L’ingegneria della sicurezza antincendio e il processo ... · 4 L’INGEGNERIA DELLA SICUREZZA...

L’ingegneria della sicurezza antincendio e il processo prestazionaleIntroduzione alla Fire Safety Engineering ed esempi applicativiIl DVD contiene:- i casi studio completi di grafici, foto e filmati a colori- alcuni esempi pratici realizzati

con sperimentati modelli automatici di simulazione dell’incendio- i programmi Fire Dynamix Simulator (FDS) e FAST/CFAST

del National Institute of Standards and Technology (NIST), direttamente scaricabili con alcune utili indicazioni degli autori per il loro utilizzo

Stefano Marsella, Luca Nassi

Una guida completa sull’ingegneria della sicurezza, una disciplina riconosciuta internazionalmente, insegnata alivello universitario e che rappresenta ormai uno strumento fondamentale sul versante della prevenzione. Il volu-me, secondo lo schema dei principali testi internazionali di “fire safety engineering”, consente di avere una pano-ramica completa dell’intero processo di valutazione prestazionale. Un passaggio estremamente importante dalmomento che è soprattutto da questa operazione che dipende l’attendibilità dei calcoli del professionista.Dall’illustrazione dei presupposti normativi italiani ed internazionali all’esame dei metodi adottabili per selezio-nare gli scenari di incendio, dalla decrizione delle principali relazioni utilizzate per il calcolo della propagazio-ne e degli effetti dell’incendio fino ad una breve analisi dei programmi di calcolo automatico disponibili: passodopo passo il volume guida il professionista su tutti i principali capitoli di questa disciplina che sta prendendosempre più piede anche in Italia. Molto importante anche la parte dedicata all’illustrazione di alcune delle pos-sibili applicazioni dell’approccio prestazionale attraverso la descrizione di otto casi di utilizzo del processo insituazioni reali. Casi che sono riportati sul DVD allegato al testo nel quale sono state inserite le simulazioni alcomputer di alcune situazioni di studio. Il DVD contiene anche una copia dei principali software di simulazionedell’incendio.

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INDICE GENERALE

Premessa ....................................................................................... 13

CAPITOLO 1

INTRODUZIONE........................................................................... 15

1.1 L’ingegneria antincendio e l’approccio prestazionale ................16

1.2 L’approccio prestazionale ed il quadro normativo italiano ..........22

1.2.1 L’evoluzione dell’approccio prestazionale ............................221.2.2 Il quadro normativo ...........................................................24

CAPITOLO 2

I PRINCIPI DEL PROCESSO PRESTAZIONALE ............................. 31

2.1 L’analisi prestazionale nel processo di progettazione .................31

2.2 Il processo della progettazione prestazionale ...........................34

2.2.1 La definizione dello scopo del progetto ...............................342.2.2 L’identificazione delle mete del progetto

- le scelte strategiche .........................................................352.2.3 L’identificazione degli obiettivi del progetto .........................352.2.4 Lo sviluppo dei criteri prestazionali .....................................362.2.5 Lo sviluppo degli scenari di incendio di progetto ..................362.2.6 Lo sviluppo dei progetti di prova .........................................372.2.7 Lo sviluppo di un sommario tecnico ....................................372.2.8 La valutazione dei progetti di prova ...................................382.2.9 La selezione del progetto finale .........................................38

4 L’INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO E IL PROCESSO PRESTAZIONALE

2.2.10 La documentazione di progetto e il sistema di gestione della sicurezza (SGS) .......................39

CAPITOLO 3

L’APPLICAZIONE DEL PROCESSODI VALUTAZIONE PRESTAZIONALE ............................................ 41

3.1 L’applicazione in presenza di norme prescrittive ........................41

3.1.1 L’applicazione in presenza di codici di tipo prestazionale .....43

3.2 L’uso come metodologia “Stand alone” ....................................45

3.3 I livelli di applicazione ...........................................................45

3.4 Lo scopo del progetto ............................................................46

3.4.1 Generalità ........................................................................463.4.2 Le problematiche connesse agli scopi del progetto ................47

3.5 Le mete di progetto ................................................................49

3.6 Gli obiettivi di progetto ..........................................................52

3.6.1 Generalità .......................................................................52

3.7 I criteri di prestazione ............................................................54

3.7.1 Generalità ........................................................................543.7.2 La determinazione dei criteri di prestazione .........................563.7.3 I criteri per la sicurezza della vita umana .............................563.7.3.1 Gli effetti termici ............................................................. 573.7.3.2 La tossicità ..................................................................... 573.7.3.3 La visibilità..................................................................... 573.7.4 I criteri di sicurezza non legati alla vita umana .....................573.7.4.1 Gli effetti termici ............................................................. 583.7.4.2 La propagazione dell’incendio ......................................... 583.7.4.3 I danni da fumo .............................................................. 583.7.4.4 I danni alle strutture......................................................... 593.7.4.5 I danni alle proprietà limitrofe .......................................... 593.7.4.6 I danni all’ambiente ........................................................ 59

3.8 Gli scenari di incendio ...........................................................60

3.8.1 Gli scenari di incendio di progetto ......................................61

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3.8.1.1 L’approccio probabilistico ............................................... 623.8.1.2 L’approccio deterministico .............................................. 653.8.2 L’identificazione degli scenari d’incendio ............................663.8.3 Le caratteristiche di uno scenario di incendio .......................673.8.3.1 Le caratteristiche dell’edificio ........................................... 673.8.3.2 Le caratteristiche degli occupanti ...................................... 683.8.3.3 Le caratteristiche dell’incendio.......................................... 683.8.4 Gli strumenti per identificare gli scenari di incendio ..............693.8.4.1 La “failure analysis” ........................................................ 693.8.4.2 La “what if? analysis”...................................................... 703.8.4.3 La “Failure Modes and Effects Analysis” (FMEA) ................ 703.8.4.4 I dati storici, i manuali, le liste di controllo ......................... 713.8.4.5 I dati statistici rilevanti ..................................................... 723.8.4.6 Gli altri metodi di analisi ................................................. 723.8.5 Gli scenari della norma NFPA 101 .....................................72

3.9 La selezione degli scenari .....................................................75

3.9.1 Generalità .......................................................................753.9.1.1 Le caratteristiche dell’edificio ........................................... 773.9.1.2 Le caratteristiche degli occupanti ...................................... 793.9.2 La quantificazione degli scenari

- le curve di incendio di progetto ........................................813.9.3 La fase dell’innesco e preflashover ......................................813.9.3.1 L’estensione potenziale.................................................... 833.9.3.2 La localizzazione dei bersagli......................................... 833.9.3.3 Le curve di incendio di progetto ....................................... 843.9.4 La fase del flashover .........................................................863.9.5 La fase post flashover ........................................................863.9.6 Il decadimento ed estinzione ..............................................883.9.7 Le curve HRR ....................................................................883.9.7.1 La definizione dei dati..................................................... 88

3.10 Lo sviluppo dei progetti di prova .............................................90

3.10.1 Generalità .......................................................................903.10.2 Il sistema di protezione antincendio ....................................903.10.3 L’innesco e sviluppo dell’incendio .......................................913.10.3.1 L’innesco ...................................................................... 913.10.3.2 Il controllo dello sviluppo dell’incendio .............................. 92


3.10.4 La diffusione, ed il controllo dei fumi ...................................923.10.5 I criteri generali di calcolo delle caratteristiche del fumo ........943.10.6 La rilevazione e l’allarme dell’incendio ...............................953.10.6.1 La rilevazione di incendio ............................................... 953.10.6.2 La notifica dell’allarme..................................................... 963.10.7 La soppressione dell’incendio .............................................973.10.7.1 I sistemi di soppressione automatica d’incendio .................. 973.10.7.2 Le operazioni antincendio manuali.................................... 983.10.8 Il comportamento umano .................................................1003.10.9 La protezione passiva al fuoco ..........................................1013.10.9.1 La stabilità delle strutture ............................................... 1013.10.9.2 I sistemi passivi di protezione ........................................ 1013.11 La valutazione dei progetti di prova .......................................102

3.11.1 Tecniche di valutazione dei progetti di prova .....................1043.11.1.1 Prestazioni dei sottosistemi ............................................. 1053.11.1.2 Valutazione delle prestazioni di sistema .......................... 1053.11.1.3 Valutazione delle prestazioni di un edificio ...................... 106

CAPITOLO 4

I MODELLI QUANTITATIVI DI VALUTAZIONE ........................... 109

4.1 La dinamica della combustione ..............................................109

4.1.1 Il meccanismo della combustione ......................................1114.1.1.1 Innesco........................................................................ 1144.1.1.2 La propagazione dell’incendio ....................................... 1204.1.1.3 L’effetto radiante delle fiamme ........................................ 1234.1.1.4 L’effetto convettivo delle fiamme...................................... 1254.1.1.5 L’effetto radiante dello strato di gas caldi......................... 1264.1.1.6 La propagazione dell’incendio sulle superfici ................... 1274.1.2 L’incendio nella fase pre flashover .....................................1304.1.2.1 Le curve di rilascio termico (HRR) .................................... 1334.1.2.2 La curva parametrica di incendio dell’eurocodice 1 .......... 1374.1.2.3 La concentrazione dei gas ............................................. 1424.1.3 Il flashover .....................................................................1424.1.3.1 Definizione di flashover ................................................. 142

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4.1.3.2 La potenza termica nel flashover .................................... 1454.1.3.3 La previsione del flashover............................................. 1484.1.4 Il fattore di ventilazione ...................................................1494.1.5 La produzione di fumo ....................................................1514.1.6 Il movimento dei fumi ......................................................1554.1.6.1 Forze generanti il movimento del fumo ............................ 1564.1.6.2 Il processo di saturazione del fumo................................. 1584.1.7 La generazione del calore ...............................................1614.1.7.1 La temperatura del fumo................................................ 1624.1.7.2 Temperatura di attivazione di un rivelatore ...................... 163

4.2 Il rischio per la vita umana ...................................................166

4.2.1 Il comportamento umano nell’incendio ..............................1674.2.1.1 L’interazione uomo-edificio-ambiente............................... 1684.2.1.2 Le caratteristiche degli occupanti .................................... 1704.2.1.3 La risposta agli indizi .................................................... 1744.2.2 Effetti tossici ed irritanti dei fumi .......................................1754.2.2.1 La “Fractional Effective Dose”......................................... 1764.2.2.2 La “Fractional Effective Concentration”............................ 1774.2.2.3 Utilizzo dei modelli di calcolo ........................................ 1784.2.3 Effetti del calore sul corpo umano .....................................1794.2.4 Visibilità nelle vie di esodo ..............................................1804.2.4.1 L’impatto del fumo sul movimento ................................... 1844.2.5 I modelli di calcolo dell’esodo ..........................................1854.2.5.1 Il modello tradizionale................................................... 1854.2.5.2 Il modello di flusso ........................................................ 188

4.3 La risposta delle strutture ......................................................198

4.3.1 La propagazione dell’incendio per cedimento degli elementi di isolamento .............................................200

4.3.1.1 Metodi ingegneristici ................................................... 2014.3.1.2 Formule manuali........................................................... 2014.3.1.3 Modelli automatici ........................................................ 2034.3.1.4 Metodi sperimentali ...................................................... 2034.3.1.5 I criteri di accettabilità................................................... 204

4.4 I modelli di calcolo automatico .............................................204

4.4.1 Il problema della modellazione automatica ........................2044.4.2 La documentazione a corredo dei modelli ..........................205


4.4.2.1 Le informazioni generali ................................................ 2064.4.2.2 La documentazione tecnica e manuale dell'utente ............. 2074.4.3 Metodologie di verifica dei programmi ..............................2094.4.3.1 L’accuratezza numerica del modello................................ 2104.4.3.2 Incertezze dei dati ........................................................ 2114.4.3.3 Analisi di sensibilità ...................................................... 2124.4.4 I modelli automatici di simulazione dell'incendio .................2134.4.4.1 I modelli a zone per ambienti confinati ............................ 2154.4.4.2 I modelli di campo ........................................................ 2204.4.5 I modelli automatici di simulazione dell’esodo ....................2244.4.5.1 I modelli di movimento................................................... 2284.4.5.2 Modelli parzialmente comportamentali ............................ 2294.4.5.3 Modelli comportamentali ............................................... 229

CAPITOLO 5

GLOSSARIO ................................................................................ 231

CAPITOLO 6

BIBLIOGRAFIA ........................................................................... 237

APPENDICE A

CASI DI STUDIO......................................................................... 241

A.1 Caso 1 - Santa Maria della Scala ...........................................242A.1.1 Premessa .......................................................................242A.1.2 Il complesso monumentale

di S. Maria della Scala in Siena ......................................243A.1.2.1 Alcuni dati Storici........................................................... 243A.1.2.2 Attività soggette a controllo da parte dei VV.F.

previste nel complesso ed ipotesi di deroga....................... 245A.1.3 Il metodo .......................................................................246

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A.1.3.1 Obiettivi di prevenzione incendi con riferimento alla Direttiva Europea Prodotti da Costruzione, requisito essenziale “sicurezza in caso di incendio”........... 246

A.1.3.2 Identificazione dei punti nodali del complesso................... 246A.1.3.3 Ipotesi di progetto sulla base degli obiettivi prefissati ......... 248A.1.3.4 Cenni sul CFAST............................................................ 248A.1.3.5 Verifica delle ipotesi con l’utilizzo del CFAST .................... 249A.1.4 Analisi di alcuni risultati ..................................................250A.1.4.1 Esempio di uno degli scenari esaminati:

Strada interna con incendio nel ristorante ......................... 250A.1.4.2 Esempio di un secondo scenario esaminato:

La Corticella ed il Pellegrinaio ......................................... 253A.1.5 Problematiche di carattere gestionale ...............................255A.1.5.1 Generalità .................................................................... 255A.1.5.2 Il Sistema di controllo ..................................................... 257A.1.6 Conclusione ..................................................................260A.1.7 Bibliografia ...................................................................262

A.2 Caso 2 - Deroga della Biblioteca comunale di Arezzo ...............263A.2.1 Breve storia del Palazzo Pretorio ......................................263A.2.2 Fasi del progetto ............................................................265A.2.3 Breve descrizione del progetto ........................................265A.2.4 Scopo del progetto .........................................................267A.2.5 Mete, obiettivi e criteri di prestazione ...............................268A.2.6 Scenari di incendio ........................................................268A.2.7 Valutazione delle misure equivalenti .................................269A.2.7.1 1° scenario ................................................................... 272A.2.7.2 2° scenario ................................................................... 274A.2.7.3 3° scenario ................................................................... 275A.2.7.4 Verifica della congruenza con le prescrizioni normative ..... 277A.2.8 Esito della domanda di deroga ........................................279A.2.9 Bibliografia ...................................................................279

A.3 Caso 3 - Un caso ipotetico: l’analisi dell’incendio di un negozio di materiali per l’edilizia ..................................280

A.3.1 Premessa ......................................................................280A.3.2 Lo Stato dei luoghi .........................................................280A.3.3 Attività svolta dalla ditta,

impianti tecnologici presenti e carico di incendio ...............280A.3.4 Analisi del fatto: dinamica dell'evento ..............................281


A.3.5 Cause ...........................................................................282A.3.6 Conclusioni ...................................................................287

A.4 Studio sulla ventilazione di un Atrio: Criteri di sicurezza relativi .....................................................288

A.4.1 Introduzione ..................................................................288A.4.2 Geometria e strategia antincendio ....................................288A.4.3 Metodo adottato ............................................................290A.4.4 Riassunto dei risultati ......................................................291A.4.5 Risultati in dettaglio ........................................................292

A.5 Caso 5 - Palazzo di giustizia di Siena ....................................293A.5.1 Premessa .......................................................................293A.5.2 Sintesi dello studio ..........................................................293A.5.3 Metodo .........................................................................294A.5.3.1 Generalità..................................................................... 294A.5.3.2 Scopo ed obiettivi .......................................................... 295A.5.3.3 Criterio prestazionale ..................................................... 295A.5.3.4 Il modello applicato........................................................ 296A.5.4 Dominio di simulazione ...................................................297A.5.5 Sistemi attivi ..................................................................299A.5.5.1 Evacuatori fumo calore ................................................... 299A.5.5.2 Ventilazione meccanica .................................................. 299A.5.5.3 Interblocchi/azionamenti ................................................ 300A.5.6 Scenari di incendio ........................................................301A.5.6.1 Materiali combustibili presenti.......................................... 301A.5.6.2 Reazione di combustione ................................................ 301A.5.6.3 Modellazione dell’incendio ............................................. 302A.5.6.3.1 Scenario di incendio A ................................................ 302A.5.6.3.2 Scenario di incendio B ................................................ 303A.5.6.3.3 Scenario di incendio C ................................................ 303A.5.6.3.4 Scenario di incendio D ................................................ 304A.5.6.3.5 Tempo di rivelazione ................................................... 305A.5.6.3.6 Tabella riassuntiva degli scenari di incendio .................. 305A.5.7 Risultati delle simulazioni .................................................306A.5.7.1 Introduzione .................................................................. 306A.5.7.2 Scenari ......................................................................... 307A.5.7.2.1 Considerazioni comuni ................................................ 307A.5.7.2.2 Scenario di incendio A ................................................ 307A.5.7.2.3 Scenario di incendio B ................................................ 308

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A.5.7.2.4 Scenario di incendio C................................................ 309A.5.7.2.5 Scenario di incendio D................................................ 310A.5.8 Conclusioni ...................................................................311A.5.8.1 Verifica del criterio prestazionale..................................... 311A.5.8.2 Considerazioni aggiuntive .............................................. 311A.5.9 Bibliografia ...................................................................312A.5.10 Appendice - Grafici e filmati ...........................................312

A.6 Caso 6 - Studio di un Centro commerciale ...............................313A.6.1 Introduzione ..................................................................313A.6.2 Geometria e strategia antincendio per la mall ...................313A.6.3 Geometria e strategia antincendio per il parcheggio ..........315A.6.4 Criteri di accettabilità .....................................................318A.6.5 Metodo Adottato ............................................................318A.6.6 Riassunto dei risultati ......................................................321A.6.6.1 Cristallo centrale............................................................ 321A.6.6.2 Parcheggio ................................................................... 321A.6.7.3 Risultati in dettaglio ........................................................322

A.7 Caso 7 - La comparazione tra modelli di calcolo: i risultati di un Blind Test effettuato su un atrio .........................323

A.7.1 Introduzione ..................................................................323A.7.2 Metodo adottato ............................................................326A.7.3 Riassunto dei risultati ......................................................327A.7.3.1 Tabella riassuntiva ......................................................... 327A.7.3.2 Altezza dello strato dei fumi............................................ 328A.7.3.3 Portate volumetriche e temperature................................... 328A.7.3.4 Modello a zone Argos.................................................... 328A.7.3.5 Risultati in dettaglio ........................................................ 328A.7.4 Risultati in dettaglio ........................................................329

A.8 Caso 8 - La valutazione degli effetti di un incendio “reale” in un reparto Ospedaliero ..................... 330

A.8.1 Premessa ......................................................................330A.8.2 Il Metodo ......................................................................331A.8.2.1 Parametri di accettabilità/ipotesi progettuali ..................... 331A.8.2.2 Simulazione dell'incendio/ipotesi progettuali .................... 331A.8.2.2.1 Il Dominio.................................................................. 331A.8.2.2.2 Layout ....................................................................... 332A.8.2.2.3 Materiali ................................................................... 332


A.8.2.2.4 Tipologia e intensità (Heat Release Rate) della combustione ....................................................... 332

A.8.2.2.5 Sistemi di spegnimento ................................................ 332A.8.2.2.6 Durata del processo di simulazione............................... 333A.8.3 La modellazione .............................................................333A.8.3.1 Ospedale di Campostaggia - Definizione

del Dominio Geometrico della Simulazione ....................... 333A.8.3.2 Ospedale di Campostaggia - Lay Out............................... 335A.8.3.3 Ospedale di Campostaggia - Materiali ............................. 336A.8.3.4 Ospedale di Campostaggia - Tipologia e Intensità

(Heat Release Rate) della Combustione ............................. 337A.8.3.5 Ospedale di Campostaggia - Sistemi di Spegnimento ......... 337A.8.4 Descrizione delle simulazioni effettuate .............................338A.8.4.1 Generalità..................................................................... 338A.8.4.2 Simulazione n. 1

(finestre chiuse, porta del deposito chiusa) ........................ 339A.8.4.3 Simulazione n. 2 (finestre chiuse, porte aperte) .................. 340A.8.4.4 Simulazione n. 3 (finestre e porte aperte) .......................... 341A.8.4.5 Simulazione n. 5 (stanza di degenza, sprinkler t=180 sec) ..... 342A.8.4.6 Simulazione n. 6 (stanza di degenza, sprinkler T=68° C).... 342A.8.5 Conclusioni ...................................................................343A.8.6 Riferimenti Bibliografici ...................................................344

APPENDICE B

ESEMPI DI OBIETTIVI E CRITERI DI PRESTAZIONE.................. 347

B.1 Tabella B-1 - Mete di protezione e obiettivi .............................348

B.2 Tabella B-2 - Esempi di obiettivi di progetto .............................350

B.3 Tabella B-3 - Esempi di mete, obiettivi degli Stakeholder, obiettivi di progetto e criteri prestazionali ...............................351

B.4 Tabella B-4 - Matrice per identificare gli Stakeholdere le loro mete ed obiettivi .....................................................352

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PREMESSA

L’ingegneria della sicurezza antincendio ha raggiunto, ormai, la maturità e la

complessità adeguate per essere considerata una branca del sapere ingegne-

ristico. I corsi di laurea l’attività di molti centri di ricerca e di istituti universtari

hanno conferito a questa disciplina la dignità di altri settori dell’ingegneria

che, nel corso del tempo, si sono affiancati a quelli storici.

Con questo testo abbiamo provato a dare una visione completa, anche se mol-

to sintetica, dei processi legati all’approccio ingegneristico, che non si compo-

ne solo di formule o dell’uso dei modelli di calcolo automatico ma che è legato

essenzialmente alla valutazione del professionista.

Il testo è stato scritto nella convinzione che, anche in Italia, con il tempo si esten-

deranno e si consolideranno le iniziative di formazione e di informazione su

una materia che, consentendo di simulare l’evoluzione dell’incendio, avvicina

l’esigenza tecnica ed economica di chi progetta ad una esperienza di scoperta

e di curiosità insita nell’uomo fin dall’antichità.

Gli Autori

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CAPITOLO 1

INTRODUZIONE

La maggior parte dei tecnici e dei professionisti che applicano le propriecompetenze alle questioni di sicurezza antincendio prima o poi si trova nellacondizione di dover cercare risposte non solo nelle norme ma anche nell’ap-plicazione delle relazioni che governano la fisica e la chimica della combustio-ne. Il rispetto delle norme e la conseguente verifica di conformità, infatti, risolvela maggior parte dei casi, ma esistono diverse situazioni nelle quali tale solu-zione non è percorribile o non è soddisfacente. Sulla sponda opposta, allora,ci si può basare sui criteri che formano l’ingegneria della sicurezza antincen-dio, espressione con cui si traduce il corrispondente “fire safety engineering”.Questa disciplina è definita come l’applicazione di principi ingegneristici, diregole e di giudizi esperti basati sulla valutazione scientifica del fenomeno del-la combustione, degli effetti dell’incendio e del comportamento umano finaliz-zati alla tutela della vita umana, alla protezione dei beni e dell’ambiente, allaquantificazione dei rischi di incendio e dei relativi effetti e alla valutazioneanalitica delle misure di prevenzione ottimali necessarie a limitare, entro i livelliprevisti, le conseguenze dell’incendio1. L’articolazione molto complessa di que-sta definizione evidenzia, tra le altre cose, che le applicazioni della nuova di-sciplina sono numerose. Soprattutto se si confronta il campo di possibilitàofferte dall’ingegneria antincendio con quello che caratterizza l’approccio tra-dizionale, appare evidente che il nuovo approccio espande notevolmente laprofondità e l’orizzonte professionale di chi si occupa della sicurezza in casodi incendio. Oltre ad aiutare la progettazione, con gli strumenti dell’ingegneriaantincendio è possibile predisporre pianificazioni dell’emergenza più vicinealle effettive necessità degli utenti degli edifici, valutare la sicurezza di edificigià realizzati, ricostruire l’evoluzione di incendi già accaduti. Gli strumenti checonsentono di sviluppare queste attività sono diversi e, ormai, offrono una va-rietà di scelta nemmeno ipotizzabile venti o trenta anni fa.

1. Traduzione curata dagli Autori e tratta dalla definizione di “fire safety engineering” presente nel documento ISO TR 13387-1 Fire safety engineering - application of fire per-formance concepts to design objectives.


Una delle difficoltà che incontra chi si avvicina a questo approccio è legataalla vastità degli strumenti disponibili ed alla conseguente difficoltà di orienta-mento tra i tanti riferimenti che la letteratura ed il mercato mettono a disposi-zione. Questo testo si propone di aiutare il primo contatto con una disciplinache non può essere nemmeno più considerata innovativa, dato che esistono suquesti temi corsi di laurea in diverse università estere. Lo schema adottato dagliAutori è quello di proporre una organizzazione delle diverse nozioni con-gruente con i criteri adottati a livello internazionale, evidenziando tutti i riferi-menti esistenti con i principi che regolano l’attività di prevenzione incendisvolta in Italia da tanti anni. A questo scopo, anche attraverso l’uso della gra-fica, il volume cerca di chiarire i processi che guidano l’impostazione generaledel procedimento di valutazione del rischio di incendio ed i modelli che per-mettono di condurre le valutazioni numeriche. I riferimenti di base sono trattidal Rapporto tecnico ISO 13387 (fire safety engineering), dall’Handbook offire protection engineering e dal volume Sfpe “Engineering Guide to Perfor-mance-based Fire Protection”, mentre specifici riferimenti di fonte diversa sonoindicati in corrispondenza dei singoli argomenti. Completano l’opera diversiesempi applicativi, gran parte dei quali sono tratti da casi reali.

1.1 L’ingegneria antincendio e l’approccio prestazionale

Fino a pochi anni fa, l’applicazione dei principi di prevenzione incendi allenecessità di progettazione, di valutazione del rischio e di scelta delle misure disicurezza ai fini della prevenzione incendi è stata attuata basandosi essenzial-mente sulla verifica del rispetto delle disposizioni normative. In questo modo èstata data applicazione a quella visione delle regole tecniche secondo la qualele disposizioni normative, oltre a fissare i livelli di sicurezza, stabiliscono anchei principi di sicurezza antincendio. Di conseguenza, la formazione dei profes-sionisti, degli studenti, dei tecnici e dei responsabili della sicurezza su questamateria non ha fatto riferimento ad un apparato scientifico consolidato, ma siè appoggiata alla visione della sicurezza che scaturiva dalla lettura dei testinormativi. Solo con l’emanazione del decreto ministeriale 10 marzo 1998 èentrata nel mondo della sicurezza antincendio una visione che affianca il con-tenuto precettivo delle regole tecniche alle valutazioni svolte sulla base delle co-noscenze tecnico-scientifiche disponibili. Tale innovazione è legata all’entratain vigore del decreto legislativo n. 626 del 1994, che obbliga il datore di la-voro a cercare continuamente le soluzioni migliori per rispondere alle esigenzedi sicurezza e salute dei luoghi di lavoro.

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Cosa si intende per approccio tradizionale, con riferimento all’esperienzamaturata in Italia? Uno dei modi per chiarirlo è quello di riportare parte delpreambolo di un commento del prof. Remo Calzona al decreto 15 giugno2005, che ha introdotto le nuove norme tecniche per le costruzioni2: “lo svilup-po scientifico ha portato ad una migliore conoscenza dei fenomeni naturali (si-sma, vento ecc.) descritti attraverso formulazioni e modelli scientificamente piùavanzati. Al confronto, anche la valutazione della resistenza dei materiali edelle strutture dovrà essere espressa attraverso teorie e modelli matematici conlo stesso livello di approfondimento, in modo che il confronto tra la valutazionedell’azione e della resistenza conservi coerenza scientifica. Altrimenti potrebbeaccadere o che le costruzioni, utilizzando vecchi metodi teorici di valutazionedella resistenza e tecnologie superate diventino inutilmente onerose, ovvero oc-corre cedere alla tentazione di mettere in discussione il risultato scientifico, ri-ducendo arbitrariamente l’azione naturale. L’avvento e la divulgazionedell’informatica, degli elaboratori elettronici e dei metodi numerici avanzati,non giustifica più la possibilità di seguire la seconda via”.

Mutatis mutandis, queste parole possono essere applicate anche alla valu-tazione della sicurezza antincendio (forse è opportuno precisare che il decreto,che adotta l’approccio prestazionale nel calcolo di verifica delle costruzioni, èstato emanato dal Ministero delle infrastrutture e trasporti nel rispetto delle spe-cifiche competenze e contiene dei riferimenti alla sicurezza in caso di incendiodegli edifici. Il Ministero dell’Interno, a sua volta, impartisce disposizioni nor-mative sulla sicurezza delle attività e tali disposizioni riguardano anche le strut-ture). Infatti, a parere degli Autori, se la verifica delle norme risolveegregiamente la maggior parte dei problemi di sicurezza antincendio, esisteuna notevole parte di edifici e di attività per i quali non è appropriato ritenereche delle norme prescrittive riescano a dare risposta alle esigenze in modocompleto. Proprio in tali casi – si pensi agli edifici storici - la possibilità di sal-vaguardare il tessuto architettonico nel rispetto del livello di sicurezza richiestopuò essere affidata solo alla verifica scientifica delle ipotesi di incendio e di ri-sposta delle misure attive e passive adottabili.

Se, normativamente, il primo riconoscimento della disciplina compare in unatto collegato alla Direttiva sui prodotti da costruzione (il documento interpre-tativo sul requisito essenziale n. 2 sulla sicurezza in caso di incendio), dal pun-to di vista dello stato dell’arte a livello internazionale, l’ingegneria dellasicurezza antincendio ha ricevuto il riconoscimento più importante con l’ema-

2. Cfr Testo unitario – norme tecniche per le costruzioni – DEI. Roma, 2005.


nazione del rapporto tecnico ISO 13387 – fire safety engineering-, nel qualesono enunciate le questioni che riguardano l’organizzazione e la sistematizza-zione della disciplina. Corsi universitari, pubblicazioni scientifiche, atti di con-vegni e manuali (di cui quello di riferimento è l’Handbook NFPA) costituisconoil corollario culturale e tecnico a supporto di questa nuova branca dell’inge-gneria. I due approcci a cui si è accennato sono chiamati, normalmente, pre-scrittivo e prestazionale. Con i termine prescrittivo, ci si riferisce al complessodi norme che chiedono di realizzare il rispetto del livello minimo di sicurezzaattraverso misure specificamente prescritte (ad esempio, una via di esodo deveessere lunga non più di 30 m, le esercitazioni di sicurezza devono essere svoltealmeno due volte l’anno ecc.). Nell’approccio prestazionale, invece, si ritienepiù importante verificare il rispetto di prestazioni che l’opera deve garantire(ad esempio, le persone devono essere fuori del compartimento in cui si mani-festa l’incendio prima che i fumi raggiungano 2 m dal pavimento). Le misuredi sicurezza, di conseguenza, devono essere calibrate e verificate per consen-tire il raggiungimento dell’obiettivo. Appare evidente che questo secondo me-todo è più maturo e richiede la disponibilità di dati e strumenti di calcolosofisticati. Il fatto che, ormai, tali strumenti sano ampiamente diffusi, ha gene-rato la richiesta di formazione sulla disciplina dell’ingegneria della sicurezzaantincendio, che fornisce all’approccio prestazionale il supporto teorico e cul-tuale che ne permette l’utilizzo.

L’approccio prestazionale, anche nella sicurezza antincendio, non è con-trapposto a quello prescrittivo. Tutto il complesso di prescrizioni che, spessoconvenzionalmente, hanno stabilito contemporaneamente il livello di sicurezzada rispettare e la misura che ne garantiva e consentiva il rispetto, possiede tut-tora innegabili vantaggi. Esso, però, manifesta dei limiti in tutti i casi in cui leesigenze delle parti interessate non siano immediatamente contemplate dallanormativa di riferimento.

Il caso più evidente di attuabilità dell’approccio prestazionale è quello dellederoghe, nelle quali la misura di sicurezza alternativa non può essere identifi-cata se non ricorrendo a valutazioni scientifiche, a causa dell’intrinseca impos-sibilità di stabilire cosa sia alternativo ad una prescrizione che stabilisce unobbligo e non un livello o una prestazione.

È necessario sottolineare, inoltre, che il processo di proliferazione di normedi carattere prescrittivo ha coinvolto tutti i paesi industrializzati, nei quali, si ècreata una gabbia sempre più stretta di vincoli poco flessibili. In Italia, i criteriche sono emersi nel corso del tempo dall’applicazione di questa prassi hannovisto una formulazione normativa con l’articolo 3 del D.P.R. 577 del 1982. Per-

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tanto, la soluzione ai problemi di individuazione dei criteri per la valutazionedel rischio, sull’organizzazione delle vie di esodo, sulla resistenza al fuoco del-le strutture e su tutte le altre questioni che i professionisti si trovano ad affron-tare, non derivano da una visione teorica maturata a seguito di studi osperimentazioni, ma dalla lettura di norme che si sono stratificate nel corso de-gli anni.

Solo con il 1998 (anno in cui è stato emanato il decreto ministeriale sui cri-teri generali di sicurezza nei luoghi di lavoro) ha visto la luce, ancora una voltaper mano del legislatore, una enunciazione strutturata dei criteri di valutazionedel rischio. Anche in tale occasione, è stato un provvedimento amministrativoa fornire un percorso di comprensione della materia. Indipendentemente dalmodo in cui la disciplina sia stata definita e trasmessa nel corso degli anni aiprofessionisti, è indubbio che la strada adottata in Italia e conosciuta dall’Or-gano di controllo (il Corpo nazionale dei Vigili del Fuoco) e dai professionistiè esclusivamente quella delle prescrizioni alle quali i progetti di edifici, impiantio attività devono essere conformi per essere considerati sicuri. Questa strada,che costituisce in Italia ed all’estero il principale modo di verifica della sicurez-za antincendio, presenta degli innegabili vantaggi: è di facile controllo, sem-plifica la vita a chi deve progettare, uniforma immediatamente la disciplina sulterritorio nazionale.

Negli anni recenti, la disponibilità di dati e di modelli, frutto di una ricercafinanziata appositamente, e la diffusione larga e rapida di strumenti di calcoloautomatico, hanno consentito l’espansione di un nuovo approccio alla sicurez-za antincendio, nel quale si verifica caso per caso il livello di sicurezza rag-giunto con un progetto, simulando le conseguenze di incendi nelle effettivecondizioni di utilizzo. La progettazione assistita da questo strumento nuovo ènaturalmente più onerosa. Ciononostante, il metodo si è diffuso ed ha raggiun-to il rango di disciplina universitaria. I vantaggi di questo nuovo approccio,quindi, sono notevoli. Esso consente di risparmiare risorse, evitando l’adozio-ne di misure inutili e concentrandole dove effettivamente servono. Il caso piùevidente di utilizzazione possibile di questo strumento è quello dei beni cultu-rali, dove l’adozione di misure di sicurezza deve essere attentamente calibrata,non solo per l’ovvia necessità di limitare gli oneri inutili, ma soprattutto perchémolto spesso tali misure sono invasive e recano al patrimonio storico danni pa-ragonabili a quelli che cercano di evitare.


Figura 1.1

Le attività delle persone durante l’incendio. La differenza tra l’approccio tradizionale e quelloprestazionale può, in un certo senso, essere riassunta in questo grafico ed in quello che segue.Alla curva di incendio standard, infatti, l’approccio prestazionale sostituisce una curva diincendio legata alle specifiche caratteristiche dell’ambiente nel quale si sviluppa la combus-tione (superficie, altezza, proprietà dei materiali di rivestimento, e di quelli combustibili ecc.).Nota l’evoluzione dell’incendio, è possibile stabilire quali attività possono essere svoltedurante l’incendio e i tempi a disposizione delle persone.

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Effetti dell’incendio sulle persone e sui beni. Un’altra prerogativa dell’approccio prestazionaleè quella di consentire la previsione degli effetti dell’incendio su persone e beni, non solo in ter-mini qualitativi o generali, ma aderenti alle specifiche caratteristiche dell’ambiente e dei mate-riali che partecipano alla combustione.

Figura 1.2


1.2 L’approccio prestazionale ed il quadro normativo italiano

Utilizzare l’approccio prestazionale in Italia è consentito dai regolamenti vi-genti. Infatti, la possibilità di calcolare gli effetti di un incendio potenziale in unaqualsiasi attività, soggetta o non soggetta ai controlli dei Vigili del Fuoco, è pie-namente conforme a quello che chiede l’art. 3 del D.P.R. 577 del 1982. Questoarticolo, che enuncia i criteri di prevenzione incendi, chiede che le attività sianoprogettate in modo da limitare le possibilità di evento incidentale (incendio oesplosione) e, in caso si verifichi l’evento, limitare i danni. L’approccio prestazio-nale permette di raggiungere al meglio tali obiettivi del titolare dell’attività, per-ché consente di misurare l’effetto che le misure di sicurezza avrannosull’evoluzione dell’incendio. Un secondo riferimento normativo che richiama di-rettamente l’applicazione dell’approccio prestazionale è il decreto 4 maggio1998. Questo decreto, tra le altre cose, stabilisce le caratteristiche della docu-mentazione da allegare alle domande di parere di conformità e di deroga. Nelcaso di attività non soggette alle norme di prevenzione incendi (per i pareri diconformità) e in tutte le deroghe, il decreto chiede di dimostrare il raggiungimen-to degli obiettivi di sicurezza. Anche in questo caso, la possibilità di giustificarenumericamente una progettazione rappresenta un vantaggio consistente rispettoall’approccio tradizionale, che si ferma alla valutazione qualitativa della sicurez-za. In particolare, proprio nelle deroghe, l’approccio prestazionale dimostra lasua indispensabilità. Dimostrare che un livello di sicurezza è garantito da misurediverse rispetto a quelle prevista dalla norma, infatti, non può essere fatto inmodo oggettivo se non accompagnando la proposta con dei calcoli. Tali calcolisono sviluppabili solo attraverso l’approccio prestazionale e, forse, non è super-fluo aggiungere che non esistono altri approcci in grado di fornire un contributoanalogo al miglioramento della sicurezza in caso di incendio.

1.2.1 L’evoluzione dell’approccio prestazionale

La possibilità di impartire disposizioni di prevenzione incendi di tipo pre-stazionale non solo è sempre esistita, ma è stata la strada adottata dalle primeorganizzazioni sociali di cui sia rimasta traccia. I primi codici di sicurezzascritti dall’uomo erano prestazionali3 ed a tale approccio ricorse anche l’impe-

3. Il primo regolamento edilizio di cui sia giunta una trascrizione è quello attribuito al Re Hammurabi (ca 1955 – 1913 a.C.). Nell’obelisco conservato nel museo del Louvre l’art. 229 prevede che “se il costruttore realizza una casa per un uomo e questa crolla ed uccide qualcuno, il costruttore deve essere ucciso”.

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