Comportamento al fuoco e sicurezza in caso di incendio Sin dai tempi più remoti, il ripetersi di gravi eventi dovuti al propagarsi del

fuoco nelle costruzioni, ha spinto e spinge l'uomo sulla strada della ricerca e dell'applicazione di adeguate forme di prevenzione e protezione contro gli incendi.

Il crescente sviluppo tecnologico che si è registrato negli ultimi anni e la presenza di nuovi materiali immessi sul mercato, hanno introdotto significativi cambiamenti nelle condizioni di sicurezza sia negli ambienti di lavoro, sia nelle civili abitazioni.

In questo contesto, non fanno eccezione le costruzioni con strutture portanti in legno, per le quali è inevitabile il binomio legno-fuoco e se da un lato questo materiale trova sempre più ampio impiego nell'edilizia, dall'altro, nei casi in cui lo si impiega, si riscontrano non poche difficoltà per l'ottenimento delle necessarie certificazioni, dovuto alla mancanza di una specifica e dettagliata normativa al riguardo e alla scarsa conoscenza del comportamento delle strutture di legno nei confronti del fuoco.

Molte volte, infatti, la scelta del materiale da costruzione, soprattutto nei casi in cui non esiste una specifica regola tecnica di prevenzione incendi, ricade su materiali non combustibili, tipo acciaio e cemento, a discapito di quelli combustibili, quali il legno, quasi a sottintendere che l'attacco termico derivante da un incendio non abbia nessun effetto sui primi.

Molto spesso il progettista deve scegliere il giusto compromesso tra le misure atte a ridurre le probabilità che insorga un incendio e, nello stesso tempo, prevedere il comportamento della costruzione nel momento in cui l'evento si verifichi, senza eccedere con le misure preventive, dovendo fare i conti anche con i costi.

Si comprende come sia necessario e doveroso, specialmente per i progettisti, acquisire un'adeguata formazione su cosa si intende per resistenza al fuoco, per affrontare una corretta e razionale progettazione in caso di incendio.

Il comportamento al fuoco è definito come la modifica delle proprietà fisiche e/o chimiche di un elemento e/o di una struttura esposti ad una reazione esotermica ( combustione ) autoalimentata, che si propaga nello spazio e nel tempo.

Questo concetto comprende sia la reazione al fuoco che la resistenza al fuoco. La reazione al fuoco è definita come il comportamento di un materiale che contribuisce, con la propria decomposizione, al fuoco a cui è sottoposto.

In particolare, il comportamento al fuoco del legno si può suddividere principalmente in due fasi:

• fase di innesco, correlata con la natura combustibile del materiale;

• fase di incendio generalizzato, con incontrollata propagazione del fuoco, dei fumi e dei gas caldi, che coinvolge le caratteristiche di stabilità, tenuta e isolamento termico dei materiali da costruzione. Si comprende bene come la reazione al fuoco riveste particolare importanza soprattutto nella fase iniziale ( fase di ignizione ) di un incendio, la quale risulta influenzata dai seguenti fattori:

- infiammabilità e caratteristiche superficiali del combustibile;

- contenuto di umidità e porosità del combustibile, distribuzione e suo orientamento spaziale nell'ambiente;

- possibilità di propagazione della fiamma e grado di partecipazione all'incendio da parte del combustibile;

- velocità di decomposizione del combustibile coinvolto nell'incendio.

Il legno, quale materiale combustibile, se sottoposto ad una fonte di calore di determinata intensità e durata, brucia con modalità che dipendono dalle proprietà termo-fisiche intrinseche.

In passato, diversi studi condotti su provini di legno di varie specie legnose, hanno dimostrato che la combustibilità del legno è legata essenzialmente a:

- massa volumica;

- specie legnosa ( caratteristiche anatomiche ); - umidità.

La specie legnosa presa in considerazione in questo studio è l'abete rosso, molto diffusa nella realizzazione di strutture in legno, la quale presenta ottime proprietà termo-fisiche.

In condizioni di incendio il legno partecipa alla combustione attraverso processi di carbonizzazione, che si sviluppano a partire dalla superficie esterna esposta al fuoco, mentre gli strati interni, al di sotto della zona carbonizzata, possono ancora sviluppare una resistenza residua.

Convenzionalmente, la resistenza di progetto del legno di abete rosso in condizioni di incendio, si assume pari a:

Bisogna considerare che l'incendio è definito un'azione accidentale, cioè un'azione che si presenta in occasione di quegli eventi di origine antropica definiti incidenti.

Al fine di limitare l'insorgere di questo evento, le costruzioni devono essere progettate e costruite in modo da garantire la sicurezza in caso di incendio (requisito essenziale n° 2 della Direttiva Prodotti da Costruzione).

La progettazione delle strutture in condizioni di incendio deve evidenziare la capacità di un sistema strutturale di consentire il raggiungimento dei seguenti obiettivi di sicurezza:

a) garantire la sicurezza degli occupanti durante la loro permanenza prevista nell'edificio;

b) garantire la sicurezza delle squadre di soccorso e delle squadre antincendio;

c) evitare crolli dell'edificio;

d) consentire l'eventuale riutilizzazione della struttura.

Il modello del sistema strutturale adottato per la progettazione deve riflettere la prestazione della struttura nella situazione di incendio, ovvero le strutture devono essere progettate e costruite in modo da conservare la loro funzione portante e di separazione durante tutta la pertinente esposizione al fuoco.

Il progettista che si appresta alla progettazione contro l'incendio, di strutture in legno, definita la destinazione d'uso dell'edificio, ha la possibilità di seguire due strade:

1) approccio prescrittivo ( sistema tradizionale ): fare riferimento alle specifiche regole tecniche di prevenzione incendi, emanate dal Ministero dell'Interno, le quali fissano dei requisiti minimi che le opere devono possedere; tale approccio lascia poco margine di discrezionalità ai tecnici sulle misure di sicurezza da intraprendere e si comprende come, in questo caso, sia il legislatore ad eseguire preventivamente l'analisi del rischio, imponendo, nello stesso tempo, l'adozione di misure preventive e protettive, idonee a compensare il rischio;

2) approccio prestazionale: vengono fissati degli obiettivi di sicurezza, ma viene lasciato ampio spazio al progettista sulle modalità di raggiungimento degli stessi. E' il progettista ad eseguire una puntuale analisi del rischio, in relazione alla verosimile situazione che potrebbe riscontrarsi in caso di incendio. Questo metodo richiede che venga eseguita una accurata simulazione del tipo di incendio e una valutazione dei diversi eventi che esso è in grado di provocare durante il suo sviluppo.

Questo secondo metodo risulta oggi possibile grazie alla intensificazione dell'attività sperimentale, svolta a livello nazionale e internazionale.

La determinazione della resistenza al fuoco degli elementi strutturali in legno, può essere valutata con i seguenti metodi:

a) metodo analitico: individuato dalle norme:

- UNI 9504:1989 " Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi in legno ";

- Norma Tecnica contenuta nel Bollettino Ufficiale del consiglio Nazionale delle Ricerche n° 192 del 1999;

- Decreto del Ministero 06 marzo 1986 " Calcolo del carico di incendio per locali aventi strutture portanti in legno ";

- UNI EN 1995-1-2:2004-Eurocodice 5: "Progettazione delle strutture in legno"; b) metodo sperimentale: consiste nel sottoporre l'elemento di prova sia con funzione portante che con funzione di separazione, ad un programma termico equivalente all'azione termica di un incendio standard, stabilito da una norma (ISO 834), indipendentemente dal materiale con il quale è stato realizzato.

Vista la novità del sistema x-lam, si è preferito sviluppare una parte della progettazione sulla base di un ciclo di prove condotte su provini rappresentativi presso i laboratori dell' IVALSA. Le prove sono state condotte e valutate in modo tale che la struttura avesse lo stesso livello di affidabilità rispetto agli stati limite ed alle situazioni progettuali che si sarebbero ottenuti tramite una progettazione basata su procedure di calcolo specificate negli Eurocodici.

5.2.1 Risultati della prova

La temperatura ambiente iniziale all’inizio della prova era di 12°C. La prova è durata 67 minuti ed è stata volontariamente interrotta al fine di accertare le condizioni dell’elemento di prova ad un tempo di 60 minuti + 10% circa.

Nel corso della prova nessun requisito è venuto meno, infatti, una volta terminata, la temperatura media rilevata dalle termocoppie applicate sulla superficie non esposta all’elemento di prova è rimasta più o meno costante per tutta la durata, con un valore massimo di 13°C e non si è verificato il passaggio di fumi caldi-freddi o fiamme.

La superficie esposta dell’elemento di prova, presentava due lastre di cartongesso esterne con evidenti fessurazioni e variazioni delle caratteristiche fisiche, ma senza cedimenti.

Il pannello isolante interno è risultato integro, come lo strato di cartongesso a ridosso della parete, su cui si sono riscontrate delle fessurazioni in corrispondenza della scatola elettrica.

La parete di legno non ha subito alcuna alterazione, non essendo stata investita direttamente dal processo di combustione, tranne che nella zona in cui era collocata la scatola elettrica.

In conclusione, dall’analisi dei risultati emersi nel corso della prova, si deduce che l’elemento in esame è in grado di soddisfare i requisiti richiesti dalla Classe di Resistenza al Fuoco.

IL SODDISFACIMENTO DEI REQUISITI INERENTI