LA PREVENZIONE INCENDI NELL’ARCHITETTURA · TERMINI, DEFINIZIONI, UNITÀ DI MISURA ..... 367...

LA PREVENZIONE INCENDINELL’ARCHITETTURA

Flavia FasciaRenato Iovino

Tecnica e tecnologia

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via Raffaele Garofalo, 133 A/B00173 Roma

(06) 93781065

ISBN 978–88–548–2755–4

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I edizione: ottobre 2009

XIII

INDICE 1. PREMESSA ......................................................................................................... 1

1.1 La combustione ........................................................................................... 7 1.2 I prodotti della combustione ....................................................................... 9 1.3 L’incendio.................................................................................................. 12 1.4 Gli incendi in Italia ................................................................................... 14

2. Il FUOCO NELLA STORIA DELL’UOMO ............................................19

2.1 Il fuoco nei miti e nelle leggende .............................................................. 20 2.2 Il fuoco nelle religioni ............................................................................... 24 2.3 Il fuoco contro la cultura dell’umanità ..................................................... 26

3. IL QUADRO NORMATIVO DELLA PREVENZIONE INCENDI ............ 35

3.1 La Circolare 91/1961 .................................................................................. 35 3.2 Il D.M. 30/11/1983 .................................................................................... 41

3.2.1 Termini, definizioni e simboli grafici ...................................................................... 41 3.3 Il D.M. 08/03/1985 ................................................................................... 55

3.3.1 Allegato A ........................................................................................................... 55 3.3.2 Allegato B ............................................................................................................ 59

3.4 Il D.M. 06/03/1986 ................................................................................... 59 3.5 Il D.M. 09/03/2007 ................................................................................... 59

3.5.1 Carico d’incendio ................................................................................................... 60 3.5.2 Richieste di Prestazione ......................................................................................... 62 3.5.3 Scenari e incendi convenzionali di progetto .............................................................. 64

Curve nominali di incendio...................................................................................... 64 Curve naturali di incendio ....................................................................................... 65

3.6 Il D.M. 16/02/2007 ................................................................................... 68 Allegato A – Simboli e classi ................................................................................. 69 Allegato B – Modalità per la classificazione in base ai risultati di prove .................. 73 Allegato C – Modalità per la classificazione in base ai risultati di calcoli................. 74 Allegato D – Modalità per la classificazione in base a confronti con tabelle .............. 75

3.7 La Circolare 91/61 e i Decreti del 2007: confronti e differenze................. 84 4. LE REGOLE TECNICHE DI PREVENZIONE INCENDI........................ 87

4.1 Le Norme di prevenzione incendi per l’edilizia scolastica....................... 89 Classificazione delle scuole ....................................................................................... 89 Accessi all’area ....................................................................................................... 89 Scale ...................................................................................................................... 89 Separazioni ............................................................................................................ 90 Reazione al fuoco dei materiali ................................................................................ 90 Resistenza al fuoco .................................................................................................. 91 Sezionamenti .......................................................................................................... 91 Misure per l’evacuazione ......................................................................................... 92 Spazi a rischio specifico ........................................................................................... 92 Impianti elettrici ..................................................................................................... 93 Sistemi di allarme ................................................................................................... 94

La prevenzione incendi nell’architettura – Tecnica e tecnologia

XIV

Mezzi ed impianti fissi di protezione ed estinzione incendi ........................................ 94 Segnaletica di sicurezza ........................................................................................... 94

4.2 La Regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione e l’esercizio delle strutture sanitarie pubbliche e private ....... 95

Titolo I – Definizioni ............................................................................................. 95 Classificazione aree sanitarie ................................................................................... 96 Titolo II – Ubicazione ............................................................................................ 96 Separazioni............................................................................................................. 96 Accessi all’area ....................................................................................................... 96 Reazione al fuoco dei materiali ................................................................................ 97 Resistenza al fuoco .................................................................................................. 97 Sezionamenti .......................................................................................................... 97 Comunicazioni ........................................................................................................ 98 Scale ....................................................................................................................... 98 Ascensori e montacarichi ......................................................................................... 98 Misure per l’evacuazione ......................................................................................... 98 Aree ed impianti a rischio specifico ........................................................................ 100 Impianti elettrici .................................................................................................... 100 Mezzi ed impianti di estinzione incendi ................................................................. 100 Impianti di rivelazione, segnalazione ed allarme ..................................................... 100 Titolo III .............................................................................................................. 101 Titolo IV ............................................................................................................. 101

5. COMPORTAMENTO AL FUOCO DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE .......................................................................................... 103

5.1 Comportamento al fuoco delle strutture.................................................. 104 5.1.1 Variazione della temperatura ambientale T ......................................................... 104 5.1.2 Distribuzione della temperatura θ nella struttura ................................................. 105

5.2 Comportamento al fuoco delle strutture in c.a........................................ 107 Diffusibilità termica .............................................................................................. 111

5.2.1 Calcolo della temperatura θ in una struttura con una sola faccia esposta all’incendio nominale standard ........................................................112 Calcolo della temperatura θ in corrispondenza delle armature di una trave con una sola faccia esposta all’incendio nominale standard .............................. 121 Calcolo dello spessore di una trave con una sola faccia esposta all’incendio nominale standard per avere una temperatura di 150 °C sulla faccia opposta ......... 123 Calcolo del tempo necessario per raggiungere una prefissata temperatura in un punto di una trave con una sola faccia esposta all’incendio nominale standard ......... 123

5.2.2 Calcolo della temperatura θ in una struttura con tre facce esposte all’incendio nominale standard ...................................................................123

5.2.3 Calcolo della temperatura θ in una struttura con quattro facce esposte all’incendio nominale standard ...................................................................128

5.2.4 Influenza della temperatura sulle caratteristiche meccaniche ................................... 130 Resistenza a compressione del calcestruzzo ............................................................. 131 Modulo di elasticità del calcestruzzo ...................................................................... 132 Resistenza a trazione dell’armatura metallica ........................................................ 133

5.3 Comportamento al fuoco delle strutture in acciaio ................................. 133

XV

5.3.1 Variazione della temperatura θ nella struttura .................................................... 134 5.3.2 Influenza della temperatura sulle caratteristiche meccaniche ................................... 141

5.4 Comportamento al fuoco delle carpenterie in legno .............................. 143 5.5 Comportamento al fuoco delle murature ................................................ 144

6. CALCOLO DELLA RESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURE ... 147 6.1 Calcolo della resistenza al fuoco delle strutture in c.a. .......................... 147 6.2 Calcolo della resistenza al fuoco delle strutture in acciaio .................... 153 6.3 Calcolo della resistenza al fuoco delle strutture in legno ...................... 157

7. MATERIALI E TECNICHE DI PROTEZIONE ......................................... 161 7.1 Rivestimenti in calcestruzzo .................................................................. 162 7.2 Rivestimenti in gesso ............................................................................. 164 7.3 Rivestimenti con espansi minerali ......................................................... 165 7.4 Rivestimenti in fibre minerali ................................................................ 165 7.5 Trattamenti di ignifugazione ................................................................. 167

Le pitture ignifughe ............................................................................................... 167 Le pitture intumescenti.......................................................................................... 168

7.6 Capacità isolante dei materiali protettivi ............................................... 170

8. GLI ELEMENTI COSTRUTTIVI DI PROTEZIONE ............................... 187 8.1 Compartimento antincendio .................................................................. 187 8.2 Porte resistenti al fuoco .......................................................................... 187 8.3 Gli evacuatori di fumo e di calore ............................................................ 191 8.4 Sistemi per la ventilazione ...................................................................... 192 8.5 Rilevatori di fumo e Centrali di controllo .............................................. 195

Rilevatori di fumo e calore ..................................................................................... 196 Centrali di controllo .............................................................................................. 196

8.6 Filtro a prova di fumo ............................................................................ 197 Filtro con vano a giorno ........................................................................................ 197 Filtro con canna di ventilazione ............................................................................. 198 Filtro in sovrappressione ....................................................................................... 200

8.7 Impianti fissi di estinzione incendi ....................................................... 202 8.7.1 Impianto di estinzione ad acqua .......................................................................... 204

8.8 Mezzi di estinzione portatili ................................................................... 208 Estintori idrici ...................................................................................................... 209 Estintori a schiuma .............................................................................................. 209 Estintori a polvere ................................................................................................ 210 Estintori ad anidride carbonica ............................................................................. 210 Estintori ad idrocarburi alogenati.......................................................................... 210

8.8.1 Determinazione del numero degli estintori da installare......................................... 211 8.8.2 Posizionamento degli estintori .............................................................................. 211

9. IL CALCOLO AUTOMATICO DEL CARICO D’INCENDIO il caso-studio di una scuola media ...................................................................... 213

9.1 Forma e funzioni del plesso scolastico .................................................. 213 9.2 Un software per il calcolo del carico di incendio specifico di progetto . 222

Indice


XVI

9.3 Il caso studio ............................................................................................ 225 9.3.1 Carico d’incendio specifico orientativo per tipo di attività ....................................... 225 9.3.2 Carico d’incendio specifico orientativo per arredo e/o per merci in deposito.............. 229 9.3.3 Carico d’incendio specifico orientativo per materiali ............................................... 233

10. LE CURVE NATURALI D’INCENDIO NELL’APPROCCIO

INGEGNERISTICO ALLA SICUREZZA ANTINCENDIO il caso-studio di una scuola media....................................................................... 235

10.1 L’approccio ingegneristico alla progettazione antincendio FSE – Fire Safety Engineering ............................................................. 235

10.2 Cenni sulla curva di rilascio termico ..................................................... 237 10.3 Definizioni e campo di applicazione di una curva naturale

di incendio ............................................................................................. 240 10.4 Il caso studio .......................................................................................... 244

11. SCHEDE TECNICHE .................................................................................. 255 APPENDICE norme tecniche di prevenzione incendi ............................................................... 309

A.1 Direttive sulle misure più urgenti ed essenziali di prevenzione incendi ai fini del rilascio del nullaosta provvisorio di cui alla legge 7 dicembre 1984, n. 818. D.M. 08/03/1985 .................................................................................... 309

A.2 Norme di prevenzione incendi per l’edilizia scolastica. D.M. 26/08/1992 .................................................................................... 321

A.3 Regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione e l’esercizio delle strutture sanitarie pubbliche e private ................................................... 331 A.4 Potere calorifico, carico d’incendio, conduttività termica ..................... 347

Potere calorifico di alcune sostanze ......................................................................... 347 Carico d’incendio attività ....................................................................................... 350 Carico d’incendio arredi ......................................................................................... 360 Carico d’incendio materiali in deposito ................................................................... 361 Carico d’incendio per materiali .............................................................................. 363 Conduttività termica materiali ............................................................................... 364

TERMINI, DEFINIZIONI, UNITÀ DI MISURA ........................................... 367 FONTI DELLE ILLUSTRAZIONI ................................................................... 375 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 375

1. Premessa

1

11.. PPRREEMMEESSSSAA

L’opera di architettura, in quanto spazio costruito per l’uomo, deve manifestare una valida espressione formale della cultura e della storia della società per la quale è stata prodotta e deve soddisfare prestazioni di funzionalità, di comfort abitativo e di sicurezza.

Le valenze della sicurezza devono essere espresse sia a livello della resistenza meccanica, con strutture ben progettate per resistere ai carichi permanenti, variabili ed eccezionali, sia a livello della resistenza al fuoco e dell’agevole praticabilità delle vie di fuga attraverso le quali è possibile mettere in salvo la propria vita in situazioni di emergenza.

Mentre per le esigenze di funzionalità, di abitabilità, di composizione formale e di economia si possono stabilire differenti livelli prestazionali in funzione del comfort ri-chiesto, per la sicurezza, ed in particolare per la sicurezza nei confronti dell’incendio, il livello prestazionale deve essere il più alto possibile.

Gli incendi rappresentano da sempre un fattore di rischio per le attività umane e pertanto nel corso dei tempi sono state predisposte metodologie per prevenirli e stru-menti per combatterli.

Con l’aumento delle concentrazioni di persone in spazi chiusi o comunque limitati, tipico degli agglomerati urbani, e con l’aumento delle attività potenzialmente pericolo-se, il rischio incendi è divenuto uno dei più comuni (Tab. 1.1).

Ancora oggi sono frequenti incendi disastrosi, come l’incendio dei magazzini VR di Helsinki del 5 maggio 2006 (Fig. 1.1) e l’incendio del monastero buddista di Pomaia (Fig. 1.2) del 26 dicembre 20081, e soltanto in pochi ed eccezionali episodi gli incendi hanno portato “benefici” all’umanità, ovvero la possibilità di ri-scoprire la sua storia pregressa, come nel caso degli incendi della chiesa di Santa Chiara2 a Napoli (Figg. 1.3, 1.4 e 1.5) e del Duomo/Cattedrale3 a Pozzuoli (Figg. 1.6 ÷ 1.12).

1 Il 26 dicembre 2008, un vasto incendio ha devastato gran parte del monastero buddista di Pomaia, in pro-

vincia di Pisa. Le fiamme hanno distrutto la sala grande di meditazione e ne hanno fatto crollare il tetto. Nell’incendio sono andati bruciati molti libri e testi tibetani, alcuni dei quali rarissimi. Il monastero di Pomaia è uno dei principali centri del buddismo in occidente.

2 Dopo il bombardamento del 4 agosto 1943 un vasto incendio devastò la chiesa di Santa Chiara lasciando in piedi le sole mura perimetrali. L’incendio distrusse tutte le sovrastrutture barocche, realizzate tra il 1742 e il 1769, che con opulenza decorativa avevano celato le originarie strutture gotiche. Il restauro della chiesa, conclusosi nel 1953, ha restituito al complesso l’originaria veste francescana. L’incendio in questo caso ha consentito di restituire a Napoli una delle sue più belle chiese gotiche, così impregnata di spiritualità francescana.

3 Nella notte tra il 16 ed il 17 maggio del 1964 il Duomo di Pozzuoli fu distrutto da un violento incendio svi-luppatosi nel tetto. A causa delle altissime temperature i rivestimenti in marmo si calcinarono e le murature si sgretolarono rivelando, praticamente intatte, le strutture marmoree del Tempio di Augusto di età imperiale. La scoperta convinse i progettisti, Ezio de Felice, Mario Cappelli e Paolo di Monda, d’accordo con le autorità della chiesa, a prevedere un programma di lavori di restauro e consolidamento, che, portando alla completa identifica-zione del tempio romano, consentisse il suo inserimento nella ricostruzione della cattedrale. L’11 agosto 2003 è stato bandito il concorso di Progettazione per il restauro del Tempio-Duomo. L’oggetto del concorso è stato la “Progettazione preliminare del restauro del tempio romano sito sull’acropoli di Pozzuoli denominata Rione Ter-ra, costituente, a seguito di adattamenti successivi, la Chiesa Cattedrale di Pozzuoli”. L’esigenza della stazione banditrice è stata quella del “Restauro del monumento, nel rispetto della sua duplice odierna valenza e funzione: archeologica e di culto; sua valorizzazione nella cornice storico-archeologica e paesaggistica in cui è inserito”. L’obiettivo è stato quello di restituire il monumento alla sua storia ed alla città, rendendolo comprensibile e frui-bile, incrementandone la conoscenza ed agendo sulla sua conformazione e presentazione, tanto interna quanto


2

Nazione Incendi n°/103 abitanti

Feriti n°/106 abitanti

Vittime n°/106 abitanti

Francia 1,5 31 6

Italia 1,4 52 2

Giappone 0,6 87 14

Inghilterra 4,5 88 17

Stati Uniti 13,1 516 57

Tabella 1.1 – Incidenza degli incendi in alcune Nazioni negli anni ‘90

Il presente lavoro non può affrontare tutta la problematica riguardante la prevenzione

incendi ma, focalizzando il campo di competenza a quegli argomenti che è indispensabile conoscere per ben operare nel settore edilizio, vuole fornire elementi di riflessione utili per una corretta stesura del progetto sia agli studenti universitari, che muovono i primi passi nell’affascinante campo della progettazione architettonica, sia ai tecnici laureati. In-fatti la sicurezza nei riguardi degli incendi, così come la sicurezza statica, deve nascere con il progetto e non deve risolversi attraverso interventi correttivi a posteriori.

Figura 1.1 – L’incendio dei Magazzini VR di Helsinki

Figura 1.2 – L’incendio del Monastero buddista di Pomaia (Pi)

esterna. Anche in questo caso l’incendio ha permesso di restituire a Pozzuoli, ed all’umanità tutta, una splendida pagina dell’architettura romana.

1. Premessa

3

Figura 1.3 – Santa Chiara (Napoli) dopo gli inter-venti barocchi del Settecento

Figura 1.4 – Santa Chiara (Napoli) dopo l’incendio provocato dal bombardamento del 4 agosto 1943

Figura 1.5 – Santa Chiara (Napoli) dopo il restauro degli anni cinquanta


4

Figura 1.6 – Il Duomo/Cattedrale del Rione Terra (Pozzuoli) dopo l’incendio del 1964

Figura 1.7 – Il Duomo/Cattedrale del Rione Ter-ra (Pozzuoli) dopo l’incendio del 1964

Figura 1.8 – Il Tempio di Augusto dopo l’incendio del Duomo/Cattedrale del Rione Terra (Pozzuoli)

Figura 1.9 – Il Tempio di Augusto dopo l’incendio del Duomo/Cattedrale del Rione Terra (Pozzuoli)

1. Premessa

5

Figura 1.10 – Il Tempio di Augusto/Duomo del Rione Terra durante i lavori di restauro, 2008

Figura 1.11 – Il Tempio di Augusto/Duomo del Ri-one Terra durante i lavori di restauro, 2008

Figura 1.12 – Il Tempio di Augusto/Duomo del Rione Terra durante i lavori di restauro, 2008


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La prevenzione incendi è una disciplina che si pone come obiettivo primario quello di salvaguardare gli utenti di un edificio e i soccorritori che intervengono in caso di in-cendio, garantendo il permanere delle condizioni necessarie per evitare perdite di vite umane, e come obiettivo secondario quello di conservare i beni materiali.

Le strategie di prevenzione incendi (Tab. 1.2) possono essere suddivise in due cate-gorie: la protezione passiva e la protezione attiva.

La protezione passiva da un lato si pone l’obiettivo di ridurre le probabilità che scoppi l’incendio, dall’altro vuole ridurre i danni una volta che l’incendio è scoppiato. Tali o-biettivi si attuano richiedendo all’edificio opportune prestazioni dimensionali e distri-butive, e ai materiali da costruzione precise caratteristiche prestazionali.

Un intervento specifico della protezione passiva è quello della progettazione delle vie di fuga. L’esodo delle persone minacciate da un incendio è un problema di grande im-portanza, per la cui risoluzione devono essere adottati particolari provvedimenti tecnici al fine di tutelare le persone dagli effetti del fumo, del calore e dei gas tossici. I criteri progettuali sono da individuarsi nelle dimensioni e geometria delle vie di fuga, nel si-stema di identificazione continua delle vie di fuga, nel sistema di protezione attiva e passiva delle vie di fuga.

La protezione attiva si basa, invece, sulla possibilità di intervenire tempestivamente al manifestarsi dell’incendio con la pronta rilevazione delle fiamme, con la possibilità di un rapido spegnimento, di lanciare l’allarme, di garantire il mantenimento delle condi-zioni di sicurezza durante l’evacuazione e l’intervento dei soccorsi, con la possibilità di

Strategie Interventi A Limitare gli inneschi A1 Indirizzare i comportamenti umani mediante

l’imposizione di divieti A2 Imporre una impiantistica adeguata all’edificio

B Contenere l’incendio nella fase iniziale

B1 Imporre specifiche modalità di immagazzinamento delle merci

B2 Impiegare impianti automatici idonei ad avvertire la presenza dell’incendio nella fase iniziale

B3 Impiegare impianti automatici di spegnimento col-legati agli impianti B2

C Tutelare l’incolumità delle persone

C1 Modalità costruttive degli edifici C2 Vie di fuga e uscite di sicurezza C3 Piani di evacuazione C4 Possibilità di portare soccorso C5 Attuazione di ogni possibile precauzione per evitare

il panico D Evitare il propagarsi

dell’incendio e il crollo degli edifici

D1 Imporre l’impiego di materiali da costruzione con elevata resistenza al fuoco e la protezione di quelli non resistenti

D2 Realizzare barriere ad elevata resistenza al fuoco tra compartimenti diversi

D3 Realizzare adeguati impianti antincendio D4 Isolamento fisico tra edifici o compartimenti diversi

Tabella 1.2 – Strategie e interventi di prevenzione incendi

1. Premessa

7

limitare la propagazione del fuoco. Tali strategie si attuano mediante l’utilizzo di im-pianti specifici, quali rilevatori ottici di fumo, impianti di gestione dell’allarme, impianti di spegnimento automatici a pioggia, evacuatori di fumo automatici, ed altro.

11..11 LLaa ccoommbbuussttiioonnee La combustione è una reazione chimica di ossidazione che sviluppa energia termica, e-

nergia luminosa e, spesso, gas e fumo. In termini generali, si definisce combustione ogni reazione chimica relativamente veloce, a carattere esotermico, che si sviluppa in fase gassosa, o eterogenea, con o senza manifestazioni, quali fiamme e radiazioni visibili.

Affinché il fenomeno di combustione possa avere inizio devono essere presenti con-temporaneamente i tre elementi fondamentali che costituiscono il cosiddetto triangolo del fuoco, o di Kinsley (Fig. 1.13): il comburente, il combustibile e la fonte di innesco.

In particolare, si definiscono comburenti le sostanze che agiscono come agente ossi-dante nella reazione di combustione; l’ossigeno è il comburente più diffuso e pratica-mente l’unico preso in considerazione nella ordinaria prevenzione incendi. Si defini-scono combustibili, invece, le sostanze che nel corso della reazione si ossidano, legan-dosi ad uno o più atomi di ossigeno. Sono inoltre presenti altre sostanze, denominate catalizzatori, la cui funzione non è ancora ben chiara, ma che partecipano alla combu-stione senza subire alcuna modificazione.

In genere non tutte le reazioni di ossidazione si considerano combustioni: il parame-tro che caratterizza la combustione è la velocità con cui la reazione di ossidazione si manifesta.

Si avrà combustione quando la velocità di reazione è tale che il calore generato dall’ossidazione di una molecola riesce ad innalzare la temperatura di quelle circostanti fino a determinarne l’ossidazione, innescando quindi un processo a catena.

Una reazione di combustione molto veloce, invece, prende il nome di esplosione. Un ulteriore parametro specifico della combustione è l’energia necessaria per attivare

la reazione. Anche in condizioni ottimali di pressione e di concentrazione, un comburente e un

combustibile danno luogo alla reazione di combustione solo se si ha la temperatura ne-

calore

combustibilecombu

rente

Figura 1.13 – Il triangolo di Kinsley


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cessaria ad attivare le molecole per un tempo sufficiente. In altri termini, il sistema, af-finché avvenga la combustione, richiede una energia di attivazione.

Le fonti di innesco possono essere distinte in quattro categorie: - accensione diretta: quando si raggiunge la temperatura di accensione per una fiam-

ma, una scintilla o un altro materiale incandescente che entra in contatto con il materiale combustibile in presenza di ossigeno (ad es. un fiammifero, una sigaret-ta accesa, un corto circuito ecc.);

- accensione indiretta: quando si raggiunge la temperatura di accensione per effetto della conduzione, convezione e irraggiamento termico (ad es. la propagazione di calore attraverso elementi costruttivi con alta conduttività termica, quali i metalli);

- attrito: quando si raggiunge la temperatura di accensione per effetto del calore prodotto dallo sfregamento di due materiali (ad es. malfunzionamento di parti meccaniche rotanti ecc.);

- autocombustione: quando si raggiunge la temperatura di accensione per effetto del calore prodotto dallo stesso combustibile per lenti processi di ossidazione (ad es. cumuli di carbone o di vegetali, ecc.).

Un ultimo parametro capace di incidere sulla reazione di combustione è la dimensio-

ne in cui si trova suddiviso il combustibile. È nota la difficoltà dei tronchi di legna di prendere fuoco in un camino, ma la stessa

legna ridotta alle dimensioni di segatura presenta un elevato pericolo di esplosione; ed ancora, un campo di grano non esplode, ma le esplosioni all’interno di mulini sono un pericolo di cui tener conto. In definitiva, a parità di massa, se aumenta la superficie del combustibile, aumenta anche la velocità di reazione e quindi la possibilità di ignizione. In sintesi, la combustione è direttamente influenzata dalla superficie specifica delle so-stanze combustibili.

In relazione allo stato fisico in cui si presentano, i combustibili si classificano in soli-di, liquidi e gassosi.

I combustibili solidi bruciano lentamente, dato che la combustione può avvenire solo in superficie dove si ha il contatto con il comburente.

I combustibili liquidi tendono ad evaporare, e in questa fase si ha la combustione in condi-zioni particolari della temperatura del liquido e della concentrazione del vapore nell’aria.

I combustibili gassosi, in relazione alla loro concentrazione nell’aria, bruciano con note-vole rapidità e, in particolari condizioni di pressione e temperatura, possono dar luogo ad una vera e propria esplosione.

In tutti i casi, la combustione si avrà al raggiungimento della temperatura di accen-sione, che è la temperatura minima alla quale un combustibile inizia a bruciare sponta-neamente senza bisogno di innesco. La temperatura di accensione varia da un combu-stibile all’altro, analogamente alla temperatura di infiammabilità (Tab. 1.3), che è la temperatura in corrispondenza della quale un liquido infiammabile emette vapori in quantità tale che miscelati con l’aria possono incendiarsi in presenza di una fiamma.

Esaminati, anche se in modo sintetico, i meccanismi della combustione e le condi-zioni necessarie perché questa possa avvenire, è opportuno ricordare che le molecole di ossigeno si combinano con gli atomi del combustibile, nel caso più comune il carbonio,

1. Premessa

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per dare luogo a molecole di ossido di carbonio (CO), di anidride carbonica (CO2) e di composti più complessi e non meno pericolosi per la vita umana.

11..22 II pprrooddoottttii ddeellllaa ccoommbbuussttiioonnee Durante il processo di combustione, oltre al calore ed alla fiamma, si sviluppano di-

versi prodotti derivati dalla trasformazione del combustibile e del comburente, quali il fumo e i gas di combustione. I prodotti della combustione sono il calore, la fiamma, e il gas generato dalla combustione.

Il calore è la principale causa di danni patrimoniali e causa di pericolo per l’uomo in quanto determina un forte stress sulle persone che vi sono esposte, diminuendone la resistenza fisica. Una temperatura massima di 38 °C può essere sopportata dall’uomo per lungo tempo; una temperatura di 50 °C può essere sopportata per 3 ÷ 5 ore; una temperatura di 100 °C determina la morte in pochi minuti.

Sugli elementi costruttivi degli edifici il calore determina deformazioni che generano sollecitazioni alle quali, in generale, le strutture non resistono. All’aumentare della tem-peratura entrano in crisi i materiali costruttivi, per disgregazione, come nel caso dei conglomerati cementizi e dei laterizi forati delle murature, ovvero per decisa riduzione della resistenza meccanica, come nel caso dell’acciaio.

Il calore sviluppato nella combustione varia in relazione ai combustibili interessati alla re-

Sostanza Temperatura di infiam-mabilità (°C)

Temperatura di accensio-ne (°C)

Acetilene - 335 Acetone 18 538 Alcool etilico 13 425 Ammoniaca - 650 Benzine -24 250 Benzolo -11 538 Butano -60 405 Esano -26 260 Etere -45 180 Etilene - 450 Gasolio >80 330 Glicerina 160 393 Idrogeno - 470 Metano - 537 Naftalina 80 559 Ossido di carbonio - 551 Propano - 466

Tabella 1.3 - Temperatura di infiammabilità e di accensione per alcuni combustibili


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azione di ossidazione e, quindi, anche la temperatura massima non è uguale per tutte le so-stanze: si passa dai 1200 °C del legno secco ai 1800 °C del petrolio, ai 2600°C dell’acetilene.

La fiamma, risultato dell’emissione luminosa proveniente dalla combustione dei gas che si sviluppano durante il processo ossidativo, è il principale veicolo di propagazione dell’incendio. È causa di danni all’uomo per il calore irradiato e per le ustioni provoca-te. Ustioni del 50% della superficie del corpo sono letali.

Il fumo è formato da particelle solide e liquide in sospensione (nerofumo, catrami, ce-

neri) trasportate dai gas prodotti dalla combustione. Le particelle solide conferiscono al fumo un colore scuro, mentre quelle liquide, co-

stituite da vapore acqueo, danno al fumo un colore biancastro. Il fumo è un pericolo per l’uomo perché è irritante sulle mucose, è soffocante, può rendere difficile la respira-zione, può ridurre in pochi minuti la visibilità impedendo di trovare la via di fuga e osta-colando i soccorritori.

I gas di combustione, che rimangono allo stato gassoso anche quando si raffreddano fi-

no alla temperatura ambientale di riferimento, sono la principale causa di danno per l’uomo in quanto esercitano un’azione irritante o asfissiante. I gas di combustione costi-tuiscono un pericolo, non secondario, anche per gli elementi strutturali. L’aggressione di alcuni gas può determinare la crisi degli elementi costruttivi anche quando il calore non ha provocato eccessivi danni.

Ad esempio, la combustione del cloruro di polivinile (PVC) dà luogo allo sviluppo di un gas che aggredisce le strutture metalliche, compresi i tondini di acciaio annegati nel conglomerato cementizio.

In relazione alla composizione chimica dei combustibili, alla disponibilità di ossigeno ed alla temperatura raggiunta, i principali gas che si sviluppano durante l’incendio sono (Tab. 1.4) l’anidride carbonica, l’ossido di carbonio, l’idrogeno solforato, l’anidride solforosa, l’acido cianidrico, l’acido cloridrico, i vapori nitrosi, l’ammoniaca, l’acroleina e il fosgene.

L’ossido di carbonio (CO) è un gas che si forma in grande quantità e costituisce il peri-

colo maggiore. Esso si sviluppa, di solito, quando la combustione è incompleta per di-fetto di ossigeno. L’ossido di carbonio si unisce ai globuli rossi del sangue e sostituisce l’ossigeno da essi trasportato provocandone la morte. Ad ogni inalazione di CO, duran-te la respirazione, muoiono milioni di globuli rossi.

L’anidride carbonica (CO2) si forma in grande quantità quando la combustione è com-

pleta per abbondanza di ossigeno. Provoca un aumento del ritmo respiratorio, per cui l’organismo tende ad inalarne sempre di più insieme agli altri gas presenti nell’aria. Più anidride carbonica si inala, più si abbassa il livello di ossigeno nel sangue, con conse-guente torpore e perdita di conoscenza; la morte sopraggiunge per soffocamento.

L’idrogeno solforato è un gas con un caratteristico odore di uova marce. L’inalazione

prolungata di aria contenente idrogeno solforata provoca vertigini e vomito. Ad alte concentrazioni attacca il sistema nervoso provocando affanno e successivamente il blocco della respirazione.

1. Premessa

11

L’ammoniaca si forma per la combustione dei materiali contenenti azoto. Viene impiegata in alcuni impianti di refrigerazione e, in caso di fuga, costituisce un grave rischio di intossica-zione. In concentrazioni elevate produce spasmo della glottide e successivo soffocamento.

L’acido cloridrico è un gas che si forma per la combustione di materiali contenenti clo-

ro, come la maggior parte delle materie plastiche. Una concentrazione di 1500 p.p.m. è fatale in pochi minuti.

L’aldeide acrilica è un gas che si forma per la combustione di materiali derivati dal pe-

trolio, grassi, oli. Concentrazioni superiori a 10 p.p.m. possono essere mortali. Il fosgene è un gas che si forma per la combustione di materiali contenenti cloro. La

presenza di questo gas è da temere soprattutto nei luoghi chiusi. Gli estintori a tetraclo-ruro di carbonio possono provocarne la formazione, per cui dopo l’uso è necessario abbandonare gli ambienti interessati.

gas aspetto concentrazione effetti Ossido di car-bonio

gas incolore e inodore altamente velenoso

500 ppm provoca allucinazioni entro 30 min e la morte in 2 h

3000 ppm fatale entro 30 min 8000 ppm mortale dopo qualche inala-

zione Anidride car-bonica

gas più pesante dell’aria, non tossico ma pericolo-so

3% raddoppia il ritmo respirato-rio favorendo l’inalazione delle sostanze tossiche

Anidride solfo-rosa

si forma nella combu-stione di materiali conte-nenti zolfo

0,07% irrita le mucose e le vie re-spiratorie; provoca il blocco della respirazione

Idrogeno solfo-rato

si forma nella combu-stione di materiali conte-nenti zolfo

0,07% tossico per il sistema nervo-so; provoca il blocco della respirazione

Biossido di a-zoto (Ipoazoti-de)

gas di colore rosso-bruno, tossico e aggres-sivo

se inalato, con l’umidità nei polmoni forma una miscela di acido nitrico e nitroso

Acido cloridri-co

Gas incolore, di odore pungente

0,15% aggressivo per le mucose e per gli occhi; è letale in po-chi minuti

Acido cianidri-co

Gas con odore di man-dorle, si forma nella com-bustione incompleta di la-na, ecc.

è estremamente velenoso

Ammoniaca Si forma nella combu-stione di sostanze conte-nenti azoto

è irritante per le mucose e produce uno spasmo della glottide impedendo la respi-razione

Tabella 1.4 – Gas generati dalla combustione


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11..33 LL’’iinncceennddiioo

Lo sviluppo di un incendio ha sempre come origine l’innesco di una combustione

che si viene a verificare per cause accidentali, colpose e in alcuni casi dolose. Il comburente e il combustibile devono presentarsi in forme e concentrazioni parti-

colari, dando luogo ad una miscela di combustibile e ossigeno in proporzioni tali da es-sere incendiabile. Per concentrazioni inferiori o superiori a determinati valori limite, la miscela non è incendiabile.

L’innesco deve fornire l’energia sufficiente per portare la sostanza combustibile alla temperatura minima alla quale il fuoco si può sviluppare e può autoalimentarsi (Fig. 1.14).

È sufficiente quindi che uno di questi fattori venga a mancare perché il fenomeno non si verifichi.

Sembrerebbe, allora, che è molto semplice effettuare una efficace azione preventiva in quanto basterebbe evitare la coesistenza dei tre elementi del triangolo di Kinsley. Ma questi sono costantemente presenti in ogni momento della nostra vita.

Il comburente più diffuso e comune è l’ossigeno, che è presente nell’aria in percen-tuale di circa il 21%, e pertanto non può essere eliminato. Combustibili sono la mag-gior parte degli oggetti che ci circondano e che contribuiscono a favorire il nostro confort: gli arredi in legno, le materie plastiche, le sostanze di sintesi, i tessuti, ecc.

Figura 1.14 – Incendio di un bosco

1. Premessa

13

Gli incendi possono essere classificati in relazione allo stato fisico del materiale combustibile (Fig. 1.15):

- incendio di classe A, comprende gli incendi di materiali solidi; - incendio di classe B, comprende gli incendi di liquidi infiammabili; - incendio di classe C, comprende gli incendi di gas infiammabili; - incendio di classe D, comprende gli incendi di metalli combustibili. L’evoluzione dell’incendio, indipendentemente dalla classe, avviene secondo tre fasi: lo sviluppo, l’estensione, il declino (Fig. 1.16). Nella prima fase, quella dello sviluppo, si verifica l’innesco della combustione ed inizia

la propagazione delle fiamme alle aree adiacenti alla zona di innesco. Questo provoca l’insorgere di fumi e gas caldi che innalzano la temperatura delle aree vicine al fronte di fiamma, favorendone la decomposizione con conseguente crescita della zona interessa-ta dalle fiamme. La decomposizione delle sostanze presenti sarà tanto più rapida quan-to maggiore è il calore prodotto.

Nella seconda fase, quella della estensione, si verifica la propagazione dell’incendio. Il fuoco si estende a tutti i materiali combustibili presenti nel luogo di origine incremen-tando fortemente la temperatura dell’ambiente tanto che, anche a causa del forte irrag-giamento, l’incendio si propaga anche alle zone non a diretto contatto col fronte di fiamma. L’emissione di fumi, sempre più densi ed opachi, e di gas caldi cresce rapida-mente. Il crescente sviluppo dell’incendio comporta un maggiore consumo di ossigeno e, pertanto, l’atmosfera diventa sempre più povera di ossigeno e sempre più irritante per la presenza dei prodotti della combustione.

In alcuni casi durante questa fase si può verificare un fenomeno estremamente peri-coloso e devastante chiamato flash-over.

Il flash-over è una condizione di incendio generalizzato e ne rappresenta il culmine. I gas caldi accumulatisi nell’ambiente si incendiano simultaneamente con l’effetto di una esplosione che provoca un elevatissimo rilascio di calore e un forte aumento della temperatura. Quando si raggiunge la condizione di flash-over, non è più possibile cir-coscrivere l’incendio: quanto c’è di combustibile nell’ambiente brucia ed in presenza di aperture, quali porte e finestre, si ha la fuoriuscita di fiamme con la conseguente pro-pagazione dell’incendio agli ambienti circostanti.

Nella terza ed ultima fase, quella del declino, il fuoco, una volta che ha divorato tutto ciò che poteva bruciare, si estingue per mancanza di sostanze che lo possano alimentare.

Figura 1.15 - Classi degli incendi


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Lo spegnimento, invece, avviene attraverso varie vie: eliminando l’innesco, impe-dendo il miscelarsi di combustibile con il comburente, portando i valori della miscela al di fuori del campo di infiammabilità.

La prevenzione incendi interviene agendo su due parametri del triangolo del fuoco: riducendo la presenza di combustibile e riducendo la probabilità di inneschi.

Oltre agli interventi che possono prevenire e minimizzare i rischi di innesco di incendio, è parte integrante della prevenzione incendi l’utilizzazione di sistemi e materiali che possa-no segnalare tempestivamente la situazione di pericolo. Tali sistemi consentono di interve-nire per contenere l’incendio nella sola fase di sviluppo o per protrarre quest’ultima il più a lungo possibile, nel tempo, prima di degenerare nella fase di estensione.

Questo permetterà di evacuare le persone presenti nell’area interessata, di salvaguar-dare i beni e di spegnere rapidamente l’incendio.

Per lo spegnimento dell’incendio, si può operare per soffocamento, raffreddamento e esau-rimento del combustibile.

La tecnica del soffocamento consiste nel ridurre la concentrazione di comburente nell’aria. I Vigili del fuoco gettano acqua sul combustibile separando, in tal modo, l’aria dal combustibile e, quindi, soffocando l’incendio.

La tecnica del raffreddamento consiste nell’interrompere la reazione di ossidazione raf-freddando il combustibile e, quindi, sottraendo calore fino ad ottenere una temperatura inferiore a quella necessaria al mantenimento della combustione. L’acqua, che durante l’evaporazione assorbe notevoli quantità di calore, è alla base di questa azione e questo spiega perché l’acqua sia tuttora l’estinguente più utilizzato.

La tecnica dell’esaurimento del combustibile consiste nel sottrarre combustibile all’incendio. Questa tecnica è utilizzata dai Vigili del fuoco quando è difficile, o addirit-tura impossibile, raggiungere con l’acqua il combustibile come, ad esempio, nell’incendio di depositi di copertoni, di balle di fieno, di ammassi di rifiuti.

11..44 GGllii iinncceennddii iinn IIttaalliiaa Le statistiche del Ministero dell’Interno, Direzione Generale della Protezione Civile

e dei Servizi Antincendio, hanno individuato per l’anno 1974 le cause degli incendi ve-rificatisi in Italia in ambito industriale (Tab. 1.5).

sviluppo estensione declino

flash over

Temperatura

Tempo

300

600

900

1200

1500

Figura 1.16 – Le fasi dell’incendio

1. Premessa

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Le principali cause d’incendio sono quelle elettriche. Si verifica produzione di calore in un corto circuito, ma anche quando s’interrompe un circuito elettrico, ad esempio con l’apertura o la chiusura di un interruttore, perche si verifica un arco di corrente. L’intensità dell’arco, e quindi la quantità di calore sviluppata, dipendono principalmente dall’intensità della corrente e dal voltaggio del circuito elettrico. La temperatura che si raggiunge è, nella maggior parte dei casi, sufficiente ad incendiare le materie combusti-bili che si trovano a contatto.

È noto inoltre che, per l’effetto joule, un conduttore attraversato da una corrente e-lettrica dissipa energia sotto forma di calore in quantità proporzionale all’intensità della corrente elettrica che lo attraversa. Nei conduttori ordinari, se correttamente progettati, il riscaldamento rimane in limiti molto contenuti e non costituisce un pericolo d’incendio.

Ma a volte, per le mutate condizioni d’uso dell’impianto elettrico, i cavi possono ri-cevere correnti superiori a quelle di progetto, oppure altri cavi vengono aggiunti a quel-li esistenti, accatastandosi l’uno sull’altro con maggiore produzione di calore e minore ventilazione; si possono allora raggiungere temperature elevate che, in alcune circo-stanze, provocano l’incendio.

Gli incendi causati dalla sigaretta sono circa il 9% del totale, al secondo posto dopo le cause elettriche.

Il rischio rappresentato dalle sigarette, e in particolare dall’accensione dei fiammiferi, dalla brace della sigaretta, dal mozzicone gettato via, deve quindi essere tenuto in parti-colare evidenza nell’elaborazione del programma di prevenzione incendi di un’industria e non solo. Dovranno prevedersi locali dove è consentito fumare, per evitare che i fu-matori lo facciano nei luoghi più pericolosi. Il divieto di fumare dovrà essere imposto e rigorosamente osservato in tutte le aree dove vengono conservate o lavorate sostanze combustibili ed altamente infiammabili, ed in tutti i locali dove vengono impiegati li-quidi infiammabili anche in modeste quantità.

L’autocombustione è la terza causa di incendi. L’autocombustione si verifica quando, senza alcun apporto di energia dall’esterno, quali scintille o fiamma, una sostanza si ac-cende a seguito di una reazione di ossidazione, inizialmente lenta.

Nel caso dell’autocombustione, all’inizio si avrà una lenta reazione di ossidazione con una certa produzione di calore; successivamente, dopo un periodo abbastanza lun-go, anche di settimane, la temperatura della sostanza può crescere fino a raggiungere valori tali da originare un vero e proprio incendio. Quando il calore prodotto durante la fase di ossidazione lenta viene dissipato da una sufficiente ventilazione, la massa non raggiungerà la temperatura che determina l’ossidazione rapida.

Quando, invece, il materiale è ammucchiato in quantità notevoli e non risulta suffi-cientemente compatto, si ha la maggiore probabilità che si sviluppi l’incendio.

In particolare, quando con la ventilazione l’apporto di aria fresca corrisponde alla quantità di comburente necessaria, si ha la massima velocità di combustione e quindi la massima produzione di calore, con la minima dispersione.

Un minore flusso di aria, invece, riduce la quantità di calore generato, mentre un ec-cesso d’aria ne facilita la dispersione.

Un altro fattore che può aumentare il rischio di incendio provocato


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dall’autocombustione è una temperatura alta nel locale in cui si trova il materiale. Si può verificare, allora, che un materiale con scarsa tendenza all’autocombustione,

in condizioni ordinarie di pressione e temperatura, diventi pericoloso se conservato in un ambiente molto caldo o sistemato vicino ad un radiatore o addirittura in prossimità di una tubazione di vapore.

Anche il volume del materiale può influenzare l’autocombustione. Alcune prove hanno dimostrato che, a parità di massa, maggiore è il volume delle sostanze deposita-te, più basso è il valore della temperatura necessaria all’inizio del processo di autocom-bustione.

Il controllo del processo di autocombustione può essere effettuato mediante misure di temperatura all’interno della massa del materiale in più punti, al fine di individuare le zone ove il processo sta avendo inizio.

Quando si sia accertato che un processo di combustione spontanea è in atto, il solo sistema efficace per evitare l’insorgere dell’incendio è quello di muovere tutta la massa spargendola all’aria aperta ed al fresco. Per tutto quanto innanzi, sarà opportuno im-magazzinare le sostanze potenzialmente soggette ad autocombustione in pile di dimen-sioni modeste sistemate vicino agli ingressi: si otterrà così una migliore ventilazione e quindi una minore probabilità di inizio del processo e minori difficoltà nello spargere il materiale all’aperto, se necessario.

I principali materiali particolarmente soggetti a combustione spontanea sono il car-bone di legna, i colori ad olio, l’erba medica, la farina di pesce, l’olio di fegato di mer-luzzo, l’olio di lino, l’olio di pesce, gli stracci o tessuti di seta, il cotone, la juta, la cana-pa, gli stracci imbevuti di colori ad olio.

Questa breve analisi evidenzia che nella progettazione degli interventi di prevenzione

incendi, si deve tener conto di molteplici fattori che, se trascurati, influenzeranno in maniera negativa la corretta attuazione della prevenzione stessa. Il Decreto del Ministe-ro degli Interni del 9 marzo 2007, Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attivi-tà soggette al controllo del Corpo nazionale dei vigili del fuoco, all’art 2, relativo agli obiettivi, strategie e responsabilità, prescrive:

1. Al fine di limitare i rischi derivanti dagli incendi, le costruzioni devono essere progettate,

realizzate e gestite in modo da garantire: - la stabilità degli elementi portanti per un tempo utile ad assicurare il soccorso agli occupanti; - la limitata propagazione del fuoco e dei fumi, anche riguardo alle opere vicine; - la possibilità che gli occupanti lascino l’opera indenni o che gli stessi siano soccorsi in altro

modo; - la possibilità per le squadre di soccorso di operare in condizioni di sicurezza.

2. I requisiti di protezione delle costruzioni dagli incendi, finalizzati al raggiungimento degli o-biettivi suddetti, sono garantiti attraverso l’adozione di misure e sistemi di protezione attiva e passiva. Tutte le misure e i sistemi di protezione, adottati nel progetto ed inseriti nella co-struzione, devono essere adeguatamente progettati, realizzati e mantenuti secondo quanto prescritto dalle specifiche normative tecniche o dalle indicazioni fornite dal produttore al fi-ne di garantirne le prestazioni nel tempo.

3. L’individuazione dei valori che assumono i parametri posti a base della determinazione delle

1. Premessa

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azioni di progetto è a carico dei soggetti responsabili della progettazione. Il mantenimento delle condizioni che determinano l’individuazione dei suddetti valori è a carico dei titolari delle attività.

Gli operatori edili - committente, progettista, direttore dei lavori, costruttore e col-

laudatore - devono quindi acquisire la consapevolezza che risparmiare sui mezzi di pre-venzione significa rendersi potenzialmente colpevoli di fatti punibili penalmente; i tito-lari delle attività, ovvero i responsabili del funzionamento di un edificio, devono ado-perarsi perché sia conservata nel tempo l’efficienza dei mezzi di prevenzione e siano opportunamente istruiti coloro che dovranno all’occorrenza utilizzarli.


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Duomo/Cattedrale – Tempio di Augusto (Rione Terra, Pozzuoli)

LA PREVENZIONE INCENDI NELL’ARCHITETTURA · TERMINI, DEFINIZIONI, UNITÀ DI MISURA ..... 367...

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