RELAZIONE TECNICAdi

VERIFICA COMPORTAMENTO AL FUOCO

degli elementi costruttivi lignei(ai sensi norme UNI 9504)

nel fabbricato “Ex Palestrina”

ad uso dell'Istituto Statale “Marco Belli”p.zza Marconi 10,Portogruaro (VE)

Il tecnico:

Ing. Bonetto Enrico

Collaboratore:Ing. Valente Daniele

P.iva 03101290272 via E. Medi 1 Vigonza (PD) Tel. 049. 800 5935

INDICE

1. Premesse.....................................................................................................................................2

2. Metodo di calcolo.........................................................................................................................4

3. Analisi dei carichi..........................................................................................................................5

4. Verifica resistenza al fuoco Arcarecci...........................................................................................6

5. Calcolo sollecitazioni Capriate......................................................................................................9

6. Verifica resistenza al fuoco Puntoni............................................................................................11

7. Verifica resistenza al fuoco Catena............................................................................................14

8. Verifica resistenza al fuoco Travi orditura secondaria.................................................................17

9. Verifica resistenza al fuoco Travi orditura primaria.....................................................................20

10. Conclusioni...............................................................................................................................23

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1. Premesse

La presente relazione tecnica si riferisce alla verifica di comportamento al fuoco degli elementi

costruttivi lignei presenti allo stato attuale nel fabbricato denominato “Ex Palestrina” adibito ad uso

dell'Istituto “Marco Belli”.

La verifica è stata eseguita secondo la metodologia di calcolo illustrata nelle norme UNI 9504 -

“Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di legno” e nel

rispetto delle seguenti normative:

– UNI 2853 - “Nomenclatura delle specie legnose e che vegetano spontanee in Italia”;

– UNI 3917 - “Nomenclatura commerciale dei legnami esotici d'importazione”;

– UNI 7677 - “Prove al fuoco – Termini e definizioni”;

– UNI 7678 - “Elementi costruttivi – Prove di resistenza al fuoco”;

– UNI 8198 - “Segati di conifere – Classificazione in base alla resistenza meccanica”;

– D.M. 14 gennaio 2008 - “Norme Tecniche per le Costruzioni”

La resistenza al fuoco è la capacità di una costruzione, di una parte di essa o di un elemento

costruttivo di mantenere per un tempo prefissato:

• la resistenza R: attitudine a conservare la resistenza meccanica sotto l'azione del fuoco;

• l'ermeticità E: attitudine a non lasciar passare, né produrre, se sottoposto all'azione del

fuoco su un lato, fiamme, vapori o gas caldi sul lato non esposto;

• l'isolamento termico I: attitudine a ridurre la trasmissione del calore.

Per quanto sopra:

• con il simbolo REI (seguito da un numero n) si identifica un elemento costruttivo che deve

conservare per un tempo determinato n la resistenza meccanica, la tenuta alle fiamme e ai

gas caldi, l'isolamento termico;

• con il simbolo RE (seguito da un numero n) si identifica un elemento costruttivo che deve

conservare per un tempo determinato n la resistenza meccanica e la tenuta alle fiamme e

ai gas caldi

• con il simbolo R (seguito da un numero n) si identifica un elemento costruttivo che deve

conservare per un tempo determinato n la resistenza meccanica.

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Il numero “n” indica la classe di resistenza al fuoco.

Le classi di resistenza al fuoco sono: 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240 e 360, ed esprimono il

tempo, in minuti primi, durante il quale la resistenza al fuoco deve essere garantita.

In questa sede sarà analizzata esclusivamente la resistenza meccanica R sotto l'azione del fuoco.

Per gli elementi portanti, la verifica di resistenza al fuoco viene eseguita controllando che la

resistenza meccanica venga mantenuta per il tempo corrispondente alla classe di resistenza al

fuoco della struttura.

Le dimensioni delle sezioni considerate nelle verifiche provengono da un rilievo in situ. Le travi

presentano sezioni diverse e non perfettamente rettangolari, caratteristica dovuta allo

smussamento variabile degli spigoli e all'artigianalità del manufatto edilizio. Di conseguenza sono

state analizzate le sezioni rettangolari con le dimensioni minime, considerando una media che

tiene conto dello smussamento degli spigoli.

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2. Metodo di calcolo

Si assume che:

– la carbonizzazione del legno sotto l'azione del fuoco proceda perpendicolarmente alle

superfici esposte dell'elemento a velocità costante e dipenda esclusivamente dalla specie

legnosa;

– il legno conservi inalterate le sue proprietà meccaniche nella parte non raggiunta dalla

carbonizzazione;

– la relazione tra tensioni e deformazioni sia lineare fino a rottura.

Sulla base di queste ipotesi, il calcolo della resistenza al fuoco si articola come segue:

– determinazione della velocità di penetrazione della carbonizzazione;

– determinazione della sezione efficace ridotta (cioè la sezione resistente calcolata tenendo

conto della riduzione dovuta alla carbonizzazione del legno);

– verifica della capacità portante allo Stato Limite ultimo di Collasso secondo il metodo

semiprobabilistico agli stati limite nella sezione efficace ridotta più sollecitata.

Per travi semplicemente appoggiate, la luce di calcolo è considerata pari alla distanza netta fra gli

appoggi più metà della lunghezza di appoggio fino a ciascuna testata.

Poichè tutti gli elementi strutturali analizzati sono in legno massiccio saranno utilizzati, come valori

di calcolo allo Stato Limite di Collasso, quelli riportati nelle norme UNI 9504:

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PROPRIETA' Legno massiccio

Resistenza a f lessione 160 daN/cmq

Resistenza a trazione parallela 100 daN/cmq

Resistenza a trazione perpendicolare 3 daN/cmq

Resistenza a compressione parallela 150 daN/cmq

Resistenza a compressione perpendicolare 55 daN/cmq

Resistenza a taglio 15 daN/cmq

Modulo di elasticità f lessionale 80000 daN/cmq

Modulo di elasticità tangenziale 5000 daN/cmq

Velocità di penetrazione della carbonizzazione 0,09 cm/min

3. Analisi dei carichi

Le azioni in base alle quali si esegue il calcolo della resistenza al fuoco sono rappresentate dalla

più gravosa delle combinazioni:

Fd = Gk + Q1k + 0,7 Q2kj

dove:

Fd è il valore dell'azione di calcolo;

Gk è il valore caratteristico delle azioni permanenti;

Q1k è il valore caratteristico delle azioni variabili di lunga durata;

Q2kj è il valore caratteristico di una delle seguenti azioni variabili di breve durata, con

j = 1 vento,

j = 2 neve,

j = 3 altre azioni rare.

Risulta ragionevole non tener conto delle azioni sismiche e di quelle di natura dinamica, poiché si

assume che non siano presenti durante l'incendio.

Carichi permanenti:

Peso proprio elementi lignei = 600 daN/mc

Sovraccarichi permanenti:

Morali in legno 8x8 / 30 cm = 600 x 0,08 x 0,08 / 0,3 = 12,80 daN/mq ≈ 15 daN/mq

Tavelle 30x15x3 cm = 1880 x (0,3 x 0,15 x 0,03) x (3,33 x 6,66) = 56,29 daN/mq ≈ 60 daN/mq

Polistirene espanso sinterizzato sp. 6 cm = 500 x 0,06 = 30 daN/mq

Manto di copertura in coppi = 70 daN/mq

Totale sovraccarichi permanenti = 15 + 60 + 30 + 70 = 175 daN/mq

Sovraccarichi variabili (neve):

μi = 0,8 per angolo di inclinazione falde 0° < α < 30°

qsk = 100 daN/mq per la provincia di Venezia

Ce = 1,1 per costruzione topograficamente riparata da edifici più alti

Ct = 1,0 in assenza di fenomeni di scioglimento per perdita di calore verso l'alto (copertura isolata)

q = μi x qsk x Ce x Ct = 0,8 x 100 x 1,1 x 1,0 = 88 daN/mq ≈ 90 daN/mq

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4. Verifica resistenza al fuoco Arcarecci

Dimensioni sezione minima: 13 x 13 cm

Interasse: 90 cm

Lunghezza: 2,50 m

Angolo pendenza falde: 19°

Peso proprio Arcarecci = 600 x 0,13 x 0,13 / 0,90 = 11,27 daN/mq ≈ 15 daN/mq

q (totale) = (15 + 175 + 0,7 x 90) x 0,90 = 227,70 daN/m

M = q x l2 / 8 = 227,70 x 2,502 / 8 = 177,89 daNm

Mx = M x sin α = 177,89 x sin 19° = 57,92 daNm

My = M x cos α = 177,89 x cos 19° = 168,20 daNm

T = q x l / 2 = 227,70 x 2,50 / 2 = 284,63 daN

Riduzione sezione R 15 = 0,09 cm/min x 15 min = 1,35 cm

Altezza sezione ridotta efficace = 13,00 – 1,35 = 11,65 cm

Base sezione ridotta efficace = 13,00 – 1,35 x 2 = 10,30 cm

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5. Calcolo sollecitazioni Capriate

Dimensioni sezione minima puntone: 16 x 20 cm

Dimensioni sezione minima catena: 16 x 20 cm

Interasse: 2,50 m

Luce: 5,80 m

Angolo pendenza falde: 19°

Tan α = 0,34 ≈ 1/3

Peso proprio puntone o catena = 600 x 0,16 x 0,20 = 19,20 daN/m ≈ 20 daN/m

Sovraccarico permanente = 175 daN/mq

Sovraccarico accidentale = 0,7 x 90 = 63 daN/mq ≈ 70 daN/mq

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6. Verifica resistenza al fuoco Puntoni

Dimensioni sezione minima puntone: 16 x 20 cm

N1 (compressione) = 4166 daN

M1 (flettente) = 268 daNm

T1 (verticale) = 343 daN

Riduzione sezione R 60 = 0,09 cm/min x 60 min = 5,40 cm

Altezza sezione ridotta efficace = 20,00 – 5,40 = 14,60 cm

Base sezione ridotta efficace = 16,00 – 5,40 x 2 = 5,20 cm

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7. Verifica resistenza al fuoco Catena

Dimensioni sezione minima catena: 16 x 20 cm

N2 (trazione) = 3867 daN

M2 (flettente) = 85 daNm

T2 (verticale) = 58 daN

Riduzione sezione R 60 = 0,09 cm/min x 60 min = 5,40 cm

Altezza sezione ridotta efficace = 20,00 – 5,40 x 2 = 9,20 cm

Base sezione ridotta efficace = 16,00 – 5,40 x 2 = 5,20 cm

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8. Verifica resistenza al fuoco Travi orditura secondaria

Dimensioni sezione minima: 17 x 20 cm

Interasse: 90 cm

Luce (in proiezione orizzontale): 4,70 m

Peso proprio Travi = 600 x 0,17 x 0,20 / 0,90 = 22,67 daN/mq ≈ 25 daN/mq

q (totale) = (25 + 175 + 0,7 x 90) x 0,90 = 236,70 daN/m

M = q x l2 / 8 = 236,70 x 4,702 / 8 = 653,59 daNm

T = q x l / 2 = 236,70 x 4,70 / 2 = 556,25 daN

Riduzione sezione R 30 = 0,09 cm/min x 30 min = 2,70 cm

Altezza sezione ridotta efficace = 20,00 – 2,70 = 17,30 cm

Base sezione ridotta efficace = 17,00 – 2,70 x 2 = 11,60 cm

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9. Verifica resistenza al fuoco Travi orditura primaria

Dimensioni sezione minima: 20 x 25 cm

Luce: 4,70 m

Peso proprio Travi = 600 x 0,20 x 0,25 = 30 daN/m

q (totale) = (25 + 175 + 0,7 x 90) x 4,70 / 2 + 30 = 648,05 daN/m

M = q x l2 / 8 = 648,05 x 4,702 / 8 = 1789,43 daNm

T = q x l / 2 = 648,05 x 4,70 / 2 = 1522,92 daN

Riduzione sezione R 20 = 0,09 cm/min x 20 min = 1,80 cm

Altezza sezione ridotta efficace = 25,00 – 1,80 x 2 = 21,40 cm

Base sezione ridotta efficace = 20,00 – 1,80 x 2 = 16,40 cm

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10. Conclusioni

Dal rilievo geometrico e dalle verifiche tecniche effettuate sul comportamento al fuoco di ogni

elemento allo stato attuale, sono emersi i seguenti risultati:

Portogruaro, lì 21 marzo 2013

Il tecnico,

Ing. Bonetto Enrico

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ELEMENTO COSTRUTTIVO LIGNEO Classe R

Arcarecci 15

Puntoni capriate 60

Catene capriate 60

Travi orditura secondaria 30

Travi orditura primaria 20