Come fare la resistenza al fuoco delle murature?

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Come fare la resistenza al fuoco delle murature?

La resistenza al fuoco delle pareti in muratura è un argomento molto delicato nel settore della sicurezza antincendio. Infatti, le pareti di murature evidenziano buoni comportamenti contro l’incendio sia in termini di resistenza al fuoco che di compartimentazione. Questo comportamento è dovuto, innanzitutto, alla natura non combustibile del materiale, ma anche alle caratteristiche meccaniche e termiche del materiale “muratura”.

Con particolare riferimento alle pareti in muratura, il metodo tabellare della resistenza al fuoco contiene il risultato di campagne sperimentali e di elaborazioni numeriche e si riferiscono alle tipologie costruttive e ai materiali di maggior impiego. Con specifico riferimento agli elementi in muratura, e possibile utilizzare tale metodo per le murature non portanti di blocchi, nello specifico:

La tabella precedente (Tabella S.2-37 del Codice di Prevenzione Incendi) riporta i valori minimi (mm) dello spessore s di murature di blocchi di laterizio (escluso l’intonaco) esposte su un lato, sufficienti a garantire i requisiti EI o EI-M per le classi indicate, con le seguenti limitazioni:

  1. altezza della parete fra i due solai o distanza fra due elementi di irrigidimento con equivalente funzione di vincolo dei solai non superiore a 4 m;
  2. per i requisiti EI, presenza di 10 mm di intonaco su ambedue le facce ovvero 20 mm sulla sola faccia esposta al fuoco
  3. per i requisiti EI-M, presenza di 10 mm di intonaco su ambedue le facce.

Con specifico riferimento alla resistenza al fuoco degli elementi in muratura, e possibile utilizzare tale metodo anche per le murature portanti di blocchi, nello specifico:

  • Murature portanti di blocchi;

La tabella precedente (S.2-41 del Codice di Prevenzione Incendi) riporta i valori minimi (mm) dello spessore s di murature portanti di blocchi (escluso l’intonaco) esposte su un lato, sufficienti a garantire i requisiti di resistenza al fuoco REI o REI-M per le classi indicate, con le seguenti limitazioni:

  1. rapporto h/s ≤ 20;
  2. per i requisiti REI:
    1. h ≤ 8 m (dove h e l’altezza della parete fra due solai o elementi di irrigidimento con equivalente funzione di vincolo dei solai);
  3. per i requisiti REI-M:
    1. h ≤ 4 m (dove h e l’altezza della parete fra due solai o elementi di irrigidimento con equivalente funzione di vincolo dei solai);
    2. presenza di 10 mm di intonaco su ambedue le facce.

Tale approccio richiede il rispetto di alcune condizioni geometriche. Tali limitazioni talvolta non consentono di applicare tale metodo per lo sviluppo delle verifiche di resistenza al fuoco per cui e necessario ricorrere al metodo delle prove o al metodo dei calcoli. Nel primo caso tratta si adottare la soluzione di protezione passiva più adatta alla riqualificazione della parete, mentre nel secondo caso e necessario ricorrere alle Norme Tecniche delle Costruzioni e all’Eurocodice 1996 parte 1-2.

I metodi di resistenza al fuoco che possono essere sviluppati con i calcoli sono di due tipi: quello semplificato e quello avanzato.

Il primo si basa sul determinare il profilo termico della sezione trasversale, con identificazione della sezione strutturalmente inefficace e della sezione residua, calcolando la capacità portante allo stato limite ultimo con la sezione residua (vedere figura seguente) e verificando che tale carico sia maggiore di quella richiesta con la relativa combinazione di azioni di carico in combinazione dei carichi di tipo “eccezionale”.

Allo stato limite per la verifica di resistenza al fuoco, il valore di progetto del carico verticale applicato a una parete o colonna deve essere inferiore o uguale al valore di progetto della resistenza verticale del muro o colonna tale che:

Il valore di progetto della resistenza verticale del muro o della colonna e dato da:

dove

A: superficie totale in muratura

Aϴ1 area della muratura fino a ϴ1;

Aϴ2 area della muratura fino a ϴ2;

ϴ1: temperatura fino alla quale puo essere utilizzata la resistenza al freddo della muratura;

ϴ2: temperatura al di sopra della quale il materiale non ha resistenza residua

NEd: Valore di progetto del carico verticale;

NRd, fiϴ2: valore di progetto della resistenza al fuoco

fdϴ1: resistenza alla compressione di progetto della muratura fino a ϴ1;

fdϴ2: resistenza di progetto della muratura a compressione tra ϴ1 e ϴ2 ° C, presa come cfd ϴ1

c: costante ottenuta da prove di deformazione a temperatura elevata (con pedici)

∅: fattore di riduzione della capacita al centro della parete ottenuto da 6.1.2.2. di EN 1996-1-1, tenendo conto inoltre dell'eccentricità eΔϴ.

eΔϴ: eccentricità dovuta alla variazione di temperatura nella muratura.

Il coefficiente di riduzione della resistenza Φ è strettamente dipendente dalla snellezza della muratura e dall’eccentricità di applicazione degli sforzi. L’influenza delle sollecitazioni sulla muratura viene rapportata ad una eccentricità etot di calcolo a cui assoggettare la parete soggetta a Sforzo Normale. L’eccentricità totale risente dei contributi dei carichi, delle tolleranze di costruzione, dei carichi orizzontali e del contributo del fuoco se applicato su una sola faccia. Le espressioni dei vari contributi della eccentricità etot assumono espressioni diverse nel caso si seguano le prescrizioni della NTC oppure quelle dell’Eurocodice 6.

In altre parole, la verifica semplificata prevede la suddivisione in tre parti della parete o colonna in muratura:

  • Una zona efficace con temperatura inferiore ai 100°C che non muta le sue caratteristiche resistenti rispetto alla condizione a 20°C;
  • Una zona degradata con temperatura compresa tra i 100°C ed i 600°C che vede mutate le sue caratteristiche meccaniche secondo il parametro “c” che l’Annesso Nazionale agli Eurocodici stima nel valore 0,0;
  • Una zona inefficace con temperatura superiore ai 600°C che vede azzerate le proprietà meccaniche.

La distribuzione della temperatura su una sezione di muratura e la temperatura alla quale la muratura diventa inefficace, in funzione del tempo di esposizione al fuoco, possono essere ottenute dai risultati delle prove o da una banca dati dei risultati delle prove. In assenza di risultati dei test o di un database, e possibile utilizzare la figura seguente limitatamente a muratura in laterizio con densità lorda 1.000 – 2.000 kg / m3.

Lo sviluppo del metodo analitico semplificato per la resistenza al fuoco fornisce spesso risposte confortanti sul comportamento delle pareti in murature e le classi di resistenti al fuoco e/o di compartimentazione sono sempre piuttosto elevate.

Spesso questo metodo consente di ottenere classi superiori a quelle definite con metodo tabellare, che evidentemente molto cautelativo.

Si vuole precisare che il metodo tabellare può essere utilizzato solo ed esclusivamente per le pareti in muratura e non per tutte le strutture composte da questo materiale, come nel caso degli archi e delle volte.

Per tali elementi e attualmente consentita solamente l’applicazione del metodo analitico.

Relativamente al metodo analitico avanzato si riporta rappresentazione grafica del risultato che può essere ottenuto solo con software di calcolo sulla resistenza al fuoco.

                             

La verifica con metodo analitico avanzato rappresenta la modalità più complessa per definire la classe di resistenza al fuoco di una parete in muratura ed il suo utilizzo deve essere considerato solo dove necessario.