo applicata ai nodi.
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L’analisi sarà, come detto, sarà del tipo non
lineare. La non linearità del problema è dovuta
alla variazione della proprietà del materiale con
la temperatura.
Attraverso una Quasi Static Analysis il software
combina gli effetti delle azioni statiche e della
temperatura: così Straus7 permette di valutare
gli effetti secondari dell’incendio ed avere una
visione globale del problema che non si può
avere se si conducono analisi semplificate.
Un’analisi di questo tipo è certamente di tipo
avanzato e può essere condotta qualunque sia
l’approccio scelto. Con l’analisi avanzata si
apprezzano le deformazioni e gli sforzi che
nascono dalla dilatazione degli elementi ed è
possibile individuare quali sono quelli che
vengono maggiormente sollecitati rispetto alla
condizione a freddo.
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Le curve soprano mostrano l’andamento nel tempo dello spostamento di un punto quando la struttura è sollecitata
dalla curva ISO e quando la curva di temperatura è quella naturale.
Gli spostamenti appaiono decisamente più contenuti in caso di curva naturale, ovviamente a temperatura inferiore
conseguono deformazioni minori degli elementi; come conseguenza di questo si avrà che anche le sollecitazioni
secondarie saranno ridotte nel caso di incendio naturale.
Caso1: curva ISO Caso2: curva naturale
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I grafici a fianco mostrano
l’andamento della flessione, nei due
piani, in una colonna.
Al variare del tempo e quindi
all’aumentare della sollecitazione
termica, le deformazioni dovute
all’espansione degli elementi
strutturali provocano il sorgere di
sollecitazioni flessionali che in
condizioni standard non sono
presenti. Questo è un esempio che
mette in evidenza come un’analisi
globale avanzata porti ad apprezzare
in maniera esplicita la condizione di
carico effettiva degli elementi
strutturali coinvolti nell’incendio.
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Sopra sono visibili gli andamenti della flessione in una stessa colonna dopo 120 minuti di incendio
naturale e standard, come mostrato in precedenza, le deformazioni più contenute che nascono nel caso di
curva d’incendio naturale portano a sollecitazioni minori.
La differenza in termini di aggravio di sollecitazione nei due casi è evidente; la curva naturale si dimostra
meno gravosa non solo in termini di analisi termica come già mostrato, ma anche in termini di
sollecitazioni secondarie. Questo porta a condizioni meno severe richieste agli elementi strutturali per il
soddisfacimento delle verifiche di resistenza.
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Verifica di resistenza
La verifica di resistenza è condotta osservando che il punto rappresentante lo stato di sollecitazione d’interesse sia
compreso all’interno del dominio di resistenza dell’elemento. Al variare della temperatura le caratteristiche della sezione
resistente e del materiale sono variabili; anche il dominio di resistenza si modifica nel tempo in funzione della sollecitazione
termica.
Sotto è riportato il caso di una colonna a sezione rettangolare investita dal fuoco su tre lati.
Il dominio resistente tende a restringersi e a cambiare di forma, è ridotta la capacità di resistere sia a sforzo normale che a
flessione, quest’ultima già esigua per la sezione di un elemento progettato per resistere quasi esclusivamente a
compressione come una colonna.
Si osserva che la verifica non è comunque soddisfatta anche ricorrendo alla curva naturale; occorre applicare comunque un
protettivo. Il procedimento rimane immutato: Straus7 permettere di modellare finemente lo strato di protettivo con le
sue caratteristiche e condurre così una nuova analisi termica e strutturale.
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Prof. Ing. Nicola Marotta
LorenzoVallini
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UniversitàdiPIsa
Analisi termica con strato di protettivo e identificazione della nuova curva di temperatura
Si modella lo strato di materiale con le relative caratteristiche termiche analogamente a quanto mostrato
in precedenza. Sul bordo si applica nuovamente la curva di temperatura desiderata e si impongono i
valori dei coefficienti di emissività e irraggiamento relativi al nuovo materiale.
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Sezione protetta Sezione nuda
30 min
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Sezione protetta Sezione nuda
60 min
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Sezione protetta Sezione nuda
90 min
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Sezione protetta Sezione nuda
120 min
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Curva naturale
Curva temperatura sezione protetta
Dall’analisi termica della sezione protetta è possibile ricavare la nuova curva di sollecitazione termica cui è
soggetto l’elemento e procedere all’analisi globale che restituirà le nuove deformazioni e sollecitazioni
con cui condurre le verifiche di resistenza.
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Caso2: curva naturale Caso3: sezioni protette
Spostamenti e sollecitazioni con applicazione protettivo
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L’applicazione del protettivo sui diversi elementi strutturali porta ad una drastica riduzione della
deformazione e, di conseguenza, delle azioni secondarie dovute all’incendio.
Sotto è mostrato l’andamento del momento flettente nella medesima colonna oggetto dei grafici
precedenti; la curva nera rappresenta il caso di sezione protetta da 15 mm di intonaco a base gesso.
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La sollecitazione termica risulta
sensibilmente ridotta, non solo le
sollecitazioni sono più contenute ma
anche il dominio di resistenza della
sezione conserva maggiormente la forma
e le dimensioni originali.
Le verifiche della sezione in esempio sono
soddisfatte considerando di trattare la
struttura con intonaco a base gesso.
L’aver condotto un’analisi globale
permette di individuare quali elementi
trattare e in che misura per ridurre le
sollecitazioni secondarie che nascono a
seguito del fuoco.
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Si è mostrato come l’approccio prestazionale conduca a sviluppare curve d’incendio più
ragionate e più aderenti alla realtà del problema; come tale approccio sia flessibile e di
applicazione universale, non solo relativamente alle diverse realtà di studio ma anche all’interno
di uno stesso caso, in quanto è possibile mutare le condizioni di analisi in base all’evolversi delle
necessità progettuali.
L’applicazione del metodo ingegneristico richiede un maggior impegno di calcolo ma porta a
sensibile risparmio in termini di opere di adeguamento, basta osservare che dai 60/80 €/m2
necessari alla fornitura e posa in opera di lastre in calcio silicato si passa ai 15/20 €/m2 che
richiede l’applicazione di intonaco a base gesso.
L’impiego di software come Straus7 riveste un ruolo fondamentale nell’applicazione dei metodi
innovativi della FSE e nello sviluppo di analisi avanzate che offrono una visione a 360 gradi del
problema delle strutture investite dal fuoco.
Conclusioni