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LA SICUREZZA ANTINCENDIO NEGLI EDIFICI IN LEGNO
Ing. Alex Merotto
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LA SICUREZZA ANTINCENDIO NEGLI EDIFICI IN LEGNO
INDICE
Il fenomeno fuoco nel legno
La valutazione della resistenza al fuoco
La normativa antincendio per gli edifici
Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam
Riferimenti bibliografici
Contatti
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Il fenomeno fuoco nel legno
Il legno è un materiale combustibile, usato nelle nostre case per cucinare e scaldare, ma questo non significa che non sia un materiale adatto per le costruzioni.
Raramente infatti le strutture di legno contribuiscono ad alimentare un incendio, più frequentemente ne subiscono le conseguenze.
CAUSE incendi in casa
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Il fenomeno fuoco nel legno:Che cose’ la combustione nel legno
Il fenomeno di combustione del legno è un insieme di reazioni chimico fisiche che provoca il degrado termico del materiale. Esso segue delle fasi ben precise definite dalle temperature:
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Il fenomeno fuoco nel legno:Come si sviluppa la combustione nel legno
Il processo di combustione del legno procede dalla superficie esposta verso l’interno con una velocità finita, dipendente principalmente dalla specie legnosa a parità di condizioni ambientali.
Possiamo dire che la profondità del materiale distrutto dall’evento è proporzionale al tempo di esposizione al fuoco.
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Il fenomeno fuoco nel legno:Come si sviluppa la combustione nel legno
Ciò che a noi interessa è a questo punto la conoscenza della velocità di carbonizzazione e le caratteristiche del materiale al di sotto dell’area carbonizzata.
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Il fenomeno fuoco nel legno:Velocità di carbonizzazione
La velocità di carbonizzazione nel legno è molto bassa.
Ciò è dovuto in parte alla bassa conducibilità termica del legno ed in parte all’alto contenuto d’acqua presente nel materiale.
Inoltre il sottile strato di carbone rallenta ulteriormente il processo dal momento che la conducibilità termica del carbone è circa il 60% di quella del legno.
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Il fenomeno fuoco nel legno:Caratteristiche meccaniche in funzione della temperatura
Le caratteristiche meccaniche del legno rimangono invariate in funzione della temperatura fino a 110/150°.
Al di sotto dello strato carbonizzato la temperatura rimane invariata grazie alla funzione schermante del carbone e alla cattiva conducibilità termica del legno.
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Il fenomeno fuoco nel legno:Conclusioni
Si può riassumere:
Il legno brucia lentamente e il procedimento parte dall’esterno e si evolve verso l’interno.
Il legno non ancora carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico anche se la temperatura è aumentata.
La rottura meccanica dell’elemento avviene quando la parte della sezione non ancora carbonizzata è talmente ridotta da non assolvere più alla sua funzione.
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Il fenomeno fuoco nel legno:Conclusioni
Contrariamente agli altri materiali da costruzione, il legno sottoposto ad evento incendio non altera le proprie caratteristiche meccaniche ma solo quelle geometriche.
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La valutazione della resistenza al fuoco
Si definisce resistenza al fuoco di un elemento l’attitudine a conservare la resistenza meccanica sotto l’azione del fuoco.
Essa corrisponde al tempo che trascorre dall’inizio dell’incendio al crollo della struttura ed è espresso in minuti primi.
La resistenza al fuoco di un elemento strutturale di legno può essere valutata in 3 modi:
Prove (metodo sperimentale)
Calcoli (metodo analitico)
Confronti con tabelle (metodo tabellare)
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La valutazione della resistenza al fuoco:Metodo sperimentale
Il metodo sperimentale prevede le prove in forno su elementi di caratteristiche equivalenti agli elementi effettivamente impiegati nella costruzione, dello stesso tipo e dimensioni e soggetti agli stessi carichi.
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La valutazione della resistenza al fuoco:Metodo analitico
Il metodo analitico si basa su valori di calcolo noti di velocità di carbonizzazione e di resistenza meccanica. Queste le ipotesi di calcolo:
La carbonizzazione procede perpendicolarmente alle superfici esposte e con velocità costante
Il legno incombusto conserva inalterate le proprie caratteristiche di resistenza e di rigidezza
La valutazione della capacità portante viene fatta sulla sezione resistente residua trascurando l’arrotondamento degli spigoli
Il calcolo viene seguito allo stato limite di collasso
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La valutazione della resistenza al fuoco:Metodo analitico
I valori da assumersi nel calcolo analitico sono espressi in vari documenti, che si intendono superati dopo l’introduzione dell’eurocodice 5 EN1995-‐1-‐2.
L’eurocodice 5 rappresenta il documento più completo per il calcolo della resistenza al fuoco di strutture in legno. Fornisce tre metodi diversi di calcolo tra cui il metodo delle sezioni efficaci che risulta essere il più semplice e il più cautelativo.
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La valutazione della resistenza al fuoco:Metodo analitico
L’eurocodice 5 è inoltre l’unico documento normativo che fornisce indicazioni dettagliate sulla progettazione e protezione dei giunti metallici. Sono infatti i giunti metallici non protetti i punti deboli di una struttura lignea aggredita dal fuoco.
L’eurocodice 5 stabilisce che i giunti non protetti abbiano resistenza al fuoco pari a 15 min!
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La valutazione della resistenza al fuoco:Metodo tabellare
In generale i metodi tabellari si basano su alcune prescrizioni dimensionali riferite agli spessori delle protezioni.
Il metodo tabellare (DM 09.03.2007) fornisce tabelle solo per:
Murature non portanti, calcestruzzo armato e precompresso, acciaio.
In ogni caso per il legno è ammissibile la protezione dei solai con controsoffitti e degli elementi strutturali con legno.
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La normativa antincendio per gli edifici
Tutti gli edifici destinati a collettività, abitazione e luogo di lavoro sono normati per quanto riguarda la prevenzione incendi. Le principali norme sono le seguenti:
DM 01.02.1986 “norme di sicurezza antincendi per la
costruzione e l’esercizio di autorimesse e simili”
DM 16.05.1987 “norme di sicurezza antincendi per gli
edifici di civile abitazione”
DM 20.05.1992 n°569 “regolamento contenente norme
di sicurezza antincendio per gli edifici storici e artistici
destinati a musei, gallerie, esposizioni e mostre”
DM 26.08.1992 “norme di prevenzione incendi per
l’edilizia scolastica”
DM 09.04.1994 “Approvazione della regola tecnica di
prevenzione incendi per la costruzione e l’esercizio delle
attività ricettive turistico-‐alberghiere”
DPR 30.06.1995 n°418 “regolamento concernente norme di sicurezza antincendio per gli edifici di interesse storico-‐ artistico destinati a Biblioteca ed archivi”
DM 18.03.1996 “norme di sicurezza per la costruzione e l’esercizio di impianti sportivi”
DM 22.02.2006 “Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, la costruzione e l’esercizio di edifici e/o locali destinati ad uffici”
DM 27.07.2010 “Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la progettazione, costruzione ed esercizio delle attività commerciali con superficie superiore ai 400 mq”
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La normativa antincendio per gli edifici:Edifici adibiti a civile abitazione
DM 16/05/1987 “Norme di sicurezza antincendi per gli edifici di civile abitazione”
Contiene indicazioni e prescrizioni, a prescindere dal materiale di costruzione, che riguardano l’accessibilità, la resistenza, le vie di fuga, le compartimentazioni, ecc..
Si applica agli edifici con altezza antincendio non inferiore ai 12m.
Gli edifici adibiti a civile abitazione con altezza antincendio inferiore ai 12 m non sono soggetti a carico incendio.
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La normativa antincendio per gli edifici:Edifici adibiti a civile abitazione
DM 16/05/1987 “Norme di sicurezza antincendi per gli edifici di civile abitazione”
Gli edifici vengono divisi in 5 categorie in base all’altezza antincendio che a sua volta è indice di alcune prescrizioni minime progettuali:
Possibile accostamento autoscala
Superfici massime di compartimentazione
Resistenza minima al fuoco
Tipologia e numero vani scala
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La normativa antincendio per gli edifici:Conclusioni
Dall’esame della normativa vigente si evince che non esiste nessun divieto all’utilizzo del legno per le strutture portanti.
Per gli edifici soggetti a prevenzione incendi, la possibilità di aumentare la resistenza al fuoco delle strutture aumentando gli spessori o proteggendo le strutture, consente di utilizzare il legno senza complessi di inferiorità nei confronti degli altri materiali.
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam
Non esiste alcun divieto alla realizzazione di edifici in legno anche di molti piani.
La possibilità di aumentare gli spessori delle sezioni strutturali in funzione della profondità di carbonizzazione consente di ottenere resistenze al fuoco di parecchi minuti, fino a REI 90 e REI 120.
Numerose evidenze sperimentali hanno confermato la validità del legno come materiale da costruzione nei confronti dell’evento incendio.
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam:La velocità di carbonizzazione
Non esistono valori di riferimento normati per quanto riguarda la velocità di carbonizzazione nei pannelli X-‐lam.
EC5 per i “pannelli a base di legno diversi dal compensato” assegna il valore di 0,9 mm/min.
I dati sperimentali assegnano valori all’x-‐lam nell’ordine di 0,65 mm/min simili ai valori del legno massiccio.
Considerando le attuali tecniche costruttive e i pacchetti isolanti che compongono pareti e solai, il loro apporto alla protezione al fuoco della struttura non è trascurabile
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam:I rivestimenti
Se su una parete o un solaio in x-‐lam viene applicato una lastra di cartongesso da 15mm con un intercapedine di 2mm la resistenza al fuoco aumenta di 19 min secondo EC5.
Se l’intercapedine viene portata a 4 cm e riempita con 4 cm di lana di roccia, la resistenza sale a 35 min.
Anche il rivestimento esterno riveste la sua importanza nell’evitare il passaggio del fuoco da un piano all’altro.
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam:I rivestimenti
Al fine di operare una buona progettazione nei confronti della protezione al fuoco risulta evidente che occorre valutare il comportamento al fuoco anche dei materiali di finitura.
Es. Vanno preferite finiture esterne intonacate piuttosto delle facciate ventilate che possono innescare effetti camino.
Es. Sono preferibili materiali isolanti con reazione al fuoco di classe 1,2 quali pannelli di fibra di legno mineralizzata, Pannelli di sughero e lane di roccia.
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam:La sperimentazione
Casi di incendi recenti hanno dimostrato che negli edifici dove le strutture non erano lasciate a vista, anche per incendi prolungati, il danno strutturale era comunque limitato e riparabile.
In un caso recente seguito da Ing. Follesa su un edificio di 3 piani in X-‐Lam colpito da un incendio durato 20 ore, il danno strutturale rilevato alla fine dell’evento è stato valutato in 4 mq di pareti e 3 mq di solaio. L’edificio non ha subito crolli o cedimenti strutturali ed è stato rapidamente riparato.
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam:Il progetto sofie
Nell’ambito del progetto SOFIE, sotto la guida del prof. A. Ceccotti, nell’Aprile del 2007 si è tenuta una prova di incendio reale su un edificio interamente a struttura in X-‐Lam a tre piani.
L’incendio è stato innescato al primo piano in una stanza con carico incendio doppio rispetto ad una stanza d’albergo.
Dopo 60 minuti l’incendio è stato spento, l’edificio ha riportato solo danni locali facilmente riparabili.
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Il comportamento al fuoco degli edifici in X-‐Lam:Il progetto sofie
La simulazione ha dimostrato che un edificio di tre piani realizzato con struttura in legno e finito con le usuali tecnologie di mercato può affrontare un incendio di un ora senza riportare danni strutturali e senza causare danni alle persone.
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Riferimenti bibliografici
Follesa M., Lauriola M.P., “La resistenza al fuoco delle strutture in legno”
Ceccotti A., Follesa M., Lauriola M.P., “ Le strutture di legno in zona sismica”
Piazza M., Tomasi R., Modena R., “ Strutture in legno”
UNI EN 1995 1-‐2 Eurocodice 5
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