Molteplici sono gli aspetti che influenzano la risposta meccanica di una parete soggetta all’incendio.

Introduzione

│ ¹

INTRODUZIONE

La conoscenza del comportamento meccanico e termico di pareti in muratura soggette ad elevate temperature è importante sia per la progettazione strutturale contro l’incendio, sia per la protezione passiva degli edifici; la resistenza al fuoco rappresenta un concetto fondamentale in materia di sicurezza antincendio.

Molteplici sono gli aspetti che influenzano la risposta meccanica di una parete soggetta all’incendio.

In particolare, il fenomeno deformativo che si riscontra in una parete sottoposta all'incendio da un solo lato, dovuto all’espansione termica della superficie esposta e noto in letteratura come “thermal bowing”, è influenzato, oltre che dalle proprietà meccaniche dei blocchi e della malta e dal contenuto di umidità, anche da forma e dimensioni dei mattoni e dei giunti, dalle caratteristiche geometriche del pannello, dalle condizioni di vincolo e dall’eccentricità dei carichi.

Lo studio del trasferimento di calore in condizioni transitorie è estremamente complesso e ancor più quando le proprietà meccaniche e fisiche del materiale variano in funzione della temperatura. Inoltre, la trasmissione di calore all’interno dei mattoni, per la presenza delle cavità, avviene secondo tutte e tre le modalità, conduzione, irraggiamento e convezione, e il processo di riscaldamento è sensibilmente influenzato dalla presenza dell’acqua nella malta e nel laterizio.

Prevedere la risposta di una parete in termini tensionali e deformativi risulta dunque piuttosto complicato, sia per il numero di parametri in gioco, sia per la scarsità di dati sperimentali disponibili.

Sarebbe auspicabile la formulazione di semplici regole, basate sull’analisi sperimentale, che schematizzando i principali fenomeni, possano fornire un contributo di conoscenza per la progettazione della sicurezza.

In questa tesi è stato esaminato il comportamento deformativo all’incendio di pareti in muratura di tamponamento, in occasione delle prove eseguite da laboratori autorizzati su richiesta dell’azienda internazionale Wienerberger S.p.A. In particolare, sulla base dei dati sperimentali desunti dalle prove standard per la certificazione di resistenza al fuoco di pannelli in muratura secondo la UNI EN 1364, è stato possibile realizzare un modello agli elementi finiti in grado di riprodurre gli spostamenti fuori piano dei campioni. Disponendo di quattro diverse prove sperimentali, sono state considerate quattro diverse tipologie di pannelli, che sono descritte nel capitolo 2.

La modellazione dei pannelli, con le valutazioni sugli aspetti meccanici e termici, è quindi descritta nel

Capito 3. Al fine di schematizzare correttamente la parete, è stato necessario effettuare una

preliminare modellazione dei blocchi, fortemente anisotropi per effetto delle forature verticali, per

Introduzione

│ ²

stabilirne le caratteristiche meccaniche equivalenti, membranali e flessionali, da attribuire all’elemento che ne simula il comportamento.

Il modello termodinamico-strutturale agli elementi finiti proposto si basa su un calcolo semplificato della trasmissione di calore per successivi incrementi del carico termico in regime stazionario, con distribuzione lineare delle temperature nello spessore in modo da rispettare il principio di conservazione delle sezioni piane. Inoltre, in vista della notevole entità del massimo spostamento rilevato sperimentalmente, l’analisi è stata condotta in grandi spostamenti.

Il modello è stato calibrato sulla base dei dati sperimentali, operando il confronto degli spostamenti rilevati durante la prova con quelli ottenuti dal calcolo. Nel capitolo 4 è descritto il procedimento di validazione. Grazie alla presenza di termocoppie aggiuntive installate all’interno delle cavità di un blocco in diverse prove, è stato possibile valutare l’errore commesso nell’assumere il profilo di temperatura lineare.

Infine è stata eseguita un'applicazione del modello realizzato che è mostrata nel capito 5. Si tratta di

una tipica aula scolastica con pareti composte dalle quattro tipologie di pannelli esaminati. In questo

contesto sono stati valutati gli spostamenti fuori dal piano di ciascuna parete in presenza di un

incendio nominale e confrontati con i limiti imposti di deformabilità al fine di verificare la stabilità

meccanica. E’ stato eseguito anche un confronto fra gli spostamenti determinati e l’eccentricità

dovuta al carico d’incendio secondo l’Eurocodice.