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RESISTENZA AL FUOCO: CONFRONTO TRA VERIFICA TABELLARE E ANALITICA

Mappatura termica incendio

Per RESISTENZA AL FUOCO di una struttura portante si intende l’attitudine a conservare, secondo un programma termico prestabilito e per un tempo determinato la propria stabilità e capacità portante.

Tale caratteristica viene classificata sulla base dei minuti, per esempio un pilastro in c.a. classificato R90 significa che può resistere per 90 minuti all’incendio di normativa senza collassare.

Durante un incendio le strutture portanti di un fabbricato devono garantire di non collassare prima di un determinato periodo di tempo per permettere alle persone all’interno degli edifici di mettersi in salvo e ai vigili del fuoco che saranno impegnati nello spegnimento del rogo di lavorare in sicurezza.

In questo articolo parlerò di strutture in cemento armato, questo materiale soggetto ad un incendio non brucia e non emette vapori infiammabili, ha conduttività termica bassa e il calore all’interno della massa si trasmette lentamente. Quindi, in una struttura in cemento armato esposta al fuoco, l’armatura in acciaio viene protetta in parte dal calcestruzzo in modo che possa continuare a lavorare (tanto maggiore è lo spessore del calcestruzzo che protegge l’armatura tanto più bassa è la temperatura che raggiunge l’armatura stessa).

Per temperature fino a 300 ° le conseguenze sulla resistenza del calcestruzzo e sulle armature di acciaio , quasi sempre, non sono significative pur subendo la struttura delle riduzioni di resistenza.

Attraverso una mappatura termica si riesce a vedere come variano le temperature all’interno di un elemento strutturale, soggetto ad un incendio di normativa, con il passare del tempo.

Nel seguente video possiamo vedere le variazioni di temperatura da 0 a 90 minuti all’interno di un pilastro in c.a. sezione 40×40 cm esposto al fuoco :

 

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Le prestazioni di resistenza al fuoco di un elemento strutturale possono essere determinate in base ai risultati di:

  1. prove
  2. calcoli
  3. confronti con tabelle

In questo articolo ho voluto confrontare i metodi 2. e 3. analitico e tabellare.

Ho ipotizzato di dover individuare la resistenza la fuoco di un pilastro in cemento armato esistente in un edificio di sezione 40×40 cm  armato con 8Ø14 longitudinali e staffe Ø10/25″ (calcestruzzo C20/25 e barre di armatura FeB44k) alto 3 m ed esposto al fuoco su tutti i lati.

Il copriferro, inteso come distanza dall’asse delle armature longitudinali alla superficie esposta del pilastro, è pari a 42 mm (25 mm di copriferro strutturale+10 mm di staffa+7 mm asse Ø14).

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Verifica Tabellare della resistenza al fuoco

Secondo il D.M. 16/02/2007 -“Allegato D”- Tabella D.6.2 il pilastro è classificabile con resistenza al fuoco R60 (sono rispettare le condizioni riportate nella tabella: lunghezza pilastro inferiore a 6 m e area complessiva di armatura As <= 0,04 Ac area efficace della sezione trasversale del pilastro).

Verifica Analitica della resistenza al fuoco

La verifica analitica viene eseguita come di seguito riportato:

  • mappatura termica con individuazione delle variazioni di temperatura all’interno dell’elemento al passare del tempo di esposizione all’incendio
  • per ogni step temporale, sulla base delle temperature raggiunte dai materiali, si individuano le resistenze residue degli stessi
  • per ogni step temporale, sulla base delle sollecitazioni ai quali è soggetto l’elemento strutturale e delle resistenze residue dei materiali, si eseguono le verifiche agli stati limite ultimo

Appare chiaro che la resistenza la fuoco dell’elemento strutturale varia secondo molti parametri: sezione cls. quantità di armatura, copriferro, qualità dei materiali e sollecitazioni.

In questo articolo ho eseguito 4 calcoli con diversi stati di sollecitazione per lo stesso pilastro in c.a.

La verifica analitica è stata eseguita con il software THERMOCAD della CONCRETE s.r.l.

Confronto tra Verifica Tabellare e Verifica Analitica

Nella tabella seguente ho riassunto i risultati ottenuti:

Confronto verifica tabellare e analitica della resistenza al fuoco

Dal risultato ottenuto la principale osservazione che si può fare, oltre all’evidente dipendenza della classificazione dalle sollecitazioni presenti sull’elemento strutturale, è che con la verifica analitica al fuoco si ottiene  sempre un risultato migliore rispetto alla verifica tabellare.

Questo permette, in molti casi, di evitare la protezione al fuoco delle strutture esistenti ottenendo un notevole risparmio economico e di tempo per il committente.

 

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