E DIFICI MONOPIANO

Una tipologia molto frequente di costruzione realizzata in acciaio è quella delle strutture monopiano a portale, largamente applicate negli edifici di stampo industriale, come in quello evidenziato in figura. Attualmente, vi è un grande dibattito riguardo le strategie e gli obiettivi ai fini della progettazione contro il fuoco di simili edifici. Solitamente, queste costruzioni mostrano telai a portale, posti ad interasse da 5 a 10 m, con presenza di luci da 20 a 50 m, ma anche più se sono presenti delle colonne interne. Generalmente, le coperture possiedono una pendenza che si aggira fra i 2° e i 15°. Esse sono realizzate con lucernari in plastica traslucida e con lamiere sottili in acciaio. Altre tipologie di copertura sono quelle effettuate con i pannelli a sandwich, in grado di coprire luci più grandi, oppure con una lamiera ondulata. Le pareti appartenenti agli

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edifici monopiano sono per lo più realizzate con mattoni, pannelli o muratura entrambi in calcestruzzo, che possono essere a piè d’opera oppure precedentemente fabbricate nello stabilimento. In quest’ultima eventualità, in cantiere si gettano i pannelli in modo diretto sulla platea, prima che vengano sollevati e messi a lavoro. Le pareti laterali di alcuni edifici, inoltre, sono fabbricate in calcestruzzo e possiedono una funzione portante, perciò sono assenti le colonne in acciaio e le pareti diventano appoggio flessionale e verticale alle strutture di copertura.

Figura 14.3-Edificio in acciaio monopiano

La potenza termica rilasciata nell’eventualità di un incendio di tipo incontrollato all’interno di un edificio industriale ad un solo piano è riportata nella figura, in cui l’incendio è inizialmente delimitato dalla ventilazione disponibile, per poi essere controllato dal materiale infiammabile dopo la fusione dei lucernari e il collasso del tetto. Poche volte, la struttura metallica utilizzata come copertura è protetta contro il fuoco, tanto che è solita collassare durante un incendio totalmente sviluppato. La superficie su cui avviene il totale sviluppo dell’incendio, dunque la superficie di collasso del tetto, inizierà ad espandersi nell’edificio con il propagarsi dell’incendio. Nel caso in cui i travetti che si occupano di sostenere la copertura siano di legno, allora è molto probabili che la copertura cada sui materiali in fiamme prima ancora che si verifichi il collasso delle travi principali. Per quanto concerne i travetti in acciaio, essi si deformano, prendendo forma a catenaria con sollecitazione di trazione, sostenendo in tal modo la copertura tra le travi, causata dal fondersi dei lucernari realizzati in plastica oppure delle lastre di copertura fabbricate in alluminio, implicando delle temperature più basse, poiché larga parte del calore sprigionato dalle fiamme viene liberato nell’atmosfera senza aumentare la temperatura della struttura in metallo.

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Figura 14.4-RHR

Gli edifici aventi dei telai a portale sono frequentemente progettati in prossimità di ulteriori immobili, tanto che uno degli obiettivi fondamentali della sicurezza antincendio è non permettere la propagazione dell’incendio ai danni delle aree circostanti. La propagazione dell’incendio è controllata da delle pareti perimetrali capaci di resistere al fuoco, le quali necessitano di un’appropriata progettazione a se stante dal momento che, in condizioni ordinarie di temperatura, i pannelli delle pareti vengono sostenuti per mezzo di apposti telai in acciaio, mentre si verifica una variazione del loro comportamento statico durante lo sviluppo dell’incendio.

Vi sono poi ulteriori strategie al fine di non permettere che l’incendio si propaghi, come la progettazione delle pareti esterne a sbalzo della fondazione, in maniera tale da assicurare la propria stabilità nel corso dell’incendio, oppure la costruzione di colonne aventi delle basi incernierate, in grado di far ruotare i pannelli delle pareti verso l’interno del comparto in fiamme.

Il metodo tradizionale prevede di fornire i telai a portale in acciaio di una base incastrata (o parzialmente incastrata) e di applicare alle colonne del portale una protezione antincendio di tipo passivo (elemento rosso in figura).

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Figura 14.5-Telaio di studio

In questa eventualità, le pareti resistenti al fuoco vengono, prima dello sviluppo dell’incendio, sostenute dall’azione del telaio a portale. In un secondo momento, queste, nel mezzo dell’incendio, saranno invece sostenute attraverso delle colonne in acciaio incastrate alla base. Tali basi, del tutto o parzialmente incastrate, l’incendio provoca un’iniziale spinta verso l’esterno sulle colonne, mentre le travi della copertura di dilatano e si inflettono l’una dopo l’altra, per poi evidenziare una forza di trazione verso l’interno nel momento in cui le travi iniziano a formare una catenaria.

Figura 14.6-Tipo di collasso per un telaio monopiano

Un’ulteriore soluzione molto utilizzata per i telai a portale è quella che comporta di affidarsi a delle colonne realizzate in calcestruzzo armato, invece che a colonne in acciaio, il cui comportamento al termine dell’incendio è meno preoccupante. Un

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distinto metodo consiste nell’equipaggiare i pannelli, fabbricati in calcestruzzo, delle pareti con un collegamento situato alla base solidale con una fondazione robusta, presumendo che questi restino in piedi dopo il collasso del tetto in acciaio, evento strettamente condizionato dal rapporto fra la struttura in metallo del tetto e i pannelli. Il verificarsi di un incendio nell’edificio porterà una deformazione all’esterno delle pareti a sbalzo, conseguentemente al gradiente termico attraverso la parete, per poi arrivare a provocare il collasso verso l’esterno se non è presente un collegamento idoneo fra ciascun pannello.

Altro metodo di progettazione consiste nel realizzare i telai a portale aventi con delle basi incernierate, escludendo l’uso di qualsiasi protezione contro il fuoco, in modo tale da sostenere i pannelli delle pareti in calcestruzzo, le quali risultano incernierate sia alla base che all’apice.

È molto importante che, in tale evenienza, la copertura possieda una data rigidezza e che i pannelli in calcestruzzo delle pareti vengano collegati superiormente, ma anche che i collegamenti fra i telai in acciaio e l’apice dei pannelli mostrino un’idonea resistenza contro il fuoco. Le pareti appartenenti ad un simile edificio non collassano verso l’esterno, ma verso l’interno, implicando un’elevata difesa degli immobili limitrofi, sempre ammettendo che le pareti restino unite fra di loro durante il collasso verso l’interno, come viene evidenziato nella figura.