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Quante volte ti sei chiesto se quella trave è resistente al fuoco oppure no.
COSA SI INTENDE PER RESISTENZA AL FUOCO?
La RESISTENZA AL FUOCO viene classificata sulla base dei minuti, per esempio un elemento strutturale classificato REI 60 significa che può mantenere la propria capacità portante (R), la tenuta ai fumi (E) e l’isolamento termico (I) se sottoposto fino a 60 minuti all’incendio di normativa.
La valutazione della tenuta ai fumi (E) e dell’isolamento termico (I) ha senso solo per gli elementi di compartimentazione dell’incendio, quindi per elementi strutturali quali pareti e solai.
La resistenza al fuoco di un elemento strutturale può essere individuata attraverso delle prove di laboratorio, una verifica tabellare (D.M. 16/02/2007 -“Allegato D”) oppure eseguendo una verifica analitica.
Le prove di laboratorio sono normalmente utilizzate per elementi prodotti in serie secondo certe caratteristiche mentre la verifica tabellare è un po’ più generica ma è sempre limitata ai valori riportati nell’allegato “D” del Decreto ministeriale di febbraio 2007.
La verifica analitica al fuoco ha il vantaggio che si può eseguire su qualsiasi elemento strutturale una volta che sono noti i materiali di costruzione, la sezione geometrica, le sollecitazioni di verifica e i lati esposti al fuoco.
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QUALI SONO I PASSI PER ESEGUIRE UNA VERIFICA ANALITICA AL FUOCO?
I passi per eseguire una verifica analitica al fuoco sono i seguenti:
- mappatura termica della sezione dell’elemento con individuazione delle variazioni di temperatura al passare del tempo di esposizione all’incendio della trave;
- sulla base delle temperature raggiunte dai materiali, per ogni step temporale, si individuano le resistenze residue degli stessi a seguito del degrado subito dal calore;
- si eseguono le verifiche agli stati limite ultimo, per ogni step temporale, sulla base delle sollecitazioni ai quali è soggetto l’elemento strutturale e delle resistenze residue dei materiali. Quando si individua il passo in cui il coefficiente di sicurezza è minore di uno abbiamo trovato il tempo massimo di esposizione che permette di classificare l’elemento strutturale.
CONFRONTO TRA LA RESISTENZA AL FUOCO DI UNA TRAVE IN CEMENTO ARMATO E UNA IN ACCIAIO
In questo articolo affronterò la valutazione della capacità portante dell’elemento strutturale (R) determinata con una verifica analitica al fuoco, in particolare ho voluto confrontare la resistenza al fuoco di due travi progettate con materiali diversi: il cemento armato e l’acciaio.
La trave in cemento armato utilizzata per il confronto è la seguente:
- sezione 50×50 cm
- calcestruzzo C35/45
- acciaio per c.a. B450C
- armatura longitudinale 6Ø16 superiori e 7Ø18 inferiori
- staffe Ø8/13” a due braccia
- Il copriferro, inteso come distanza dall’asse delle armature longitudinali alla superficie esposta del pilastro, è pari a 50/52 mm (35 mm di copriferro strutturale+8 mm di staffa+7/9 mm asse Ø14/16)
- Esposizione al fuoco sul lato inferiore e sui due laterali
- lunghezza trave (vincolo di semplice appoggio) 624 cm netto
La trave in acciaio utilizzata per il confronto è la seguente:
- sezione HEB 240
- acciaio per carpenteria S235
- Esposizione al fuoco sul lato inferiore e sui due laterali
- lunghezza trave (vincolo di semplice appoggio) 624 cm netto
Entrambe le travi sono soggette allo stesso carico lineare:
- G1+G2 (da solaio) 800 daN/m
- Q 600 daN/m
La verifica a flessione, svolta con il software THERMOCAD della CONCRETE s.r.l., è stata eseguita nella sezione centrale di campata (momento massimo e taglio nullo).
Nelle seguenti immagini possiamo vedere le diverse variazioni di temperatura all’interno delle travi in cemento armato e in acciaio dopo 0, 10, 20, 60 e 120 minuti di esposizione al fuoco:
Trave in Cemento armato (50×50 cm)
Trave in acciaio (HEB240)
QUALE TRAVE E’ PIÙ’ RESISTENTE AL FUOCO? QUELLA IN ACCIAIO O QUELLA IN CEMENTO ARMATO?
Nella tabella seguente ho riassunto i risultati ottenuti:
Come si può vedere, e come ci si poteva aspettare, la trave in cemento armato ha una resistenza al fuoco molto maggiore di una trave in acciaio.
Concludendo una trave in cemento armato ben progettata e con adeguato copriferro può mantenere la propria capacità portante per un tempo idoneo all’impiego in aree soggette a prevenzione incendi mentre una trave in acciaio dovrà essere adeguatamente protetta per esempio con vernici ignifughe.
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