COMPORTAMENTO AL FUOCO DELLE STRUTTURE DI LEGNO

Anche se risulta essere un materiale combustibile, il legno è caratterizzato da un meccanismo di carbonizzazione molto lento (con velocità di carbonizzazione variabili dai 0,55 ai 1,0 mm/min a seconda della densità, del tipo di materiale e della specie legnosa) inoltre la perdita di efficienza di una struttura di legno si ha per riduzione della sezione e non per decadimento delle caratteristiche meccaniche, ovvero nel caso in cui per effetto della carbonizzazione la sezione dell’elemento strutturale si riduce al punto da non poter più far fronte alla sua funzione portante, in un tempo che sarà compreso fra pochi minuti fino ad arrivare ad alcune ore. Inverosimilmente il punto debole di una struttura di legno nei confronti di un incendio non è dato dagli elementi resistenti in legno bensì dalle unioni meccaniche realizzate con elementi metallici di collegamento che, se non opportunamente protette e confinate, saranno le prime a collassare durante un incendio.

Solaio di legno non crollato a seguito di un incendio Trave di legno sottoposta ad incendio.

Sotto lo strato carbonizzato il legno è ancora efficiente dal punto di vista meccanico. Edifici Xlam e il fuoco, Maurizio Follesa(Tratta da Promo Legno).

Se si va inoltre a confrontare il comportamento del legno rispetto a quello di altri materiali da costruzione utilizzati nel nostro paese, nei confronti dei quali non vi è alcun preconcetto riguardo alla loro resistenza nei confronti dell’incendio dato che non sono combustibili, si evince ancora meglio per quale motivo il legno non abbia come punto debole l’incendio, ma anzi al contrario possa essere considerato il suo comportamento preferibile:

 gli elementi strutturali in acciaio non bruciano ma il materiale subisce un rapido decadimento delle caratteristiche meccaniche in funzione della temperatura;

 nelle costruzioni di calcestruzzo armato la resistenza al fuoco è valutata dallo spessore del rivestimento delle armature metalliche (copriferro);

 nelle strutture di legno i punti deboli sono le unioni che presentano elementi metallici a vista che se non adeguatamente protetti, sono i primi a cedere durante l’incendio.

5.1. Resistenza e reazione al fuoco

La resistenza e la reazione al fuoco sono due aspetti molto differenti e importanti per quanto riguarda la sicurezza al fuoco delle costruzioni.

La resistenza al fuoco, viene definita dal DM Int. 09/03/2007 come “la capacità portante in

caso di incendio, per una struttura, per una parte di struttura o per un elemento strutturale nonché la capacità di compartimentazione rispetto all’incendio per gli elementi di separazione sia strutturali, come muri e solai, che non strutturali, come porte e tramezzi” è

una caratteristica della struttura e non del materiale che la compone, dipende quindi ,dalla geometria e dalle condizioni di esposizione; quindi risulta essere peculiarità che dovrà essere valutata per ogni singolo caso con diversi modi di procedere.

La capacità portante viene indicata con la lettera R (stabilità), corrispondente al tempo che trascorre dall’inizio dell’incendio al crollo della struttura ed espressa in minuti primi, mentre la compartimentazione si divide in tenuta, indicata con la lettera E, ossia la proprietà di un elemento se sottoposto all’azione del fuoco su una lato a non lasciar passare vapori o gas caldi sul lato non esposto e isolamento, indicato con la lettera I, ossia la capacità di un elemento da costruzione di ridurre, entro un dato limite, la trasmissione del calore.

Agli elementi come travi e pilastri normalmente viene richiesto il solo requisito R; agli elementi come invece le pareti e i solai, quando queste delimitano un compartimento, vengono richiesti anche requisiti E ed I.

La reazione al fuoco, viene definita invece come il grado di partecipazione di un materiale combustibile al fuoco al quale è sottoposto. In base a questa definizione i materiali sono suddivisi alle varie classi 0, 1, 2, 3, 4 e 5 con l’aumentare della loro partecipazione alla combustione; quelli di classe 0 non sono combustibili, come per esempio l’acciaio ed il calcestruzzo. Il legno ed i prodotti a base di legno sono invece di classe 3 o 4.

In funzione dell’uso del localo e della posizione, le varie normative che regolano ciascuna attività vanno a determinare la classe massima di reazione al fuoco.

Per la valutazione della resistenza al fuoco degli elementi, nel caso delle strutture di legno viene utilizzato generalmente il metodo analitico, anche perché risulta facilmente applicabile.

Gli indici da utilizzare nel calcolo analitico sono definiti in vari documenti (norma UNI 9504 “procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di legno; L.C.M. Int. 26/11/90 per la resistenza meccanica e D.M.Int. 8/3/85 per la velocità di carbonatazione”), anche se devono essere considerati superati perchè il D.M. Int. 16/02/2007 nell’allegato C indica l’utilizzo degli Eurocodici come riferimenti normativi, e in particolar modo le norme EN 1995-1-2 (Eurocodice 5). Quest’ultimo risulta essere il miglior documento dal punto di vista scientifico; all’interno di questo vengono definiti tre diversi metodi di calcolo, il primo dei quali (metodo della sezione efficace) risulta essere sia il più cautelativo contenendo allo stesso prescrizioni esaurienti per quanto concerne la protezione dei giunti.

Il metodo analitico così come proposto in EN 1995-1-2 secondo il metodo della sezione trasversale ridotta si basa su quattro principali ipotesi:

 la carbonizzazione procede perpendicolarmente alle superfici esposte con velocità costante;

 il legno conserva inalterate le proprie caratteristiche di resistenza e rigidezza nella parte non ancora combusta;

 la valutazione della capacità portante viene fatta sulla sezione resistente residua trascurando l’arrotondamento degli spigoli (l’Eurocodice 5 propone anche un metodo per la valutazione della resistenza al fuoco considerando l’arrotondamento degli spigoli);

 il calcolo viene eseguito allo stato limite ultimo di collasso utilizzando quindi le tensioni di rottura.

Il collasso strutturale dell’elemento si ha quando la parte della sezione non ancora carbonizzata risulta essere talmente ridotta da non poter più far fronte alle sollecitazione e alla sua funzione portante.

Per sostenere il calcolo risulta necessario tener conto di quattro fatti:

 la sezione efficace all’istante t, (sezione ancora meccanicamente reagente);  le resistenze di progetto;

 le sollecitazioni (combinazioni di carico);  l’eventuale variazione dei vincoli.

Schematizzazione di calcolo del metodo della sezione efficace