Structural Fire Investigation come back‐analysis della Progettazione Strutturale Antincendio

Università “La Sapienza” – Roma
CORSO DI PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO
Anno Accademico 2015‐2016
30 settembre 2015
«Structural Fire Investigation come back‐analysis della
Progettazione Strutturale Antincendio»
Aspetti introduttivi
Ing. Marcello Mangione
Ing.mangione@libero.it
“Sapienza” University of Rome
School of civil and Industrial Engineering
Ph.D. – XXIX ciclo
Structural
Fire
Investigation
Docente: Prof. Ing. Franco Bontempi

Prof. Ing. Franco  Bontempi
School of Civil and Industrial Engineering
Sapienza University of Rome
TEAM DEL
Anno Accademico 2015‐2016

CORSO DI PROGETTAZIONE STRUTTURALE ANTINCENDIO  ‐ Presentation outline
DUALISMO TRA STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION
e
PROGETTAZIONE STRUTTUALE ANTINCENDIO
La Structural Fire Investigation è l’attività investigativa sugli incendi condotta sotto
l’ottica dell’ingegneria strutturale.
Essa, contrariamente a quanto avviene nelle attività investigative (fire
Investigation), non si basa partendo da un repertamento di natura chimica o
impiantistico ma si impianta sui segni lasciati dall’incendio direttamente sui
materiali (siano essi strutturali e non).
Essa quindi risulta molto valida soprattutto in tutti quegli incendi il cui innesco non
è di natura chimica (es. liquidi infiammabili).
Il punto di origine ed il percorso dell’incendio viene ricercato tramite una lettura
strutturale dei danni presenti sulla scena in funzione delle caratteristiche termo‐
strutturali dei materiali da costruzione.
Grazie all’ausilio di potenti codici di calcolo è possibile ottenere notevoli dati
tecnici essenziali per l’attività investigativa e progettuale nel campo dell’ingegneria
strutturale.

)
La Structural Fire Investigation costituisce una metodologia di reverse
engineering che utilizza tecniche di back‐analysis basate sulla Progettazione
Strutturale Antincendio divenendo così un’attività progettuale complementare
valida nei procedimenti giudiziari.
La «buona» progettazione fa vedere tutti gli aspetti qualitativi più belli
dell’ingegneria antincendio, (spazi volumetrici, particolari costruttivi, ecc.) …..una
buona investigazione fa emergere le criticità (connessioni, difetti progettuali e
costruttivi, ecc.)
DUALISMO TRA STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION
e
PROGETTAZIONE STRUTTUALE ANTINCENDIO

)
ASPETTI DELLA
STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION
• ASPETTI TEORICI
Trattazione teorica del settore delle indagini sugli incendi confinati mediante
l’approfondimento di aspetti strutturali e forensi.
(Presentazione in power point)
• ASPETTI OPERATIVI
Risoluzione pratica dell’attività investigativa tramite una codifica in fasi ed
operazioni, tratti da casi pregressi (case history) ed esperienze in campo con
Reparti investigativi di risonanza nazionale (RIS, ecc.).
(Illustrazione con Prezi)
• ASPETTI APPLICATIVI (INFORMATIZZAZIONE)
Creazione di un apposito software che rappresenti una linea guida per iI fire
investigator.
(Applicativo in corso ‐ chiusura entro ottobre 2016)
1 e 2 ANNO DI DOTTORATO3 ANNO

Fire Investigation
‐ Investigare sugli incendi
‐ Analisi della cause e degli errori nella Fire Investigation
‐ Forensic Fire Engineering
1
Structural Fire Investigation
‐ Back analysis della progettazione strutturale antincendio
‐ Investigazione strutturale
2
STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION:  ASPETTI TEORICI
Fire Investigation sui materiali strutturali:
‐ legno, calcestruzzo, acciaio, murature
3

STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION:  ASPETTI OPERATIVI

Fire Investigation
‐ Investigare sugli incendi
‐ Analisi della cause e degli errori nella Fire Investigation
‐ Forensic Fire Engineering
1

Investigare sugli incendi
Chapter 2
REFERENCED PUBLICATIONS
Chapter 3
DEFINITIONS
Chapter 4
BASIC METHODOLOGY
Chapter 5
BASIC FIRE SCIENCE
Chapter 6
FIRE PATTERNS
Chapters NFPA 921
Chapter 1
ADMINISTRATION
Chapter 7
BUILDING SYSTEMS
Chapter 8
ELECTRICITY AND FIRE
Chapter 9
BUILDING FUEL GAS SYSTEMS
Chapter 11
LEGAL CONSIDERATIONS
Chapter 12
SAFETY
Chapter 13
SOURCES OF INFORMATION
Chapter 14
PLANNING THE INVESTIGATION
Chapter 15
DOCUMENTATION OF THE INVESTIGATION
Chapter 10
FIRE RELATED HUMAN BEHAVIOR
Chapter 16
PHYSICAL EVIDENCE
Chapter 17
ORIGIN DETERMINATION
Chapter 18
FIRE CAUSE DETERMINATION
Chapter 20
FAILURE ANALYSIS AND ANALYTICAL TOOLS
Chapter 21
EXPLOSIONS
Chapter 22
INCENDIARY FIRES
Chapter 23
FIRE AND EXPLOSION DEATHS AND INJURIES
Chapter 24
APPLIANCES
Chapter 19
ANALYZING THE INCIDENT FOR CAUSE AND
RESPONSIBILITY
Chapter 25
MOTOR VEHICLE FIRES
Chapter 26
WILDFIRE INVESTIGATIONS
Chapter 27
MANAGEMENT OF MAJOR INVESTIGATIONS
Chapter 28
MARINE FIRE INVESTIGATIONS
La norma NFPA 921, base di partenza della Fire investigation, è
strutturata in 28 capitoli di cui 15 forniscono informazioni utili per la
Structural Fire Investigation.

FIRE INVESTIGATION
NFPA 921
NFPA 1033
GUIDE FOR FIRE AND EXPLOSION INVESTIGATOR
NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION
STANDARD FOR PROFESSIONAL QUALIFICATIONS
FOR FIRE INVESTIGATOR
NFPA
NATIONAL FIRE PROTECTION ASSOCIATION
IAAI
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS
INTERNATIONAL ASSOCIATION OF ARSON
INVESTIGATOR
ASTM
USFA
U.S. FIRE ADMINISTRATION
NAFI
NATIONAL ASSOCIATION OF FIRE INVESTIGATORS
NIST
NATIONAL INSTITUTE OF STANDARDS AND
TECNOLOGY
IFI
ITALIAN FIRE INVESTIGATION
ASSOCIATIONS AND INSTITUTIONS
REGOLATIONS
La NFPA 921 “Guide for fire and explosion Investigator” e la norma NFPA
1033 “Standard for professional qualifications for fire investigator”.
rappresentano, ad oggi, il principale riferimento per le attività investigative
sugli incendi.

)
Incidents and near miss
L’attività investigativa nasce a seguito dell’esigenza di esaminare un evento
accidentale ovvero un incidente. Con tale termine (incident) ci si riferisce a un
evento inatteso, che potrebbe avere conseguenze sulla vita e sulla struttura
interessata.
In generale un incidente è un accadimento, con un proprio periodo di incubazione,
che ha causato un danno nei riguardi di una struttura.
Si definisce invece quasi incidente (near miss) ogni accadimento che avrebbe potuto
ma non ha originato un evento.
La differenza tra un incident ed un near miss sta nella magnitudo delle conseguenze.
Nel periodo di incubazione di un incidente si manifestano molti near miss. Un alto
numero di near miss in un’organizzazione è dunque predittivo di un probabile
incidente.

)
Si definisce invece Prevented patient safety incident (evento prevenuto) ogni evento
non intenzionale o inatteso che è stato prevenuto e pertanto non ha provocato
danno. Corrisponde a ciò che è stato definito come quasi evento.
Si definisce No harm patient safety incident (incidente senza danno) ogni incidente
non intenzionale o inatteso, accaduto ma senza provocare danno.
La seguente tabella rappresenta i vari tipi di incidenti correlandone la situazione, il
tipo di investigazione e il potenziale apprendimento.
Acute
Non acute
Not classified
as an incident
Type of incident
Near miss or Near Hit
deviations
Situation
Actual losses
Investigation and trending
of chronic events
Nearly all invedtigated1%
Not investigated.
May be dealt with through
Behavior-based Risk
managenent
Variations or Unsafe
Acts or Conditions,
errors or Failures
Moderate to low
Hight
Low
Frequency Investigated Learning potential
5%
10%
85%
Potentially harmful
circumstances but
no actual loss
Regardless, all data about
events should be entered in
database to allow potential
for treding

)
Sentinel‐event to the field of fire investigation
Per individuare i fattori contribuenti di un incendio può essere utile analizzare i
processi, individuando le situazioni in cui questi non si sono realizzati.
L’analisi del cambiamento è un metodo molto semplice richiesto al fire investigator al
fine di confrontare in maniera puntuale un processo che non ha funzionato o in cui si è
verificato un errore con un altro, in modo da evidenziare il cambiamento che si è
avuto.
L’analisi del cambiamento può essere coadiuvata tramite lo strumento conosciuto
come la Carta perché‐perché (Ammerman, 1998).
Il suo utilizzo consente all’investigatore che sviluppa una root cause analysis di
addentrarsi ai diversi livelli di profondità fra le cause dell’incendio.

Analisi delle cause e degli errori nella Fire Investigation
Errors in the field detective
James Reason è uno dei più importanti studiosi di errori e di incidenti. Egli usa il
termine errore per raggruppare tutte quelle occasioni in cui una sequenza pianificata
di attività non riesce a raggiungere i risultati voluti.
Gli errori nel settore dell’investigazione sugli incendi, in genere non sono
indipendenti l’uno dall’altro, non accadono in contesti isolati. L’incidente è il frutto di
errori interconnessi che presi separatamente non hanno alcun senso.
E’ quindi l’associazione degli errori e la loro dinamicità a diventare oggetto di analisi
investigativa.
Esistono diverse patologie di errore o condizioni che si possono riscontrare anche nel
settore dell’investigazione degli incendi.

LATENT CO NDITIONS
CO NTRIBUTORY
FACTO RS
AFFECTING
FACTO RS
REASONS
FACTO RS
UNSAFE ACT
ACTIVE FAILURE
LATENT FAILURE
HUM AN ERROR
KNO W LEDGE
BASED
RULE BASED
M ISTAKE
SKILL BASED
SLIP O LAPSE
VIO LATIONS
VIO LATIO NS
O F THE RO UTINE
VIO LATIO NS
RATIO NAL
VIO LATIO NS
NEG LECT
VIO LATIO NS
FRAUDULENT
Condizioni latenti (latent condition)
Derivano dalle decisioni assunte dal
management di qualsiasi livello: in
ogni momento si trovano endemiche
nell’organizzazione e possono
insorgere da decisioni sbagliate non
riconosciute.
Fattori contribuenti (contributory
factors)
Sono quei fattori che influenzano la
performance della struttura le cui
azioni hanno effetto sulla funzionalità,
determinando un problema
strutturale.

LATENT CO NDITIONS
CO NTRIBUTORY
FACTO RS
AFFECTING
FACTO RS
REASONS
FACTO RS
UNSAFE ACT
ACTIVE FAILURE
LATENT FAILURE
HUM AN ERROR
KNO W LEDGE
BASED
RULE BASED
M ISTAKE
SKILL BASED
SLIP O LAPSE
VIO LATIONS
VIO LATIO NS
O F THE RO UTINE
VIO LATIO NS
RATIO NAL
VIO LATIO NS
NEG LECT
VIO LATIO NS
FRAUDULENT
Azioni non sicure (unsafe act)
Sono azioni o omissioni, al di fuori di
indicazioni o procedure, che aumentano il
rischio incendio.
Errori attivi (active failure)
Sono azioni non sicure effettuate da
coloro che sono nelle interfacce estreme
del sistema organizzativo. Questi atti non
sicuri sono influenzati dai fattori
contribuenti, come l’inadeguato
addestramento (manutenzione impianti
antincendio) che producono effetti
negativi sulle performance individuali.
Errori latenti (latent failure)
Nascono da decisioni gestionali
apparentemente corrette ma sbagliate. La
presenza o la consapevolezza del
problema viene alla luce solo nel
momento in cui si è verificato un
incidente.

LATENT CO NDITIONS
CO NTRIBUTORY
FACTO RS
AFFECTING
FACTO RS
REASONS
FACTO RS
UNSAFE ACT
ACTIVE FAILURE
LATENT FAILURE
HUM AN ERROR
KNO W LEDGE
BASED
RULE BASED
M ISTAKE
SKILL BASED
SLIP O LAPSE
VIO LATIONS
VIO LATIO NS
O F THE RO UTINE
VIO LATIO NS
RATIO NAL
VIO LATIO NS
NEG LECT
VIO LATIO NS
FRAUDULENT
Errore umano (human error)
Accade quando le azioni e le decisioni
degli individui provocano effetti che
possono immediatamente o
direttamente ledere la sicurezza. In
generale è l’azione od omissione che
determina insuccesso nel compimento di
un’azione pianificata come disegnata,
ovvero l’inidoneità di quanto pianificato
al raggiungimento dello scopo.
Violazioni
Si determinano per allontanamento
dalle regole di pratica o di procedura. Si
differenziano dagli errori rule‐based in
quanto c’è consapevolezza di operare in
maniera difforme da quanto stabilito,
mentre nel caso degli errori non c’è
intenzionalità.

Causes of a fire
Nel passato il concetto di causa è stato coniugato in una visione che non teneva conto
della pluralità causale tipica dei sistemi causali complessi.
L'introduzione del concetto di complessità ha imposto l'opportunità di associare al
concetto di causa quello, specificatamente adottato ad esempio nell’ambito forense,
di serie causale, nella quale più cause concorrono a un effetto.
I sistemi complessi evolvono in maniera sia deterministica che indeterministica,
soggetti a mutamenti sia casuali che necessari che vengono modernamente definiti
sistemi lineari e sistemi intricati.
Il concetto di causa ha finito per incentrarsi sull'alternanza ontologica di causalità
lineare (necessità e determinismo) e causalità non‐lineare o intricata (indeterminismo)

INTERMEDIATE
CAUSE
CAUSE
APPARENT
CAUSE
ROOT
CAUSE
TRIGGERING
CAUSE
NECESSARY
CAUSE
NECESSARY
CAUSE
SUFFICIENT
CAUSE
SUFFICIENT
CAUSE
FACTOR REASON
ROOT CAUSE ANALYSIS
APPARENT CAUSE ANALYSIS
Schematizzazione delle varie cause possibili in una attività di Fire Investigation

Triggering cause
La causa scatenante dell’incendio è l’ultimo anello della catena. E’ l’episodio che ha
portato all’innesco dell’incendio alimentato e favorito da fattori remoti che hanno
contribuito nel periodo di incubazione a creare le condizioni ideali per l’origine della
causa scatenante.
Apparent cause
La causa apparente è la causa più probabile di un problema che comporta un errore
prestazionale. Essa si determina su una quantità ragionevole di dati d’indagine. La sua
determinazione si basa molto sulla base del giudizio e l'esperienza dell’investigatore
tramite mezzi meno rigorosi di valutazione di una causa principale. Una causa
apparente in genere possiede un minimo potenziale di ripetizione.
INTERMEDIATE
CAUSE
CAUSE
APPARENT
CAUSE
ROOT
CAUSE
TRIGGERING
CAUSE
NECESSARY
CAUSE
NECESSARY
CAUSE
SUFFICIENT
CAUSE
SUFFICIENT
CAUSE
FACTOR REASON
ROOT CAUSE ANALYSIS
APPARENT CAUSE ANALYSIS

Intermediate cause
Una causa di questo tipo è un nodo intermedio della catena causale che parte dalla
radice di un problema causa dei suoi sintomi. Tutti i problemi hanno cause e la
ricerca di una soluzione ci porta a cercare indietro lungo la catena causale da
sintomi di cause. Più ci avviciniamo alla radice delle cause, migliore è la soluzione.
L’investigatore deve risolvere le cause profonde.
Root cause
Per causa radice si intende la causa più basilare che può essere ragionevolmente
identificata (Paradies, Busch).
La parola chiave è la ragione all’origine della concatenazione di circostanze per cui
l’incendio è accaduto. L’indagine deve ricostruire il quadro della situazione in cui si è
generato l’evento. La causa radice è una causa profonda che generalmente non si
ritrova nell’ambito delle circostanze immediate dell’evento. Il processo di
identificazione è complesso anche dal punto di vista delle risorse, e che quindi
esistono dei limiti di ragionevolezza nell’approfondimento delle indagini.
Partendo dalla visione sistemica dell’errore secondo il modello di Reason, le cause
radice si collocano generalmente a livello di latent failure, cioè di organizzazione.
Occorre perciò non focalizzarsi su errori e violazioni (active failure) ma sempre
ricercare quali sono le criticità al livello dei latent failure.

Forensic Fire Engineering
La norma NFPA 921 definisce la Fire Investigation come il processo per determinare
le origini, le cause e l’analisi dei guasti di un incendio o esplosione.
Tale disciplina trova collocazione nella forensic engineering la quale si differenzia
dall’ingegneria giuridica proprio per il fatto che essa si esplica nella fase processuale
ed extragiudiziale con lo scopo di fornire risposte di carattere tecnico‐scientifico a
problemi giuridicamente rilevanti.
Essa esamina, dunque, le questioni tecniche in rapporto alla giurisprudenza,
cercando di far convergere il pensiero dei tecnici e dei giuristi.
Il fire investigator deve utilizzare un metro di valutazione che collimi con quello del
giurista al fine di evidenziare gli errori (negligenza, imperizia, imprudenza, ecc.)
selezionando quelli che non hanno un nesso diretto con l’incendio.
STRUCTURAL
FIRE INVESTIGATION
INGEGNERIA GIURIDICA
IN AMBITO ANTINCENDIO
INGEGNERIA LEGALE
ELAB. LEGISLAZIONE TECNICA
ANTINCENDIO
ELAB. NORME TECNICHE
ANTINCENDIO
ATT. PROCESSUALE
ATT. EXTRAGIUDIZIALE
Fire investigator = Perito CTU /CTP
INGEGNERIA ANTINCENDIO
FORENSE

L’obiettivo cardine è quello di raggiungere la verità processuale sulla base di dati
certi e scientificamente provati.
Espletandosi in fase processuale l’attività di Fire Investigation inizia con una
pianificazione preventiva dell’evento accidentale, per poi estendersi,
successivamente con l’espletamento di tutta una serie di fasi ispettive interne ed
esterne, alla struttura oggetto di investigazione.
La natura delle indagini da condurre potrebbe seguire percorsi diversi in rapporto
alla committenza che le ha richieste cioè:
• Società assicurativa;
• Autorità giudiziaria, ecc.
ed in funzione della complessità del quesito peritale/obiettivo richiesto.

Il ruolo della Fire Investigation, intesa come attività investigativa, riguarda l'esame
degli episodi legati agli incendi con la finalità di determinarne le cause.
Tale disciplina rientra nel campo dell’ingegneria forense, abbracciando diversi ambiti
e diventando ancora più specialistica se incentrata nella Structural Fire Investigation
ove le indagini strutturali hanno lo scopo di ricostruire il nesso eziologico fondato su
principi scientifici che coniugano l’ingegneria strutturale con il diritto.

La progettazione investigativa, incentrata sul quesito peritale, rappresenta uno
strumento di ausilio che mette in relazione i risultati del consulente tecnico con
l’autorità giudiziaria che deve emettere un giudizio. Carenze di valutazione, errori
nella raccolta dei dati nel corso del sopralluogo o simulazioni non attinenti alla
situazione reale portano, per ogni fase, a dei parziali fallimenti che, combinati fra loro
secondo la sequenza illustrata nel grafico, possono portare al fallimento globale
dell’intera attività investigativa.
INVESTIGATIVE
ACTIVITY TOTAL
PHASE 1
PHASE 2 PHASE "N-2"
PHASE "N"PHASE "N-1"
PHASE
ERROR
AXIS OF FAILURES
LATENT CONDICTIONS
VIOLATIONS
ACTIVE FAILURE
LATENT CONDITIONS
CONTRIBUTORY
FACTORS
AFFECTING
FACTORS
REASONS
FACTORS
UNSAFE ACT
ACTIVE FAILURE
LATENT FAILURE
HUMAN ERROR
KNOWLEDGE
BASED
RULE BASED
MISTAKE
SKILL BASED
SLIP O LAPSE
VIOLATIONS
VIOLATIONS
OF THE ROUTINE
VIOLATIONS
RATIONAL
VIOLATIONS
NEGLECT
VIOLATIONS
FRAUDULENT

EVIDENCE 1 DEDUCTION 1 COMPATIBILITY' 1
EVIDENCE 2
DEDUCTION 2
COMPATIBILITY' 2
TOTAL
COMPATIBILITY
DEDUCTION 2'
INITIAL
CAUSES
INTERMEDIATE
CAUSES
CAUSE OF THE FIRE EVIDENCE DEDUCTION COMPATIBILITY
phase 1
phase 2
phase 3
phase 4
PROCEDURE DI CONTROLLO INVESTIGATIVO
Il primo tipo di controllo che l’investigatore deve effettuare è del tipo lineare e
conseguenziale Le cause portano a una sequenza di evidenze, deduzioni e alle verifiche
di compatibilità. Da ogni evidenza, possono derivare una o più deduzioni, a volte
antitetiche tra loro, da valutare attraverso un giudizio di compatibilità.

EVIDENCE 2
DEDUCTION 2
COMPATIBILITY' 2
TOTAL
COMPATIBILITY
DEDUCTION 2'
INITIAL
CAUSES
INTERMEDIATE
CAUSES
CAUSE OF THE FIRE EVIDENCE DEDUCTION COMPATIBILITY
phase 1
phase 2
phase 3
phase 4
Il secondo controllo è di tipo circolare e parte dalle evidenze. Esso, articolandosi in
quattro fasi, verifica se:
 l’evidenza è compatibile con la deduzione di massima (phase 1);
 la deduzione è accettabile e conseguente alle cause (phase 2);
 le cause hanno carattere di compatibilità con quanto affermato (phase 3);
 la compatibilità totale è collegabile alle evidenze e controllo lineare (phase 4).

Il diagramma Fishbone ideato da Ishikawa, è uno strumento di gestione per l’analisi
delle cause e può essere di ausilio nelle attività di Structural Fire Investigation con lo
scopo di ricostruire le cause scomponendole, a sua volta, in sub‐cause.
Tale diagramma rappresenta lo strumento che fornisce un approccio strutturato alla
radice del problema. A capo dello schema vi è il problema che si sta analizzando
mentre la struttura rappresenta le cause e le sub‐cause del problema da risolvere.
PROBLEM
CAUSE 1 CAUSE 2 CAUSE 3
CAUSE 4 CAUSE 5 CAUSE 6
SUB CAUSE 1
SUB CAUSE
2
SUB CAUSE 3

S T R U C T U R A L F IR E IN V E S T IG A T IO N
A C T IV IT Y P L A N N IN G
A C C ID E N T A L E V E N T
P R E P A R A T IO N P R O C E S S
P R E L IM IN A R Y
D IS C U S S IO N
D E P O S IT
A N A L Y S IS
C A S E S T U D Y
P R O C E D U R E S
C O U R T T E S T IM O N Y
D E S IG N O F S T R U C T U R A L
IN V E S T IG A T IO N
R E P O R T IN G
D E V E L O P M E N T O F IN V E S T IG A T IV E
Q U E S T IO N E X P E R T
INVESTIGATIVECONTEXTJUDICIALCONTEXT
Il fire investigator, alla fine
dell’attività investigativa,
predispone, per affrontare il
processo come parte attiva,
un reporting che riporta le
risposte ai quesiti peritali
posti dal giudice mettendo in
risalto, in tutto il lavoro svolto,
la metodologia adottata e la
sua fondatezza scientifica al
fine di definire
compiutamente il nesso
eziologico tra causa ed evento
incendio.

L’individuazione delle cause di incendio in una struttura devono essere definite
globalmente cioè tenendo conto della vita utile della struttura. Il grafico mostra
l’importanza della ricostruzione temporale delle caratteristiche prestazionali
(performance characteristics) di una struttura procedendo a ritroso nel tempo.
Nell’ambito della fire forensic la ricostruzione investigativa, intesa come
metodologia di inverse‐engineering, parte proprio dal fallimento sino ad arrivare
al concepimento della struttura.
R ESPO NSABILITIES
STR U C TU R E LIFE
TIM E LIN E EVEN T
M IN IM U M
PER FO R M AN C E
t3t0 t1 t4 t6t5t2
SER VIC E LIFE
C U R VE O F R ESPO N SIBILITY
IN TH E PLAN N IN G STA G E
FIR E FO R EN SICFIR E IN VESTIG ATIO N
C U R VE O F R ESPO N SIBILITY
IN TH E M AN IN TEN AN C E PH ASE
A S D ESIG N ED AS BU ILT AS AC TU AL AS FAILED
M AIN TEN AN C E
W O R K
TH EO R IC AL
C O M PETEN C E
PER FO R M AN C E C H AR AC TER ISTIC S
O F TH E STR U C TU R E
M AIN TEN AN C E
W O R K
BAC K AN ALYSIS PR O C ED UR E
EAR LY
D ESIG N ED
PH ASE
STR U C TU R E'S
EAR LY LIFE

Un processo di back‐analysis mette in evidenza tutti i deficit che ha subìto la
struttura (history of the structure) sino ad arrivare alla sua fase progettuale.
Incentrare le indagini solo sulla causa scatenante senza conoscere le cause
pregresse/profonde porta ad una falsificazione della ricostruzione del nesso
eziologico con notevole probabilità di fallimento dell’intera indagine investigativa
in sede giudiziaria.
Il profilo di responsabilità, dà delle indicazioni immediate al giudice su tutte le
cause/errori che hanno portato al fallimento strutturale evidenziando in maniera
tecnicamente leggibile negligenze, imperizie ed imprudenze ed individuando lo
snodo causale scatenante l’iter fallimentare. Il profilo di responsabilità è
tecnicamente un metodo rappresentativo forense di ausilio nella formulazione della
risposta connessa al quesito peritale.

Come già accennato, l’attività di Fire Investigation, nell’esaminare la complessità dei
parametri dell’incendio, applica metodi di analisi e di valutazione con l’intento di
acquisire il nesso eziologico necessario in tutti i procedimenti giudiziari.
In genere è nel campo giuridico ed in quello assicurativo che l’eziologia di un
incendio riveste un ruolo di primaria importanza con la ricerca della dolosità o
meno dell’evento accidentale.
Quindi è molto importante l’individuazione precisa delle cause, o almeno le più
probabili e di conseguenza l'indagine, espletata per la sussistenza del nesso
eziologico, deve prendere di mira il rapporto fra le varie cause, al fine di accertare
se quelle prossime siano fattori eccezionali, avulsi dalla serie causale precedente,
ovvero ne costituiscano solo lo sviluppo naturale.

La Structural Fire Investigation, inquadrata nell’ambito forense, permette di ricavare
dati salienti trovando risvolti in diversi campi quali:
• assicurativo, per il riconoscimento in sede giudiziale del diritto ad ottenere il
risarcimento di un danno al soggetto che ne lamenti gli effetti pregiudizievoli.
• strutturale, per gli interventi di riparazione, consolidamento strutturale o
demolizione della struttura;
• safety, per le prime valutazioni di messa in sicurezza della struttura danneggiata.
STRUCTURAL
FIRE INVESTIGATION
OBJECTIVES
ASSESSMENT OF THE DAMAGE COMPATIBILITY
TO THE DESIGNED STRUCTURE
DETERMINATION OF STRUCTURAL
DAMAGES FOR CONSOLIDATION
INSURANCE
STRUCTURAL
DETERMINATION OF BURNT
STRUCTURE'S SAFETY
SAFETY
FORENSIC ENGINEERING
STRUCTURAL ENGINEERING
JUDICIAL INVESTIGATIONS

‐ Back analysis della progettazione strutturale antincendio
‐ Investigazione strutturale
2
)

Back analysis della progettazione strutturale antincendio
Ai fini investigativi appare opportuno identificare nella struttura oggetto di esame gli
scenari significativi al fine di poter condurre le attività d’indagine più appropriate.
In ambito giudiziario è importante evidenziare nella relazione finale d’indagine se lo
scenario d’incendio, che ha danneggiato la struttura, era prevedibile o imprevedibile
(black swans).
Uno scenario d’incendio prevedibile comporta sicuramente
delle responsabilità mentre quello imprevedibile (black
swans) cambia completamente il profilo di responsabilità in
un procedimento giudiziario.

DATI
STRUTTURA
CONDIZIONI ALCONTORNO
GLOBALE
LOCALE
VINCOLI
CARICHI
STATICI
AZIONI INDIRETTE
(incendio)
SCENARIO DI CARICO
CONFIGURAZIONE
DELLA STRUTTURA
SCENARIO DI
CONTINGENZA
PROJECT PHASE
FIRE INVESTIGATION
INVESTIGATIVE PHASE
FIRE SAFETY ENGINEERING
SCENARIO REALE
SULLA SCENA
Indagine sulla struttura
Indagine sui carichi e vincoli
Indagine sull'azione incendio
Scenari di contingenza e scenario reale d’incendio

Qualità strutturali.
Le qualità dei materiali (soprattutto dal punti di vista chimico) permettono di giudicare
le strutture. Dall’analisi di tali qualità possiamo evincere che nell’ambito della fire
investigation occorre conoscere tali parametri fini in fondo al fine di poter eseguire
le corrette valutazioni della struttura danneggiata da incendio.
REQUISITI O QUALITA'
STRUTTURALI NELLA
PROGETTAZIONE DELLE
STRUTTURE ANTINCENDIO
EFFICIENZA MECCANICA
(ELEMENTARI)
SISTEMICHE
(dipendenti dal tempo)
RESISTENZA O
CAPACITA' PORTANTE
DUTTILITA'
RIGIDEZZA
STABILITA'
FIDATEZZA
(DEPENDABILITY)
RESILIENZA
(dopo azione accidentale)
DURABILITA'
ROBUSTEZZA
(prima azione accidentale)
AFFIDABILITA'
RESISTENZA NEL TEMPO
EFFICIENZA FUNZIONALE
NEL TEMPO

QUALITA' STRUTTURALI NELLA
PROGETTAZIONE DELLE
STRUTTURE ANTINCENDIO
OGGETTO DI INVESTIGAZIONE
EFFICIENZA MECCANICA
(ELEMENTARI)
SISTEMICHE
(dipendenti dal tempo)
RESISTENZA O
CAPACITA' PORTANTE
DUTTILITA'
RIGIDEZZA
STABILITA'
FIDATEZZA
(DEPENDABILITY)
RESILIENZA
(dopo azione accidentale)
DURABILITA'
ROBUSTEZZA
(prima azione accidentale)
AFFIDABILITA'
RESISTENZA NEL TEMPO
EFFICIENZA FUNZIONALE
NEL TEMPO
INVESTIGATIVE PHASE
INVESTIGATIVE PHASE

L’investigatore deve capire in quale zona dello spazio ricade la struttura oggetto
di investigazione valutando il comportamento del materiale che compone la
struttura (lineare o non) le interazioni e connessioni esistenti e il grado di
incertezza .
Più ci allontaniamo dall’origine dei tre assi e più diventa complicata la nostra
struttura. In termini di connessioni una struttura più è sciolta (loose) cioè meno
connessioni e più e facile. Il comportamento della struttura meno è lineare e più è
difficile. Stesso discorso sulle incertezze, più aumentano e più è difficile la gestione
strutturale.
Diagramma di Perrow

La Structural Fire Engineering e la Structural Fire Investigation rappresentano le due
facce delle stessa medaglia, cioè sono due discipline incentrate su metodologie
(reverse engineering) e tecniche (back‐analysis) complementari avendo in comune gli
strumenti (software di simulazione e modellazione incendi, laser scanning, ecc).
DIRECT PROBLEM
Analisi
STRUCTURAL FIRE
INVESTIGATIO N
FIRE PROTECTION
INVESTIGATIO N
FIRE SAFETY
INVESTIGATION
STRUCTURAL FIRE
ENG INEERING
FIRE PRO TECTION
ENG INEERING
FIRE SAFETY
ENG INEERING
FIRESAFETYINVESTIGATION
FIRESAFETYENGINEERINGINPUT
OUTPUT
RISPOSTA
STRUTTURALE
AZIONI
CARATTERISTICHE
M ECCANICHE E
G EOMETRICHE
INVERSE PROBLEMS
Sintesi, identificazione e controllo
INPUT
OUTPUT
RISPO STA
STRUTTURALE
AZIONI
CARATTERISTICHE
M ECCANICHE E
G EO METR ICHE
STATO DEI DANNI

R IS P O S T A
S T R U T T U R A L E
(sta b ilità , s p o s ta m e n ti, e cc.)
M O D E L L A Z IO N E
(S T R U T T U R A E A Z IO N I)
T E S T D I
G IU D IZ IO
N E G A T IV OP O S IT IV O
D A T I
STRUCTURALANALYSIS
Verificastrutturale,
dellasicurezzaeprestazionale
co n ta to re K = 0
C O N C E P T U A L D E S IG N
P R E D IM E N S IO N A M E N T O
K = K +1
P R O C E S S O IT E R A T IV O
STRUCTURALFIREINVESTIGATION
Essa applica metodi di reverse
engineering partendo dalla Fire
Safety Engineering che è una
multidisciplina atta a
determinare la strategia di
sicurezza per le strutture in caso
di incendio e contiene, a cascata,
al suo interno:
• Fire Protection Engineering
che comprende tutte le
protezioni, attive e passive,
atte a fornire il livello di
protezione soddisfacente per
le strutture;
• Fire Structural Engineering che
si occupa di aspetti specifici
della protezione passiva dal
fuoco in termini di analisi
degli effetti termici degli
incendi.

Nell’attività investigativa di repertazione è importante catalogare i vari tipi di
collasso che ha subito la struttura. I meccanismi di collasso in genere possono
portare a:
• implosione della struttura (no sway) dove gli elementi strutturali e non sono
ceduti all’interno della struttura stessa. Questo tipo di collasso è sicuramente più
favorevole dell’esplosione in quanto è meno rischioso per i soccorritori che
operano dall’esterno della struttura.
• esplosione (sway) con un collasso sfavorevole avvenuto in un’area non confinata
ma limitrofa alla struttura stessa.

Volendo classificare i vari tipi di collasso, utili per le attività investigative, possiamo
definirli nel seguente modo:
• Pancake: guasto su elemento portante che innesca la caduta di una parte rigida
della struttura su un altro e porta ad un impatto sequenziale sul resto della struttura,
che collassa su se stessa.
• Zipper: redistribuzione dei carichi in percorsi alternativi a causa di un guasto
improvviso dell'elemento e concentrazione della forza con conseguenti fallimenti;
• Domino: ribaltamento rigido iniziale di un elemento che cadendo su un altro
elemento innesca il ribaltamento dell’elemento vicino mediante trasformazione
dell’energia potenziale in energia cinetica.

)
• Section: iniziale sezione di taglio e concentrazione delle tensioni che causano la
rottura di ulteriori componenti trasversali (frattura veloce) e la progressione del
guasto nell'intera sezione;
• Instability: destabilizzazione di alcuni elementi in compressione a causa di un
guasto iniziale di altri elementi stabilizzanti che innesca un collasso progressivo su
tutta la struttura;
• Mixed: alcuni crolli sono meno suscettibili di generalizzazione. Il crollo può
variare e combinarsi in fallimenti progressivi combinati.

La figura sottostante mostra i due approcci seguiti con la Fire Safety Engineering e la
Fire Investigation in un contesto di prevenzione di eventi e protezione da
conseguenze.

Investigazione strutturale sugli incendi
MATERIALE INFORMAZIONI DA ACQUISIRE
VELOCITA' DI CRESCITA
DELL'INCENDIO
TEMPO DI
CRESCITA
tg
VETRO
Rotture lisce a volte accanto alle linee della cornice VELOCE 150
Superficie screpolata con poche o senza macchie da fumo
MEDIA CON CALORE INTENSO E
MINIMO FUMO
300
vetro intenerito, ancora in posizione
LENTO PROLUNGATO CALORE
INTENSO
600
Grosse macchie date dal fumo senza screpolature LENTA CON TANTO FUMO 600
LEGNO
Linea tagliente di delimitazione tra la parte carbonizzata
ed il legname  intatto
VELOCE 150
Delimitazione indistinta tra area carbonizzata e pulita LENTA 600
CARTA DA PARATI
Rivestimento nero rimasto sul muro a volte con il disegno
ancora visibile
LENTA CON CALORE INTENSO 600
Nell’ambito delle attività di Fire Investigation la tabella seguente ci permette di
ricavare il tempo di crescita dell’incendio tg dall’analisi visiva dei segni lasciati
dall’incendio sui materiali.

)
Temperatura di fusione dei metalli
METALLO GRADI CELSIUS
PLATINO 1744
FERRO 1535
NICHEL 1455
RAME 1084
ORO 1063
OTTONE 1015
ARGENTO 961
ALLUMINIO 660
ZINCO 419
PIOMBO 327
STAGNO 232
COLORE DELLA FIAMMA TEMPERATURA
STIMATA DELL’INCENDIO
Rosso 482‐900°C
Arancione 940°C
Giallo 996‐1079°C
Bianco 1204°C
Bianco azzurro 1399°C
COLORE DEL FUMO ‐ MATERIALE IN COMBUSTIONE
Nero kerosene, benzina, gomma,
catrame, petrolio, carbone, plastica
Nero‐marrone Trementina
Nero brunastro Diluente per smalti
Marrone‐nero Nafta
Marrone Olio per cucinare
Grigio‐marrone Legno, carta, stoffa
Giallo‐verdastro Gas di cloro
Giallo bruno Zolfo, polvere da sparo, acido
muriatico
Bianco‐grigio Benzene
Bianco Fosforo

PATH FIRE
ELEMENTS
IN SEQUENCE
ELEMENT POITING
TOWARD THE FIRE
BURN PATTERN
IN AN ATTIC
VARIATION OF THE DEPTH OF
CARBONIZATION
ANALYSIS OF THE EXPOSED
SURFACE
FIRE PATTERN
ANALYSIS
ANALYSIS SEMIOTICS
FIRE
ANALYSIS DIRECTION
FIRE
Schematizzazione della procedura di analisi del percorso del fuoco

Schematizzazione dell’analisi semiotica di un incendio
SIGNS
CLEARN BURN
LINES DEMARCATION
COLUMN AND
HOURGLASS
CONE AND
INVERTED CONE
PROTECTION
U-SHAPED
FIAMMABLE
LIQUIDS
HEAT
SMOKE
OUTSIDE
INSIDE
ANALYSIS SEMIOTICS
FIRE

)
Vector Material Effect Fire Patterns Analysis
1 Gypsum
wallboard
Clean burn Clean burn extending from doorway 5’ into
compartment. Indicating intensity near the doorway.
2 Gypsum
wallboard
Color
change
Increasing line of demarcation moving down hallway.
Indicating fire travel from the living room into the hallway.
3 Gypsum
wallboard
Clean burn Clean burn extending from doorway to loveseat.
Indicating intensity near the doorway.
4 PU foam Loss of
mass
Backrest cushion completely consumed, horizontal
cushion still present. Near uniform heating from top
down. Indicating a hot gas layer generated pattern.
5 Gypsum
wallboard
Depth of
calcination
Deeper calcination measurements in s corner of east wall;
increasing line of demarcation towards n wall. Indicating
fire travel from south end of room to north.
6 Wood Char; depth
of char
Greater visible and measurable char near sofa.
Indicating fire travel from sofa.
7 Wood Char; depth
of char
Greater visible and measurable char near sofa.
Indicating fire travel from sofa.
8 Wood Char; Loss
of mass
Loss of mass near sofa. Indicating fire travel from end
table.
9 PU foam /
wood
Loss of
mass; char
Near complete loss of mass to right armrest; greater loss
of mass and char along right side of kickboard.
Indicating fire travel from end table.
10 PU foam /
wood
Loss of
mass; char
Interior face of left armrest significant charring versus
slight char on exterior face. Indicating fire travel from de of
f11 Gypsum
wallboard
Depth of
calcination
Largest area of clean burn; deep calcination behind right
side of sofa and lesser towards hallway and east wall. Fire
travel from rt side of sofa.
12 Gypsum
wallboard
Depth of
calcination
Great area of clean burn; deep calcination measurements
behind end table. Indicating fire travel

Sketch and (b) photograph of post fire damage patterns showing the location of the firebomb, burning fire
pool, and significant lines and areas of demarcations. Source: D.J. Icove and J.D. DeHaan. “Forensic Fire Scene
Reconstruction,” Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2004.
Experimental formation of an “Hourglass” burn pattern by a fire plume (a) Analysis of fire pattern indicators,
(b) Graphical location of virtual origin with respect to fuel package and ceiling jet.
Source: D.J. Icove and J.D. DeHaan. “Forensic Fire Scene Reconstruction,” Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ,
2004.

SOURCEOFHEAT
DIRECTIONOFFIRETRAVEL
WALLSTUDS
B
d1
dn
Elements in sequence
La direzione di propagazione del fuoco lungo una sequenza di elementi lignei può
essere spesso identificata per risalire all’origine attraverso l’esame delle relative
altezze degli elementi bruciati.
In generale, gli elementi più corti e più carbonizzati saranno più vicino ad una
sorgente di fuoco rispetto agli altri elementi più alti e meno carbonizzati.
Le altezze degli elementi rimanenti possiedono un’altezza maggiore man mano cha
aumenta la distanza da una fonte di calore.
Il dislivello rappresenta la gravità di carbonizzazione, come meglio mostrato in
figura.

Element pointing toward the fire
SOURCE OF HEAT
La forma della sezione trasversale degli
elementi lignei tenderà a produrre delle
frecce che puntano verso la zona della
sorgente di calore. Ciò è causato dalla
combustione fuori dagli angoli acuti dei
bordi verso la fonte di calore che li
produce, come mostrato nella figura.
A
B Lineof carbonization
Residual section
Variation of the depth of carbonization
L’effetto delle fiamme producono
carbonizzazione sulla faccia del legno.
Tale spessore di carbonizzazione
dipende anche dalla sorgente del fuoco
come meglio illustrato in figura.

Burn pattern in an attic
Un foro bruciato in una superficie orizzontale può essere identificato dall’esame dei
lati inclinati del foro stesso. Lati che degradano dall'alto verso il basso verso il foro
sono indicatori che il fuoco era dall'alto.
Lati che sono più larghi in fondo e pendenza verso l'alto verso il centro del foro
indicano che ile fiamme provenivano dal basso.

PERFORMANCE APPROACH
ANALYSIS OF EXPERIENCES
FIRE INVESTIGATION
MODELING
STUDY OF FAILURES
FIRE INVESTIGATION
APPROACH TO
OPTIMATION OF FIRE
INDIRECT
LOAD OF FIRE
PLANT PROTECTION
VENTILATION
APPROACH TO
OPTIMATION OF FIRE
DIRECT
GEOMETRY OF THE STRUCTURE
AND TYPE OF MATERIAL
HYPERSTATICITY
FIRE COMPARTMENTATION
Fire Investigation come strumento di ausilio per l’ottimizzazione strutturale

Fire Investigation sui materiali strutturali
‐ legno, calcestruzzo, acciaio, murature
3

3
GATHER INITIAL
INFORMATION
1
INTERNAL EXAMINATION
FIRE SCENE
2
EXTERNAL EXAMINATION
FIRE SCENE
Foto e video esterni
5
Test di laboratorio
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
Collezione eventi
significativi
4
Disamina
Documentazione progettuale
Analisi dettagli esecutivi
Aspetti gestionali
DOCUMENTARY CHECKS
CONCLUSION AND
REPORTING3
RACCOLTA
INFORMAZIONI INIZIALI
Raccolta testimonianze
OPERAZIONI
FASI
1
ESAME INTERNO
DELLA SCENA
ISPEZIONE ESTERNA ISPEZIONE INTERNA
Analisi semiotica
dell'incendio
2
ESAME ESTERNO
DELLA SCENA
Descrizione investigativa
esterna
5
Modellazione dell'azione
incendio
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
ATTIVITA' FUORI DALLA SCENA
Ricognizione del materiale
combustibile presente
Informazioni preliminari
4
CONTROLLI
DOCUMENTALI
Lettura
strutturale esterna
Condizioni ambientali
CONCLUSIONI E
RAPPORTO
Analisi strutturale degli
effetti dell'incendio
interna
Lettura
strutturale interna
REPERTAMENTO
Ricostruzione dell'evento
Foto e video interni
La struttura è stata concepita in cinque fasi specifiche e distinte, ad ognuna delle quali
sono state associate determinate operazioni investigative
STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION:  ASPETTI APPLICATIVI

3
GATHER INITIAL
INFORMATION
1
FIRE SCENE
2
FIRE SCENE
5
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
Collezione eventi
significativi
4
DOCUMENTARY CHECKS
3
RACCOLTA
OPERAZIONI
FASI
1
ESAME INTERNO
DELLA SCENA
Analisi semiotica
dell'incendio
2
ESAME ESTERNO
DELLA SCENA
5
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
4
CONTROLLI
DOCUMENTALI
esterna
Lettura
strutturale esterna
interna
Lettura
strutturale interna
REPERTAMENTO
Scale investigative – struttura small
L’investigazione può essere più o meno complessa, riguardare strutture
completamente devastate da un incendio di notevole magnitudo (accident) o
interessare strutture relativamente semplici o riguardare incidenti poco rilevanti (near
miss). In alcuni casi l’investigazione da condurre può essere abbastanza semplice,
(small), senza la necessità di espletare le ultime due fasi e quindi senza ricorrere a
controlli documentali, simulazioni con FDS, modellazioni strutturali o condurre test di
laboratorio.

)
Struttura medium
Per incendi distruttivi si può quindi ricorrere ad un’analisi della scena esterna,
(medium), poiché il collasso strutturale esclude la terza fase e le relative operazioni.
3
GATHER INITIAL
INFORMATION
1
FIRE SCENE
2
FIRE SCENE
5
Test di laboratorio
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
Collezione eventi
significativi
4
DOCUMENTARY CHECKS
3
RACCOLTA
OPERAZIONI
FASI
1
ESAME INTERNO
DELLA SCENA
2
ESAME ESTERNO
DELLA SCENA
5
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
4
CONTROLLI
DOCUMENTALI
ESAME INTERNO
DELLA SCENA
ESAME ESTERNO
DELLA SCENA
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
CONTROLLI
DOCUMENTALI
Disamina
Aspetti gestionali
ISPEZIONE ESTERNA
esterna
incendio
Lettura
strutturale esterna
Ricostruzione dell'evento

3
GATHER INITIAL
INFORMATION
1
FIRE SCENE
2
FIRE SCENE
5
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
Collezione eventi
significativi
4
DOCUMENTARY CHECKS
3
RACCOLTA
OPERAZIONI
FASI
1
ESAME INTERNO
DELLA SCENA
Analisi semiotica
dell'incendio
2
ESAME ESTERNO
DELLA SCENA
5
COMPUTATIONAL FIRE
INVESTIGATION
4
CONTROLLI
DOCUMENTALI
Aspetti gestionali
esterna
incendio
Lettura
strutturale esterna
interna
Lettura
strutturale interna
REPERTAMENTO
Disamina
Struttura personalized
Ci sono inoltre delle situazioni in cui l’investigatore può condurre l’attività
personalizzandola al caso specifico come meglio rappresentato nella Figura. Questo
comporta l’eliminazione di qualche operazione ritenuta non necessaria. A titolo di
esempio potrebbe verificarsi il caso di mancanza di testimoni sulla scena, oppure
evitare i test di laboratorio e la ricostruzione forense della scena, ecc..

Structural Fire Investigation come back‐analysis della Progettazione Strutturale Antincendio

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