Carico d'incendio e resistenza al fuoco: come si passa dai materiali alla classe

A che cosa serve la resistenza al fuoco

La resistenza al fuoco garantisce la capacità portante delle strutture in condizioni di incendio e la capacità di compartimentazione, per il tempo minimo necessario a raggiungere gli obiettivi di sicurezza (S.2.1). Il tempo si esprime in classi, in minuti: i gradini della tabella S.2-3 sono 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180 e 240 (il capitolo S.2 usa anche altre classi, come 20 e 360). La classe da garantire dipende dal carico d'incendio del compartimento: più c'è da bruciare, più a lungo la struttura deve reggere.

Quale livello di prestazione

Il Codice prevede cinque livelli di prestazione (tabella S.2-1): dal I (assenza di conseguenze esterne per collasso strutturale) al V (mantenimento della totale funzionalità dopo l'incendio). Il III vale per tutte le opere che non rientrano negli altri criteri (tabella S.2-2). Il livello II si attribuisce, fra le altre condizioni, a opere compartimentate rispetto alle adiacenti, con un solo responsabile dell'attività, R_vita A1-A4, R_beni pari a 1, densità di affollamento ≤ 0,2 persone/m², non prevalentemente per occupanti con disabilità, con piani fra -5 m e 12 m; il livello I è per opere compartimentate e strutturalmente separate dalle altre, tali che un cedimento non arrechi danni ad altre opere o all'esterno, con un solo responsabile, R_beni pari a 1 e senza occupanti se non la presenza occasionale e breve di personale addetto; IV e V su richiesta del committente, dei capitolati o dell'autorità competente per attività di particolare importanza.

Fonte: DM 3/8/2015, tab. S.2-1 (descrizioni in sintesi).

La classe minima

Per il livello III la classe minima si ricava dal carico d'incendio specifico di progetto q_f,d, in MJ/m², con la tabella S.2-3. Per il livello IV, ai fini della capacità portante, si applicano le soluzioni conformi del III (con alcune esclusioni, S.2.4.4); il livello II richiede almeno la classe 30, o meno se il livello III la consente per il q_f,d del compartimento. Per il livello III, fino a 200 MJ/m² compresi non sono richiesti requisiti minimi di resistenza al fuoco per le strutture.

Fonte: DM 3/8/2015, tab. S.2-3.

La formula del carico d'incendio

Il carico d'incendio specifico di progetto si calcola con la formula S.2-4 (S.2.9):

q_f,d = δ_q1 · δ_q2 · δ_n · q_f

dove q_f è il carico d'incendio specifico nominale, in MJ/m², dato dalla formula S.2-5:

q_f = Σ (g_i · H_i · m_i · psi_i) / A

• g_i: massa dell'i-esimo materiale combustibile, in kg;
• H_i: suo potere calorifico inferiore, in MJ/kg: si determina in laboratorio (UNI EN ISO 1716), o si prende dal prospetto E3 della UNI EN 1991-1-2, o dalla letteratura tecnica;
• m_i: fattore di partecipazione alla combustione, 0,80 per il legno e gli altri materiali cellulosici, 1,00 per tutti gli altri;
• psi_i: fattore di limitazione: 0 per i materiali in contenitori progettati per resistere al fuoco (almeno EI 15, come gli armadi per liquidi infiammabili); 0,85 per quelli in contenitori non combustibili che conservano l'integrità, non progettati per resistere al fuoco; 1 in tutti gli altri casi;
• A: superficie lorda del piano del compartimento, in m² (o, negli incendi localizzati, la superficie effettiva di distribuzione del carico).

I tre coefficienti

Il carico nominale si corregge con tre fattori. Il primo guarda la dimensione del compartimento: più è grande, più l'incendio è difficile da controllare.

Fonte: DM 3/8/2015, tab. S.2-6.

Il secondo, δ_q2, guarda il tipo di attività, in tre classi di rischio: I (basso rischio di innesco, di propagazione e possibilità di controllo da parte delle squadre di emergenza), 0,80; II (moderato), 1,00; III (alto), 1,20. La classe si sceglie in base alle tre grandezze della descrizione (tabella S.2-7).

Il terzo, δ_n, è il prodotto dei coefficienti delle misure antincendio presenti. Le misure elencate nella tabella riducono il carico di progetto, ciascuna con il suo coefficiente; le righe dello stesso gruppo (per esempio i due livelli del controllo dell'incendio) sono livelli diversi della stessa misura: un compartimento ha un solo livello di prestazione, quindi se ne applica uno (è una nostra lettura, il Codice dice solo che δ_n è il prodotto dei coefficienti delle misure presenti):

Fonte: DM 3/8/2015, tab. S.2-8.

Un esempio svolto: un magazzino di 800 m²

1. Carico nominale. Cellulosa: 24 000 × 17 × 0,80 × 1 = 326 400 MJ. Plastica: 3 000 × 40 × 1,00 × 1 = 120 000 MJ. Somma 446 400 MJ, divisa per 800 m²: q_f = 558 MJ/m².
2. Coefficienti. 800 m² cade in 500 ≤ A < 1000: δ_q1 = 1,20. Attività di rischio moderato, classe II: δ_q2 = 1,00. Rete idranti con protezione interna (0,90) e rivelazione e allarme di livello III (0,85): δ_n = 0,90 × 0,85 = 0,765.
3. Carico di progetto. q_f,d = 1,20 × 1,00 × 0,765 × 558 = 512,2 MJ/m²: nella fascia «≤ 600», classe 45.
4. Senza le due misure, δ_n = 1: 1,20 × 558 = 669,6 MJ/m², fascia «≤ 900», classe 60.

Che cosa resta fuori

• La classe è il requisito. Che trave, pilastro o solaio lo soddisfino si dimostra in base agli incendi convenzionali di progetto (S.2.5): è il lavoro di calcolo strutturale, che non trattiamo qui.
• Le tabelle sono le soluzioni conformi del livello III. Con le soluzioni alternative, o con una valutazione statistica del carico d'incendio, si può arrivare a valori diversi; per la valutazione statistica il Codice chiede valori con probabilità di superamento inferiore al 20% (S.2.9, comma 2).
• Alcune strutture (tensostrutture, membrane, strutture in lega di alluminio, allestimenti temporanei in tubo e giunto) sono vulnerabili all'incendio e si ritengono idonee, preferibilmente, solo per costruzioni con livelli di prestazione I o II, senza escludere l'impiego per livelli superiori (S.2.8).