Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-2: Azioni in generale - Azioni sulle strutture esposte al fuoco / Eurocode 1: - Actions on structures - Part 1-2: General actions - Actions on structures exposed to fire [EC 1991 Part 1 -2, UNI EN 1991-1-2:2004 ed.]

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UNIedil Strutture 2007.1

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NRIF AA020840 IDcompl

ITEM3

UNI EN 1991-1-2:2004 - 01-10-2004 - Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-2: Azioni in generale - Azioni sulle strutture esposte al fuoco

INGEGNERIA STRUTTURALE

NORMA TECNICA DATA

UNI EN 1991-1-2:2004 01/10/2004

AUTORI

INGEGNERIA STRUTTURALE

TITOLO

Eurocodice 1 - Azioni sulle strutture - Parte 1-2: Azioni in generale - Azioni sulle strutture esposte al fuoco Eurocode 1: - Actions on structures - Part 1-2: General actions - Actions on structures exposed to fire

SOMMARIO

La presente norma è la versione ufficiale della norma europea EN 1991-1-2 (edizione novembre 2002). La norma concerne le azioni termiche e meccaniche sulle strutture esposte al fuoco e considera gli effetti termici conseguenti ad azioni termiche nominali o definiti mediante modelli fisici di azione. I metodi di calcolo forniti sono applicabili agli edifici, con un carico di incendio commisurato all'edificio e alla sua destinazione d'uso.

TESTO DELLA NORMA CLASSIFICAZIONE ICS CLASSIFICAZIONE ARGOMENTO

13.220.50 91.010.30 91.080.01 AA10B0202

PARZIALMENTE SOSTITUITA GRADO DI COGENZA STATO DI VALIDITA' COLLEGAMENTI INTERNAZIONALI

In vigore EN 1991-1-2:2002

LINGUA

Italiano

PAGINE

45

PREZZO EURO

Non Soci 70,00 Euro - Soci 35,00 Euro

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Eurocodice 1 NORMA EUROPEA

Azioni sulle strutture Parte 1-2: Azioni in generale - Azioni sulle strutture esposte al fuoco

UNI EN 1991-1-2

OTTOBRE 2004 Eurocode 1

Versione italiana dell’agosto 2005

Actions on structures Part 1-2: General actions - Actions on structures exposed to fire La norma concerne le azioni termiche e meccaniche sulle strutture esposte al fuoco e considera gli effetti termici conseguenti ad azioni termiche nominali o definiti mediante modelli fisici di azione. I metodi di calcolo forniti sono applicabili agli edifici, con un carico di incendio commisurato all’edificio e alla sua destinazione d’uso.

TESTO ITALIANO

La presente norma è la versione ufficiale in lingua italiana della norma europea EN 1991-1-2 (edizione novembre 2002). La presente norma sostituisce la UNI ENV 1991-2-2:1997.

ICS UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione Via Battistotti Sassi, 11B 20133 Milano, Italia

13.220.50; 91.010.30; 91.080.01

© UNI Riproduzione vietata. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte del presente documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto dell’UNI. www.uni.com UNI EN 1991-1-2:2004

Pagina I

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PREMESSA NAZIONALE La presente norma costituisce il recepimento, in lingua italiana, della norma europea EN 1991-1-2 (edizione novembre 2002), che assume così lo status di norma nazionale italiana. La presente norma è stata elaborata sotto la competenza della Commissione Tecnica UNI Ingegneria strutturale La presente norma è stata ratificata dal Presidente dell'UNI, con delibera dell’8 aprile 2005

Le norme UNI sono elaborate cercando di tenere conto dei punti di vista di tutte le parti interessate e di conciliare ogni aspetto conflittuale, per rappresentare il reale stato dell’arte della materia ed il necessario grado di consenso. Chiunque ritenesse, a seguito dell’applicazione di questa norma, di poter fornire suggerimenti per un suo miglioramento o per un suo adeguamento ad uno stato dell’arte in evoluzione è pregato di inviare i propri contributi all’UNI, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, che li terrà in considerazione per l’eventuale revisione della norma stessa. Le norme UNI sono revisionate, quando necessario, con la pubblicazione di nuove edizioni o di aggiornamenti. È importante pertanto che gli utilizzatori delle stesse si accertino di essere in possesso dell’ultima edizione e degli eventuali aggiornamenti. Si invitano inoltre gli utilizzatori a verificare l’esistenza di norme UNI corrispondenti alle norme EN o ISO ove citate nei riferimenti normativi. UNI EN 1991-1-2:2004

© UNI

Pagina II

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EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM ICS

EN 1991-1-2 November 2002 Supersedes ENV 1991-2-2:1995

13.220.50; 91.010.30

English version

Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-2: General actions Actions on structures exposed to fire

Eurocode 1: Actions sur les structures au feu - Partie 1-2: Actions générales - Actions sur les structures exposées

Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke

This European Standard was approved by CEN on 1 September 2002. CEN members are bound to comply with the CEN/CENELEC Internal Regulations which stipulate the conditions for giving this European Standard the status of a national standard without any alteration. Up-to-date lists and bibliographical references concerning such national standards may be obtained on application to the Management Centre or to any CEN member. This European Standard exists in three official versions (English, French, German). A version in any other language made by translation under the responsibility of a CEN member into its own language and notified to the Management Centre has the same status as the official versions. CEN members are the national standards bodies of Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, Finland, France, Germany, Greece, Iceland, Ireland, Italy, Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Portugal, Spain, Sweden, Switzerland and United Kingdom.

EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG Management Centre: rue de Stassart, 36 B-1050 Brussels

© 2002 CEN

All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members.

Ref. No. EN 1991-1-2:2002 E

UNI EN 1991-1-2:2004

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Pagina III

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INDICE figura

1

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Procedimenti alternativi di progettazione.............................................................................................. 4

1.6

SEZIONE 1 GENERALITÀ 6 Scopo e campo di applicazione ........................................................................................................ 6 Riferimenti normativi ............................................................................................................................... 6 Ipotesi .............................................................................................................................................................. 6 Distinzione tra Principi e Regole di applicazione..................................................................... 6 Termini e definizioni................................................................................................................................. 7 Termini comuni utilizzati nelle parti "fuoco" degli Eurocodici ......................................................... 7 Termini speciali collegati alla progettazione in generale ................................................................. 8 Termini collegati con l'analisi termica .................................................................................................... 8 Termini correlati all'analisi di trasferimento del calore ..................................................................... 9 Simboli ......................................................................................................................................................... 10

2

SEZIONE 2

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

13 Generalità................................................................................................................................................... 13 Scenario d'incendio di progetto ...................................................................................................... 14 Incendio di progetto .............................................................................................................................. 14 Analisi della temperatura ................................................................................................................... 14 Analisi meccanica .................................................................................................................................. 14

1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4

3 3.1 3.2

PROCEDIMENTO PER LA PROGETTAZIONE STRUTTURALE IN CASO DI INCENDIO

SEZIONE 3 AZIONI TERMICHE PER L'ANALISI DELLA TEMPERATURA 15 Regole generali ....................................................................................................................................... 15 Curve temperatura - tempo nominali........................................................................................... 16 Curva temperatura - tempo normalizzata .......................................................................................... 16 Curva dell'incendio esterno .................................................................................................................... 16 Curva degli idrocarburi ............................................................................................................................. 16 Modelli di fuoco naturale .................................................................................................................... 17 Modelli di fuoco semplificati ................................................................................................................... 17 Generalità ..................................................................................................................................................... 17 Incendi contenuti nel compartimento .................................................................................................. 17 Incendio localizzato................................................................................................................................... 17 Modelli di fuoco avanzati ......................................................................................................................... 17

3.2.1 3.2.2 3.2.3

3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.2

4 4.1 4.2

SEZIONE 4 AZIONI MECCANICHE PER L'ANALISI STRUTTURALE 18 Generalità................................................................................................................................................... 18 Simultaneità delle azioni .................................................................................................................... 18 Azioni dal progetto a temperatura ordinaria ..................................................................................... 18 Azioni aggiuntive ........................................................................................................................................ 19 Regole di combinazione per le azioni ......................................................................................... 19 Regola generale ......................................................................................................................................... 19 Regole semplificate................................................................................................................................... 19 Livello di carico ........................................................................................................................................... 19

4.2.1 4.2.2

4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3

APPENDICE (informativa)

A

CURVE TEMPERATURA-TEMPO PARAMETRICHE

APPENDICE (informativa) B.1 B.2 B.3

B

AZIONI TERMICHE SU ELEMENTI ESTERNI - METODO DI CALCOLO SEMPLIFICATO 22 Scopo e campo di applicazione ..................................................................................................... 22 Condizioni d'utilizzo .............................................................................................................................. 22 Effetto del vento ...................................................................................................................................... 23 Modo di ventilazione ................................................................................................................................. 23

B.3.1

UNI EN 1991-1-2:2004

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Deflessione delle fiamme causata dal vento .................................................................................... 23

B.3.2 figura

B.1

figura

B.2

figura

B.3

figura

B.4

figura

B.5

B.4 B.4.1

B.4.2

B.5 APPENDICE (informativa)

C

Deflessione delle fiamme a causa del vento .................................................................................... 23 Caratteristiche di fiamme e fuoco ................................................................................................. 23 Condizioni di ventilazione naturale ...................................................................................................... 23 Dimensioni delle fiamme in condizioni di ventilazione naturale ................................................. 24 Deflessione della fiamma da un balcone ........................................................................................... 25 Ventilazione forzata .................................................................................................................................. 26 Dimensioni delle fiamme in condizioni di ventilazione forzata ................................................... 26 Deflessione di una fiamma da una tettoia ......................................................................................... 27 Fattori di configurazione generali .................................................................................................. 27

INCENDI LOCALIZZATI

29 29 30

figura

C.1

.........................................................................................................................................................................

figura

C.2

........................................................................................................................................................................

APPENDICE (informativa) D.1 D.2 D.3

D

APPENDICE (informativa) E.1

E

MODELLI DI FUOCO AVANZATI

31

Modelli a una zona ................................................................................................................................ 31 Modelli a due zone ............................................................................................................................... 32 Modelli di fluidodinamica computazionale ................................................................................ 32

prospetto E.1 prospetto E.2

E.2 E.2.1 E.2.2 E.2.3 E.2.4

CARICO D'INCENDIO SPECIFICO

33

Generalità................................................................................................................................................... 33 Fattori δ q1, δ q2 ......................................................................................................................................... 33 Fattori δ ni ..................................................................................................................................................... 34 Determinazione delle densità di carico d'incendio............................................................... 34 Generalità ..................................................................................................................................................... 34 Definizioni ..................................................................................................................................................... 34 Carico d’incendio protetto ....................................................................................................................... 35 Potere calorifico netto .............................................................................................................................. 35

prospetto E.3

Poteri calorifici netti H u [MJ/kg] di materiali combustibili per il calcolo dei carichi d'incendio ..................................................................................................................................................... 36 Classificazione dei carichi d’incendio per destinazione d’uso .................................................... 37

prospetto E.4

Densità di carico d'incendio q f,k [MJ/m2] per differenti destinazioni d'uso ............................ 37 Valutazione individuale delle densità di carico d’incendio ........................................................... 37

E.2.5 E.2.6

E.3 E.4 prospetto E.5

APPENDICE (informativa)

F

Comportamento della combustione ............................................................................................ 37 Velocità di rilascio di calore Q ......................................................................................................... 37 Velocità di crescita dell'incendio e RHR f per differenti destinazioni d'uso ............................ 38 TEMPO EQUIVALENTE DI ESPOSIZIONE AL FUOCO

39

prospetto

F.1

Fattore di correzione k c al fine di considerare i vari materiali (O è il fattore di apertura definito nell'appendice A) ........................................................................................................................ 39

prospetto

F.2

Fattore di conversione k b dipendenti dalle proprietà termiche dell'involucro ...................... 39

G

FATTORE DI CONFIGURAZIONE

APPENDICE (informativa) G.1 figura

G.1

prospetto G.1

G.2 G.3 figura

G.2

41

Generalità.................................................................................................................................................. 41 Trasferimento di calore per irraggiamento tra due aree di superficie infinitesima ............... 41 Limiti del fattore di configurazione Φ .................................................................................................. 41 Effetto di schermatura ........................................................................................................................ 42 Elementi esterni ...................................................................................................................................... 42 Inviluppo delle superfici riceventi.......................................................................................................... 42

UNI EN 1991-1-2:2004

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figura

G.3

Superficie ricevente in un piano parallelo a quello della superficie radiante ........................ 43

figura

G.4

Superficie ricevente perpendicolare al piano della superficie radiante ................................... 44

figura

G.5

Superficie ricevente in un piano posto ad un angolo θ rispetto alla superficie radiante.. 44

BIBLIOGRAFIA

UNI EN 1991-1-2:2004

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PREMESSA Il presente documento (EN 1991-1-2:2002) è stato elaborato dal Comitato Tecnico CEN/TC 250 "Eurocodici Strutturali", la cui segreteria è affidata al BSI. Il CEN/TC 250/SC 1 è responsabile per l'Eurocodice 1. Alla presente norma europea deve essere attribuito lo status di norma nazionale, o mediante pubblicazione di un testo identico o mediante notifica di adozione, entro maggio 2003, e le norme nazionali in contrasto devono essere ritirate entro dicembre 2009. Il presente documento sostituisce la ENV 1991-2-2:1995. Le appendici A, B, C, D, E, F sono informative. In conformità alle Regole Comuni CEN/CENELEC, gli enti nazionali di normazione dei seguenti Paesi sono tenuti a recepire la presente norma europea: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lussemburgo, Malta, Norvegia, Paesi Bassi, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera.

Cronistoria del programma degli Eurocodici Nel 1975, la Commissione delle Comunità Europee decise di attuare un programma di azioni nel settore delle costruzioni, sulla base dell'articolo 95 del Trattato. L'obiettivo del programma era l'eliminazione degli ostacoli tecnici al commercio e l'armonizzazione delle specifiche tecniche. Nell'ambito di tale programma di azioni, la Commissione prese l'iniziativa di stabilire un insieme di regole tecniche armonizzate per la progettazione delle opere di costruzione che, in una prima fase, sarebbe servito come alternativa rispetto ai regolamenti nazionali in vigore negli Stati Membri ed, alla fine, li avrebbe sostituiti. Per quindici anni, la Commissione, con l'aiuto di un Comitato Direttivo composto da Rappresentanti degli Stati Membri, ha provveduto allo sviluppo del programma degli Eurocodici, che ha portato alla stesura della prima generazione di codici Europei negli anni '80. Nel 1989, la Commissione e gli Stati Membri della UE e della EFTA decisero, in base ad un accordo1) tra la Commissione ed il CEN, di trasferire il compito della preparazione e della pubblicazione degli Eurocodici al CEN attraverso una serie di Mandati, con l'obiettivo di attribuire ad essi nel futuro lo status di Norme Europee (EN). Questa decisione lega de facto gli Eurocodici alle prescrizioni di tutte le Direttive del Consiglio e/o le Decisioni della Commissione relative alle norme Europee (per esempio, la Direttiva del Consiglio 89/106/EEC sui prodotti da costruzione - CPD - e le Direttive del Consiglio 93/37/EEC, 92/50/EEC e 89/440/EEC sui lavori e sui servizi pubblici e le analoghe Direttive EFTA predisposte con l'obiettivo di stabilire il mercato interno). Il programma degli Eurocodici Strutturali comprende le seguenti norme, generalmente composte da un certo numero di Parti: EN 1990 Eurocodice: Basis of Structural Design EN 1991 Eurocodice 1: Actions on structures prEN 1992 Eurocodice 2: Design of concrete structures prEN 1993 Eurocodice 3: Design of steel structures prEN 1994 Eurocodice 4: Design of composite steel and concrete structures prEN 1995 Eurocodice 5: Design of timber structures prEN 1996 Eurocodice 6: Design of masonry structures prEN 1997 Eurocodice 7: Geotechnical design prEN 1998 Eurocodice 8: Design of structures for earthquake resistance prEN 1999 Eurocodice 9: Design of aluminium structures Gli Eurocodici riconoscono la responsabilità delle autorità regolamentari in ogni Stato Membro ed hanno salvaguardato il loro diritto a determinare a livello nazionale valori correlati ad aspetti di sicurezza regolamentari, potendo essi variare da Stato a Stato. 1)

Accordo tra la Commissione delle Comunità Europee ed il Comitato Europeo di Normazione (CEN) concernente il lavoro sugli EUROCODICI relativi alla progettazione di edifici e di opere di ingegneria civile (BC/CEN/03/89).

UNI EN 1991-1-2:2005

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Status e campo di applicazione degli Eurocodici Gli Stati Membri della UE e della EFTA riconoscono che gli Eurocodici servono come documenti di riferimento per i seguenti scopi: -

come un mezzo per verificare la rispondenza degli edifici e delle opere di ingegneria civile ai requisiti essenziali della Direttiva del Consiglio 89/106/EEC, in particolare il Requisito Essenziale N° 1 - Resistenza meccanica e stabilità - ed il Requisito Essenziale N° 2 - Sicurezza in caso di incendio;

-

come una base per la redazione dei contratti relativi ai lavori di costruzione ed ai servizi di ingegneria correlati;

-

come un quadro di riferimento per definire specifiche tecniche armonizzate per i prodotti da costruzione (EN e ETA).

Gli Eurocodici, poiché riguardano le opere di costruzione stesse, sono in relazione diretta con i Documenti Interpretativi2) a cui si fa riferimento nell'Articolo 12 della CPD, sebbene siano di natura differente rispetto alle norme armonizzate di prodotto3). Pertanto, gli aspetti tecnici che scaturiscono dal lavoro degli Eurocodici devono essere presi in adeguata considerazione dai Comitati Tecnici CEN e/o dai Gruppi di Lavoro EOTA che lavorano sulle norme di prodotto, nell'intento di ottenere una piena compatibilità di queste specifiche tecniche con gli Eurocodici. Gli Eurocodici forniscono regole comuni per la progettazione strutturale, di uso corrente, nella progettazione di strutture, nel loro complesso, e di componenti strutturali, di tipologia tradizionale o innovativa. Forme di costruzione o condizioni di progetto inusuali non sono trattate in modo specifico; per tali casi è richiesto dal progettista il contributo aggiuntivo da parte di esperti.

Norme Nazionali che implementano gli Eurocodici Le Norme Nazionali che implementano gli Eurocodici contengono il testo completo dell'Eurocodice (comprese tutte le appendici), così come pubblicato dal CEN, il quale può essere preceduto da una copertina Nazionale e da una premessa Nazionale, e può essere seguito da una appendice Nazionale. L'appendice Nazionale può contenere solo informazioni su quei parametri, noti come Parametri Determinati a livello Nazionale, che in ogni Eurocodice sono lasciati aperti ad una scelta a livello Nazionale, da impiegarsi nella progettazione degli edifici e delle opere di ingegneria civile da realizzarsi nella singola nazione, cioè: -

valori e/o classi per i quali nell'Eurocodice sono fornite alternative;

-

valori da impiegare, per i quali nell'Eurocodice è fornito solo un simbolo;

-

dati specifici della singola nazione (geografici, climatici, ecc.), per esempio, la mappa della neve;

-

la procedura da impiegare quando nell'Eurocodice ne sono proposte diverse in alternativa.

Essa può anche contenere:

2) 3)

-

decisioni riguardanti l'applicazione delle appendici informative;

-

riferimenti ad informazioni complementari non contraddittorie che aiutino l'utente ad applicare l'Eurocodice.

Secondo l'Art. 3.3 della CPD, i requisiti essenziali (ER) sono precisati in documenti interpretativi destinati a stabilire i collegamenti necessari tra i requisiti essenziali ed i mandati per le norme armonizzate EN e ETAG/ETA. Secondo l'Art. 12 della CPD, i documenti interpretativi devono: a) precisare i requisiti essenziali armonizzando la terminologia e i concetti tecnici di base, ed indicando classi o livelli per ciascun requisito ove necessario; b) indicare metodi per correlare queste classi o livelli di requisiti alle specifiche tecniche, per esempio metodi di calcolo e di verifica, regole tecniche per la progettazione, ecc. c) servire come riferimento per stabilire norme armonizzate e orientamenti per i benestari tecnici europei. Gli Eurocodici, de facto, giocano un ruolo simile nel campo dell'ER 1 e di una parte dell'ER 2.

UNI EN 1991-1-2:2005

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Collegamenti tra gli Eurocodici e le specifiche tecniche armonizzate (EN e ETA) relative ai prodotti Sussiste la necessità di coerenza tra le specifiche tecniche armonizzate per i prodotti da costruzione e le regole tecniche per le opere4). Inoltre tutte le informazioni che accompagnano la marcatura CE dei prodotti da costruzione che fanno riferimento agli Eurocodici devono menzionare chiaramente quali Parametri Determinati a livello Nazionale sono stati presi in conto.

Informazioni aggiuntive specifiche alla EN 1991-1-2 La EN 1991-1-2 descrive le azioni termiche e meccaniche per la progettazione strutturale di edifici soggetti ad incendio, compresi i fattori elencati qui di seguito.

Requisiti di sicurezza La EN 1991-1-2 è predisposta per committenti (per esempio per la formulazione di loro specifici requisiti), progettisti, imprese e relative autorità. Gli obiettivi generali della protezione dal fuoco tendono a limitare il rischio per l'individuo, la società, le proprietà vicine e, ove richiesto, l'ambiente o la proprietà direttamente colpita dall'incendio. La direttiva 89/106/EEC relativa ai prodotti da costruzione fornisce i seguenti requisiti essenziali per la limitazione del rischio d'incendio: "La costruzione deve essere progettata e costruita in modo tale che, nel caso dello scoppio di un incendio: -

la resistenza ai carichi della struttura possa essere assicurata per uno specifico periodo di tempo,

-

la generazione e la diffusione di fiamme e fumo nella costruzione siano limitati,

-

la trasmissione dell'incendio a costruzioni vicine sia limitato,

-

gli occupanti possano lasciare la costruzione o essere soccorsi con mezzi appropriati,

-

la sicurezza delle squadre di soccorso sia presa in adeguata considerazione."

Con riferimento al Documento Interpretativo n° 2 "Sicurezza in caso d'incendio"5), il requisito essenziale può essere soddisfatto seguendo diverse possibili strategie per la sicurezza in caso d'incendio prevalenti negli Stati membri, come gli scenari per l'incendio convenzionale (incendi nominali) o per l'incendio naturale (incendi parametrici), definendo misure per la protezione attiva o passiva dal fuoco. Le parti degli eurocodici strutturali relative al fuoco prendono in esame aspetti specifici della protezione passiva al fuoco in termini di progettazione di elementi strutturali o strutture complete nei confronti di una adeguata resistenza ai carichi e della limitazione della diffusione dell'incendio, ove rilevante. Le funzioni richieste e i livelli di prestazione possono essere specificati in relazione a classificazioni di resistenza al fuoco nominali (incendio normalizzato), in generale fornite nei regolamenti antincendio nazionali, oppure qualora consentito da questi ultimi, ricorrendo all'ingegneria della sicurezza contro l'incendio per valutare le misure di protezione attive e passive. Per esempio, prescrizioni complementari riguardanti: -

la possibile installazione e manutenzione di sistemi di sprinkler,

-

le condizioni fissate per l'utilizzo di edifici e zone compartimentate al fuoco,

-

l'uso di materiali isolanti e di rivestimento approvati, inclusa la loro manutenzione,

non sono fornite nel presente documento poiché esse sono soggette a specificazione da parte dell'autorità nazionale competente.

4) 5)

Vedere l'Art. 3.3 e l'Art. 12 del CPD, così come 4.2, 4.3.1, 4.3.2 e 5.2 dell'ID 1. Vedere i punti 2.2, 3.2(4) e 4.2.3.3 dell'ID n° 2.

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Valori numerici per coefficienti parziali e altri elementi di affidabilità sono forniti sotto forma di valori raccomandati che garantiscono un livello di sicurezza ammissibile. Essi sono stati scelti ipotizzando che sia stato realizzato un livello appropriato di qualità di esecuzione dei lavori e di gestione della qualità.

Procedimenti di progettazione Un procedimento analitico completo di progettazione di strutture resistenti al fuoco considera il comportamento del sistema strutturale a temperatura elevata, il potenziale flusso di calore a cui la struttura è esposta e il benefico effetto dei sistemi di protezione attiva e passiva; sono inoltre considerate le incertezze associate a tali aspetti e l'importanza della struttura (in termini di conseguenze del collasso). Attualmente, è possibile eseguire un procedimento di calcolo per determinare una prestazione adeguata, che comprende alcuni se non tutti, i parametri previsti, e per dimostrare che la struttura o i suoi componenti forniscono una prestazione soddisfacente in un incendio reale di un edificio. Tuttavia, laddove la procedura è basata sull’incendio nominale (normalizzato), il sistema di classificazione, che richiama particolari periodi di resistenza al fuoco, considera (sebbene in modo non esplicito) le prestazioni e le incertezze sopra descritte. L’applicazione della presente Parte 1-2 è di seguito illustrata. L’approccio prescrittivo e l’approccio su base prestazionale sono identificati. L’approccio prescrittivo utilizza l’incendio nominale per generare le azioni termiche. L’approccio su base prestazionale, utilizzando l’ingegneria di sicurezza contro l’incendio, si riferisce alle azioni termiche basate su parametri fisici e chimici. figura

1

Procedimenti alternativi di progettazione

UNI EN 1991-1-2:2005

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Supporti per la progettazione È prevedibile che supporti per la progettazione basati sui modelli di calcolo forniti nella EN 1991-1-2 siano predisposti da organizzazioni esterne interessate al tema. Il testo base della EN 1991-1-2 contiene gran parte dei concetti principali e delle regole necessarie per la descrizione delle azioni termiche e meccaniche sulle strutture.

Appendice Nazionale per la norma EN 1991-1-2 La presente norma fornisce procedure alternative, valori e raccomandazioni per classi, con note che indicano dove possono essere applicate scelte a livello nazionale. Di conseguenza la Norma Nazionale che implementa la EN 1991-1-2 dovrebbe avere una appendice nazionale contenente tutti i Parametri Determinati a livello Nazionale da impiegare nel progetto degli edifici e delle opere di ingegneria civile da realizzarsi nella nazione interessata. Una scelta a livello nazionale è permessa nella EN 1991-1-2 attraverso: -

2.4(4)

-

3.1(10)

-

3.3.1.1(1)

-

3.3.1.2(1)

-

3.3.1.2(2)

-

3.3.1.3(1)

-

3.3.2(1)

-

3.3.2(2)

-

4.2.2(2)

-

4.3.1(2)

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1

SEZIONE 1: GENERALITÀ

1.1

Scopo e campo di applicazione

1.2

(1)

I metodi di calcolo forniti nella presente parte 1-2 della EN 1991 sono applicabili agli edifici, con un carico d'incendio commisurato all'edificio ed alla sua utilizzazione.

(2)

La presente parte 1-2 della EN 1991 concerne le azioni termiche e meccaniche sulle strutture esposte all'incendio. Il suo utilizzo è previsto in connessione con le parti relative alla progettazione in caso d'incendio dal prEN 1992 al prEN 1996 e prEN 1999, che forniscono le regole per progettare strutture resistenti al fuoco.

(3)

La presente parte 1-2 della EN 1991 contiene le azioni termiche con riferimento alle azioni termiche nominali o definite mediante modelli fisici d'azione. Dati ulteriori e modelli fisici aggiuntivi per la definizione di azioni termiche sono forniti nelle appendici.

(4)

La presente parte 1-2 della EN 1991 fornisce i principi generali e le regole di applicazione relative ad azioni termiche e meccaniche da impiegarsi in accordo con la EN 1990, EN 1991-1-1, EN 1991-1-3 e EN 1991-1-4.

(5)

La valutazione del danno di una struttura in conseguenza di un incendio non è trattata dal presente documento.

Riferimenti normativi (1)P La presente norma europea rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e sono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presente norma europea come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti). Nota

Le seguenti norme europee che sono pubblicate o in preparazione sono citate nei punti normativi: prEN 13501-2 EN 1990:2002 EN 1991 prEN 1991 prEN 1991 prEN 1992 prEN 1993 prEN 1994 prEN 1995 prEN 1996 prEN 1999

1.3

Fire classification of construction products and building elements - Classification using data from fire resistance tests, excluding ventilation services Eurocode: Basis of structural design Eurocode 1: Actions on structures - General actions - Densities, self-weight and imposed loads Eurocode 1: Actions on structures - General actions - Snow loads Eurocode 1: Actions on structures - General actions - Wind loads Eurocode 2: Design of concrete structures Eurocode 3: Design of steel structures Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures Eurocode 5: Design of timber structures Eurocode 6: Design of masonry structures Eurocode 9: Design of aluminium structures

Ipotesi (1)P In aggiunta alle ipotesi generali di cui alla EN 1990, si applicano le seguenti ipotesi:

1.4

-

qualsiasi sistema di protezione attiva o passiva considerato nella progettazione è soggetto ad adeguata manutenzione,

-

la scelta dei pertinenti scenari d'incendio di progetto è condotta da appropriato personale qualificato e dotato di esperienza; in alternativa può essere definita nei regolamenti nazionali pertinenti.

Distinzione tra Principi e Regole di applicazione (1)

Si applicano le regole fornite nella EN 1990:2002, punto 1.4.

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1.5

Termini e definizioni (1)P Ai fini della presente norma europea si applicano i termini e le definizioni forniti nella EN 1990:2002, punto 1.5, e i seguenti:

1.5.1

Termini comuni utilizzati nelle parti "fuoco" degli Eurocodici

1.5.1.1

tempo equivalente di esposizione al fuoco: Tempo di esposizione alla curva temperatura-tempo dell'incendio normalizzata che si suppone produca lo stesso effetto di riscaldamento di un incendio reale in un compartimento.

1.5.1.2

elemento esterno: Elemento strutturale posizionato al di fuori dell'edificio che è a rischio di esposizione al fuoco dalle aperture presenti nell'involucro dell'edificio.

1.5.1.3

compartimento antincendio: Spazio all'interno di un edificio che si estende su uno o più piani che è racchiuso da elementi di separazione tali che la diffusione del fuoco al di là del compartimento è impedita per tutti il periodo di esposizione al fuoco considerato.

1.5.1.4

resistenza al fuoco: Capacità di una struttura, di una sua parte o di un elemento di soddisfare le funzioni richieste (funzione portante e/o di separazione al fuoco) per uno specificato livello e tempo di esposizione al fuoco.

1.5.1.5

incendio generalizzato: Stato di coinvolgimento completo di tutto il materiale combustibile all'interno di uno specifico spazio.

1.5.1.6

analisi strutturale globale (in caso d'incendio): Analisi strutturale dell'intera struttura quando l'intera struttura o parte di essa sono esposte all'incendio. Azioni indirette conseguenti al fuoco sono considerate nell'intera struttura.

1.5.1.7

azioni indirette del fuoco: Azioni interne e momenti causati dall'espansione termica.

1.5.1.8

tenuta (E): Caratteristica degli elementi di separazione di parti di edificio esposti al fuoco da un lato soltanto, che sono in grado d'impedire la propagazione di fiamme sulla faccia non esposta e il passaggio di fiamme e gas di combustione al di là della separazione.

1.5.1.9

isolamento (I): Caratteristica degli elementi di separazione di parti di edificio esposti al fuoco da un lato soltanto, che sono in grado limitare l'innalzamento della temperatura nella faccia non esposta al di sotto di un prefissato livello.

1.5.1.10

funzione di stabilità (R): Capacità di un elemento strutturale di sopportare sollecitazioni per la durata d'incendio considerata, in accordo a prestabiliti criteri di resistenza.

1.5.1.11

elemento: Parte unitaria di una struttura (semplice come trave, colonna; composta come una parete nervata o una struttura reticolare) considerato isolato e con appropriate condizioni al contorno.

1.5.1.12

analisi di un elemento (in caso d'incendio): Analisi termica e meccanica di un elemento strutturale esposto al fuoco nella quale l'elemento è supposto isolato e con le appropriate condizioni al contorno. Azioni indirette del fuoco non sono considerate, eccetto quelle relative a gradienti termici.

1.5.1.13

progettazione alla temperatura ordinaria: Progettazione allo stato limite ultimo per la temperatura ambiente in accordo alle parti 1-1 dei prEN da prEN 1992 a prEN 1996 o prEN 1999.

1.5.1.14

funzione di separazione: Capacità di un elemento di separazione di prevenire la diffusione del fuoco (per esempio, passaggio di fiamme o gas di combustione, vedere integrità) o l'accensione al di là della superficie esposta (vedere isolamento), nel corso dell'incendio di progetto.

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1.5.1.15

elemento di separazione: Elemento portante o non portante (per esempio parete) formante parte della superficie di confine di un compartimento antincendio.

1.5.1.16

resistenza al fuoco normalizzata: Capacità di una struttura o di una sua parte (generalmente solo elementi) di soddisfare alle funzioni richieste (funzione portante e/o di separazione) per il riscaldamento conseguente all'esposizione alla curva temperatura-tempo normalizzata per una prefissata combinazione di carico e per un prefissato periodo di tempo.

1.5.1.17

elementi strutturali: Elementi portanti di una struttura, compresi i controventi.

1.5.1.18

analisi termica: Procedimento per la determinazione dell'evoluzione della temperatura negli elementi sulla base delle azioni termiche (flusso termico netto) e delle proprietà termiche dei materiali costituenti gli elementi e le protezioni superficiali, ove pertinente.

1.5.1.19

azioni termiche: Azioni sulle strutture descritte dal flusso termico netto negli elementi.

1.5.2

Termini speciali collegati alla progettazione in generale

1.5.2.1

modello avanzato di fuoco: Incendio di progetto basato sui principi di conservazione della massa e dell'energia.

1.5.2.2

modello di analisi fluidodinamica computazionale: Modello di fuoco in grado di risolvere numericamente il sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali fornendo in tutti i punti del compartimento i valori delle variabili termodinamiche e aerodinamiche.

1.5.2.3

parete taglia fuoco: Elemento di separazione a parete tra due spazi (per esempio due edifici) che è progettato per la resistenza al fuoco e la stabilità strutturale, includendo eventualmente la resistenza a pressioni orizzontali, di modo che in caso d'incendio con collasso della struttura da un lato della parete, sia evitato l'innesco dell'incendio al di là della parete.

1.5.2.4

modello a una zona: Modello di fuoco nel quale si assume una temperatura uniforme del gas contenuto nel compartimento.

1.5.2.5

modello semplice di fuoco: Incendio di progetto basato su un limitato campo di applicazione di specifici parametri fisici.

1.5.2.6

modello a due zone: Modello di fuoco in cui sono definite differenti zone nel compartimento: lo strato superiore, lo stato inferiore, il fuoco e il suo pennacchio, il gas di contorno e le pareti esterne. Nello strato superiore si assume una temperatura uniforme del gas.

1.5.3

Termini collegati con l'analisi termica

1.5.3.1

fattore di combustione: Il fattore di combustione rappresenta l'efficienza del processo di combustione, e varia tra 1 per combustione completa, fino a 0 per combustione totalmente inibita.

1.5.3.2

incendio di progetto: Sviluppo di incendio prefissato, assunto come dato di progetto.

1.5.3.3

carico d'incendio specifico di progetto: Carico d'incendio specifico considerato per la determinazione delle azioni termiche nel progetto in caso d'incendio; il valore tiene conto delle incertezze di definizione.

1.5.3.4

scenario d'incendio di progetto: Scenario d'incendio specifico, sul quale viene sviluppata un'analisi.

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1.5.3.5

curva d'incendio esterno: Curva temperatura - tempo nominale caratteristica per la superficie di pareti esterne di separazione che possono essere esposte al fuoco da differenti parti della facciata, cioè direttamente dall'interno del compartimento considerato, o da compartimenti situati sotto o lateralmente alla parete esterna considerata.

1.5.3.6

rischio d'attivazione dell'incendio: Parametro che tiene in conto la probabilità di accensione in funzione dell'area del compartimento e del tipo di utilizzo.

1.5.3.7

carico d'incendio specifico: Carico d'incendio per unità d'area qf o qt rispettivamente riferito all'area in pianta o definito in funzione della superficie complessiva del compartimento incluse le aperture.

1.5.3.8

carico d'incendio: Somma di tutte le energie termiche che sono rilasciate dalla combustione di tutti i materiali combustibili contenuti in un dato spazio (contenuto dell'edificio e suoi elementi costruttivi).

1.5.3.9

scenario d'incendio: Descrizione qualitativa dell'evoluzione di un incendio nel tempo che definisce i fenomeni chiave che caratterizzano l'incendio e lo differenziano da altri possibili tipi d'incendio. Elementi descrittivi tipici sono i processi d'innesco e di crescita delle fiamme, lo stadio di completo sviluppo, la fase di estinzione, l'ambiente costruito e i sistemi che hanno effetto sul corso dell'incendio.

1.5.3.10

accensione (flash-over): Sviluppo di fiamma simultaneo da tutti i carichi d'incendio presenti in un compartimento.

1.5.3.11

curva d'incendio degli idrocarburi: Curva temperatura - tempo nominale che rappresenta l'effetto della combustione di idrocarburi.

1.5.3.12

fuoco localizzato: Fuoco che coinvolge solo una limitata zona del carico d'incendio del compartimento.

1.5.3.13

fattore d'apertura: Fattore che rappresenta l'ammontare della ventilazione in funzione dell'area delle aperture presenti nelle pareti del compartimento, dell'altezza di queste aperture, e della superficie totale del compartimento.

1.5.3.14

velocità di rilascio di calore: Calore (energia) rilasciato da un materiale combustibile in funzione del tempo.

1.5.3.15

curva temperatura - tempo normalizzata: Curva nominale definita nel prEN 13501-2 che rappresenta il modello di un incendio generalizzato all'interno di un compartimento.

1.5.3.16

curve temperatura - tempo: Temperatura del gas nell'intorno della superficie degli elementi in funzione del tempo. Le curve possono essere: -

nominali: curve convenzionali adottate per la classificazione o la verifica della resistenza al fuoco, per esempio la curva temperatura - tempo normalizzata, la curva per incendio esterno, la curva relativa agli idrocarburi;

-

parametriche: curve determinate in base a modelli di fuoco e agli specifici parametri fisici che definiscono le variabili di stato all'interno del compartimento.

1.5.4

Termini correlati all'analisi di trasferimento del calore

1.5.4.1

fattore di configurazione: Il fattore di configurazione del trasferimento di calore per irraggiamento dalla superficie A alla superficie B è definito come la frazione dell'energia irradiata diffusamente che lascia la superficie A e incide sulla superficie B.

1.5.4.2

coefficiente di trasferimento di calore per convezione: Il flusso termico per convezione attorno all'elemento è legato alla differenza tra la temperatura superficiale dell'elemento e quella del gas a contatto con esso.

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1.5.4.3

emissività: È uguale al fattore di assorbimento di una superficie, cioè al rapporto tra il calore assorbito per irraggiamento da una data superficie e quello assorbito dalla superficie di corpo nero.

1.5.4.4

flusso termico netto: Energia per unità di tempo e di area assorbita completamente dagli elementi.

1.6

Simboli (1)P Ai fini della presente parte 1-2 si applicano i seguenti simboli:

Lettere latine maiuscole A

area del compartimento antincendio

A ind,d valore di progetto delle azioni indirette causate dal fuoco Af

area in pianta del compartimento antincendio

Afi

area dell'incendio

Ah

area delle aperture orizzontali nelle coperture del compartimento antincendio

A h,v

area totale delle aperture nel compartimento (Ah,v = Ah + Av)

Aj

area della superficie j-esima del compartimento, escluse le aperture

At

area totale del compartimento (pareti, pavimento e soffitto, incluse le aperture)

Av

area totale delle aperture verticali su tutte le pareti (Av =

A v,i

area della finestra i-esima

Ci

coefficiente di protezione della faccia i-esima dell'elemento

D

lunghezza del compartimento antincendio, diametro della fiamma

Ed

valore di progetto degli effetti di riferimento delle azioni comprese nella combinazione fondamentale di carico secondo la EN 1990

Efi,d

valore costante di progetto degli effetti delle azioni in situazione d'incendio

Efi,d,t

valore di progetto degli effetti di riferimento delle azioni in situazione d'incendio al tempo t

Eg

energia interna del gas

H

distanza tra la sorgente della fiamma e il soffitto

Hu

potere calorifico netto tenuto conto dell'umidità

Hu0

potere calorifico netto del materiale secco

Hui

potere calorifico netto del materiale i-esimo

Lc

lunghezza del nocciolo

Lf

altezza della fiamma lungo l'asse

LH

proiezione orizzontale della fiamma (dalla facciata)

Lh

dimensione orizzontale della fiamma

LL

altezza della fiamma (a partire dal bordo superiore della finestra)

Lx

lunghezza del segmento che collega la finestra con il punto attuale di calcolo

Mk,i

quantità del materiale combustibile i-esimo

O

fattore d'apertura del compartimento (O = A v h eq ⁄ A t )

O lim

fattore di apertura ridotto per il caso di incendio controllato dal combustibile

Pint

pressione interna

Q

velocità di rilascio di calore del fuoco

Qc

parte convettiva della velocità di rilascio di calore Q

Q fi,k

carico d'incendio caratteristico

Q fi,k,i

carico d'incendio caratteristico del materiale i-esimo

Q

* D

∑ Av,i ) i

coefficiente di rilascio di calore legato al diametro D dell'incendio locale

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Q

* H

coefficiente di rilascio di calore legato all'altezza H del compartimento antincendio

Q k,1

azione caratteristica variabile primaria

Qmax

massima velocità di rilascio di calore

Q in

velocità di rilascio di calore entrante attraverso le aperture per mezzo del flusso di gas

Qout

velocità di rilascio di calore persa attraverso le aperture a causa del flusso di gas

Qrad

velocità di rilascio di calore persa attraverso le aperture a causa dell'irraggiamento

Qwall

velocità di rilascio di calore persa per irraggiamento e convezione dalle superfici del compartimento antincendio

R

costante dei gas ideali (= 287 [J/kgK])

Rd

valore di progetto della resistenza dell'elemento a temperatura ordinaria

Rfi,d,t

valore di progetto della resistenza dell'elemento in situazione d'incendio al tempo t

RHR f massima velocità di rilascio di calore per metro quadrato T

temperatura [K]

Tamb

temperatura ambiente [K]

T0

temperatura iniziale (= 293 [K])

Tf

temperatura del compartimento antincendio [K]

Tg

temperatura dei gas [K]

Tw

temperatura della fiamma in prossimità della finestra [K]

Tz

temperatura della fiamma lungo l'asse [K]

W

larghezza della parete contenente finestre (W1 e W2)

W1

larghezza della parete 1 contenente la finestra di area massima

W2

larghezza della parete del compartimento antincendio ortogonale alla parete W1

Wa

proiezione orizzontale di un balcone o di una tettoia

Wc

larghezza del nocciolo

Lettere latine minuscole ( ρc λ ) )

b

capacità di assorbimento termico per l'intero compartimento (b =

bi

capacità di assorbimento termico dello strato i-esimo di una superficie del compartimento

bj

capacità di assorbimento termico di una superficie j-esima del compartimento

c

calore specifico

deq

caratteristica geometrica di un elemento strutturale esterno (diametro o lato)

df

spessore della fiamma

di

dimensione della sezione trasversale della faccia i-esima dell'elemento

g

accelerazione di gravità

heq

media pesata delle altezze delle finestre su tutte le pareti ⎛ h eq = ⎛ ∑ ( A v,i h i )⎞ ⁄ A v⎞ ⎝ ⎝ ⎠ ⎠ i altezza della finestra i-esima

hi h˙ h˙ net h˙

net,c

flusso termico dell'area di superficie unitaria flusso termico netto dell'area di superficie unitaria flusso termico netto dell'area di superficie unitaria per convezione

h˙ net,r flusso termico netto dell'area di superficie unitaria per irraggiamento h˙ tot flusso termico totale dell'area di superficie unitaria h˙ flusso termico dell'area di superficie unitaria dovuto al fuoco i-esimo i

k

fattore di correzione

kb

fattore di conversione

kc

fattore di correzione

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m m˙

massa, fattore di combustione velocità di massa

m˙ in velocità di massa del gas entrante attraverso le aperture m˙ out velocità di massa del gas uscente attraverso le aperture m˙ fi velocità di generazione dei prodotti di pirolisi qf

carico d'incendio unitario relativo all'area in pianta Af

q f,d

carico d'incendio specifico di progetto relativo all'area in pianta Af

q f,k

carico d'incendio specifico caratteristico relativo all'area Af

qt

carico d'incendio unitario relativo all'area At

q t,d

carico d'incendio specifico di progetto relativo all'area At

q t,k

carico d'incendio specifico caratteristico relativo all'area At

r

distanza orizzontale tra l'asse verticale della fiamma e il punto del soffitto dove viene calcolato il flusso termico

si

spessore dello strato i-esimo

s lim

spessore limite

t

tempo

t e,d

tempo equivalente di esposizione al fuoco

t fi,d

resistenza al fuoco di progetto (proprietà di elemento o di struttura)

t fi,requ tempo richiesto di resistenza al fuoco t lim

tempo di raggiungimento della massima temperatura nel gas in caso di incendio controllato dal combustibile

tmax

tempo di raggiungimento della massima temperatura nel gas

tα

coefficiente di velocità di crescita del fuoco

u

velocità del vento, contenuto d'umidità

wi

larghezza della finestra i-esima

wt

somma delle larghezze delle finestre su tutte le pareti (wt = Σwi); fattore di ventilazione riferito a At

wf

larghezza della fiamma; fattore di ventilazione

y

parametro, coefficiente

z

altezza

z0

origine virtuale per l'altezza z

z'

posizione verticale della sorgente di calore virtuale

Lettere greche maiuscole Φ

fattore di configurazione

Φf

fattore di configurazione generale per un elemento nel caso di trasferimento di calore per irraggiamento da un'apertura

Φf,i

fattore di configurazione della faccia i-esima di un elemento per una data apertura

Φz

fattore di configurazione generale di un elemento per trasferimento di calore per irraggiamento da una fiamma

Φz,i

fattore di configurazione della faccia i-esima di un elemento per una data fiamma

Γ

funzione del fattore di tempo del fattore di apertura O e dell'assorbimento termico b

Γlim

funzione del fattore di tempo del fattore di apertura Olim e dell'assorbimento termico b

Θ

temperatura [°C]; Θ [°C] = T [K] − 273

Θcr,d

valore di progetto della temperatura critica del materiale [°C]

Θd

valore di progetto della temperatura del materiale [°C]

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Θg

temperatura del gas nel compartimento antincendio o in prossimità dell'elemento [°C]

Θm

temperatura della superficie dell'elemento [°C]

Θmax temperatura massima [°C] Θr

temperatura effettiva di irraggiamento della zona incendiata [°C]

Ω

(Af ⋅ qf,d) / (Av ⋅ At)1/2

Ψi

fattore di carico d'incendio protetto

Lettere greche minuscole αc

coefficiente di trasferimento di calore per convezione

αh

area delle aperture orizzontali in relazione all'area in pianta

αv

area delle aperture verticali in relazione all'area in pianta

δni

fattore che tiene conto dell'esistenza di una misura i-esima specifica di estinzione del fuoco

δq1

fattore che tiene conto del rischio di attivazione del fuoco in relazione alla dimensione del compartimento antincendio

δq2

fattore che tiene conto del rischio di attivazione del fuoco in relazione al tipo di utilizzo

εm

emissività superficiale di un elemento

εf

emissività delle fiamme, del fuoco

ηfi

fattore di riduzione

ηfi,t

livello di carico per il progetto in caso d'incendio

λ

conduttività termica

ρ

densità

ρg

densità interna del gas

σ

costante di Stephan Boltzmann (= 5,67 · 10-8 [W/m2K4])

τF

tempo durante il quale il fuoco brucia liberamente (assunto pari a 1 200 [s])

ψ0

fattore di combinazione per il valore caratteristico di un'azione variabile

ψ1

fattore di combinazione per il valore frequente di un'azione variabile

ψ2

fattore di combinazione per il valore quasi permanente di un'azione variabile

2

SEZIONE 2: PROCEDIMENTO PER LA PROGETTAZIONE STRUTTURALE IN CASO DI INCENDIO

2.1

Generalità

Nota

(1)

Si raccomanda che un'analisi strutturale di progetto per il fuoco tenga conto dei seguenti passi, ove necessario:

-

selezione dello scenario d'incendio di progetto appropriato;

-

determinazione dei corrispondenti incendi di progetto;

-

calcolo dell'evoluzione della temperatura negli elementi strutturali;

-

calcolo del comportamento meccanico della struttura esposta al fuoco.

Il comportamento meccanico di una struttura dipende dalle azioni termiche e dai loro effetti termici sulle proprietà dei materiali e dalle azioni meccaniche indirette, nonché degli effetti diretti delle azioni meccaniche. (2)

La progettazione strutturale implica l'applicazione delle azioni per l'analisi termica e di quelle relative all'analisi meccanica in accordo alla presente parte e alle altre parti della EN 1991.

(3)P Le azioni sulle strutture derivanti dall'esposizione al fuoco sono classificate come azioni eccezionali, vedere EN 1990:2002, punto 6.4.3.3(4). UNI EN 1991-1-2:2005

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2.2

Scenario d'incendio di progetto

2.3

(1)

Si raccomanda che per identificare la situazione di progetto eccezionale, gli appropriati scenari d'incendio di progetto e gli associati incendi di progetto siano determinati in relazione ad una valutazione di rischio d'incendio.

(2)

Per le strutture per le quali in conseguenza di altre azioni eccezionali si manifesta un particolare rischio d'incendio, si raccomanda che tale rischio sia considerato nella valutazione del concetto generale di sicurezza.

(3)

Non occorre considerare comportamenti strutturali dipendenti dal tempo o dai carichi precedenti alla situazione eccezionale, a meno che non si applichi il comma (2).

Incendio di progetto

2.4

(1)

Per ogni scenario d'incendio di progetto, si raccomanda che sia definito un incendio di progetto in ogni compartimento in accordo alla sezione 3 della presente parte.

(2)

Si raccomanda che l'incendio di progetto sia applicato soltanto ad un compartimento dell'edificio alla volta, a meno che non diversamente specificato nello scenario d'incendio di progetto.

(3)

Per strutture per le quali le autorità nazionali definiscono requisiti di resistenza strutturale all'incendio, si può assumere che l'appropriato incendio di progetto è fornito dall'incendio normalizzato, se non diversamente specificato.

Analisi della temperatura (1)P Nell'effettuazione dell'analisi termica di un elemento la posizione dell'elemento all'interno dell'incendio di progetto deve essere tenuta in conto. (2)

Per elementi esterni, si raccomanda che sia considerata l'esposizione al fuoco attraverso le aperture della facciata e della copertura.

(3)

Per pareti esterne di separazione, si raccomanda che l'esposizione al fuoco sia considerata, quando richiesto, dall'interno (dall'adiacente compartimento antincendio), alternativamente dall'esterno (da altri compartimenti antincendio vicini).

(4)

Con riferimento all'incendio di progetto scelto nella sezione 3, si raccomanda che siano impiegati i procedimenti seguenti: -

Il periodo di tempo specificato può essere fornito nei regolamenti nazionali o ottenuto dall'appendice F seguendo le specifiche dell'appendice nazionale.

Nota 1

-

con un modello di fuoco, l'analisi termica dell'elemento strutturale è condotta per tutta la durata dell'incendio, includendo la fase di raffreddamento.

Nell'appendice nazionale possono essere definiti periodi limitati di resistenza al fuoco.

Nota 2

2.5

nel caso di curva temperatura-tempo nominale, l'analisi termica dell'elemento strutturale è condotta per un prefissato periodo di tempo senza considerare una fase di raffreddamento.

Analisi meccanica (1)P L'analisi meccanica deve essere estesa allo stesso periodo di tempo usato per l'analisi termica. (2)

Si raccomanda che la verifica di resistenza sia condotta nel dominio del tempo:

t fi,d ≥ t fi,requ

(2.1)

o nel dominio delle resistenze:

R fi,d,t ≥ E fi,d,t

(2.2)

o nel dominio delle temperature:

Θd ≤ Θcr,d

(2.3)

dove:

t fi,d

è il valore di progetto della resistenza al fuoco;

t fi,requ è il tempo di resistenza al fuoco richiesto;

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Rfi,d,t è il valore di progetto della resistenza dell'elemento in caso d'incendio al tempo t; Efi,d,t è il valore di progetto degli effetti pertinenti delle azioni in caso d'incendio al tempo t ; Θd

è il valore di progetto della temperatura del materiale;

Θcr,d è il valore di progetto della temperatura critica del materiale.

3

SEZIONE 3: AZIONI TERMICHE PER L'ANALISI DELLA TEMPERATURA

3.1

Regole generali (1)P Le azioni termiche sono date dal flusso termico netto h˙ net [W/m2] sulla superficie dell'elemento. (2) Si raccomanda che sulle superfici esposte al fuoco il flusso termico netto h˙ net sia determinato considerando il trasferimento di calore per convezione e irraggiamento nella forma:

h˙ net = h˙ net,c + h˙ net,r

[W/m2]

(3.1)

dove: h˙ net,c è fornito dall'equazione (3.2); h˙ è fornito dall'equazione (3.3). net,r

(3)

Si raccomanda che il valore netto della componente di convezione del flusso termico sia valutato nella forma:

h˙ net,c = αc ⋅ (Θg − Θm)

[W/m2]

(3.2)

dove:

αc

è il coefficiente di trasferimento di calore per convezione [W/m2K];

Θg

è la temperatura del gas in vicinanza dell'elemento esposto al fuoco [°C];

Θm

è la temperatura superficiale dell'elemento [°C].

(4)

Per il coefficiente di trasferimento di calore per convezione ac pertinente alle curve nominali temperatura-tempo vedere 3.2.

(5)

Si raccomanda che sulla faccia non esposta di elementi di separazione il flusso termico netto sia determinato utilizzando l'equazione (3.1) con αc = 4 [W/m2K]. Si raccomanda che il coefficiente di trasferimento di calore per convezione sia assunto come αc = 9 [W/m2K], quando si considerano compresi in esso gli effetti del trasferimento di calore per irraggiamento.

(6)

La componente netta del flusso termico per irraggiamento per unità di superficie è determinata nella forma:

h˙ net,r = Φ ⋅ εm ⋅ εf ⋅ σ ⋅ [(Θr + 273)4 − (Θm + 273)4]

[W/m2]

(3.3)

dove:

Φ

è il fattore di configurazione;

εm

è l'emissività superficiale dell'elemento;

εf

è l'emissività del fuoco;

σ

è la costante di Stephan Boltzmann (5,67 · 10-8 W/m2K4);

Θr

è la temperatura effettiva di irraggiamento della zona incendiata [°C];

Θm

è la temperatura superficiale dell'elemento [°C].

Nota 1

Se non fornito nelle parti da prEN 1992 a prEN 1966 o prEN 1999 nelle sezioni dedicate alle proprietà di progettazione anticendio dei materiali, può essere assunto un valore εm = 0,8.

Nota 2

L'emissività del fuoco è assunta in generale pari a εf = 1,0.

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(7)

Se nel presente documento o nelle parti da prEN 1992 a prEN 1966 o prEN 1999 di progettazione antincendio non viene fornito nessun dato, si raccomanda che il fattore di configurazione sia assunto pari a Φ = 1,0. Un valore inferiore è consentito per includere nell'analisi effetti dovuti a schermatura o posizione. Per il calcolo del fattore di configurazione Φ un metodo è fornito nell'appendice G.

Nota

(8)

Nel caso di elementi completamente avvolti dalle fiamme la temperatura d'irraggiamento Θr può essere definita pari alla temperatura del gas Θg presente in prossimità dell'elemento.

(9)

La temperatura superficiale Θm deriva dall'analisi termica dell'elemento in accordo ai procedimenti di progettazione antincendio contenuti nelle parti 1-2 dal prEN 1992 al prEN 1996 e del prEN 1999.

(10) La temperatura del gas Θg può essere determinata in accordo al punto 3.2 con riferimento alla curva nominale temperatura-tempo o determinata utilizzando un modello di fuoco in accordo al punto 3.3. L'uso della curva nominale temperatura-tempo in accordo al punto 3.2 o alternativamente l'impiego di un modello di fuoco naturale in accordo al punto 3.3 può essere specificato nell'appendice nazionale.

Nota

3.2

Curve temperatura - tempo nominali

3.2.1

Curva temperatura - tempo normalizzata (1)

La curva temperatura - tempo normalizzata è fornita dall'espressione:

Θg = 20 + 345 log10 (8 t + 1)

[°C]

(3.4)

dove:

(2)

Θg è la temperatura del gas all'interno del compartimento antincendio

[°C];

t

[min].

è il tempo

Il coefficiente di trasferimento di calore per convezione è:

αc = 25 W/m2K

3.2.2

Curva dell'incendio esterno (1)

La curva di riscaldamento dell'incendio esterno è fornita dall'espressione:

Θg = 660 (1 − 0,687 e-0,32 t − 0,313 e-3,8 t) + 20

[°C]

(3.5)

dove:

(2)

Θg è la temperatura del gas in vicinanza dell'elemento

[°C];

t

[min].

è il tempo

Il coefficiente di trasferimento di calore per convezione è:

αc = 25 W/m2K

3.2.3

Curva degli idrocarburi (1)

La curva temperatura - tempo relativa all'incendio di idrocarburi è fornita dall'espressione:

Θg = 1 080 (1 − 0,325 e-0,167 t − 0,675 e-2,5 t) + 20

[°C]

(3.6)

dove:

(2)

Θg è la temperatura del gas all'interno del compartimento antincendio

[°C];

t

[min].

è il tempo

Il coefficiente di trasferimento di calore per convezione è:

(3.7)

αc = 50 W/m2K

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3.3

Modelli di fuoco naturale

3.3.1

Modelli di fuoco semplificati

3.3.1.1

Generalità (1)

Per il calcolo del carico d'incendio specifico di progetto qf,d, un metodo è fornito nell'appendice E.

Nota

3.3.1.2

I modelli di fuoco semplici sono basati su specifici parametri fisici con un limitato campo di applicazione.

(2)

Nel caso di incendi limitati al compartimento si assume in quest'ultimo una temperatura uniforme, quale funzione del tempo. Nel caso di incendi localizzati si assume una temperatura non uniforme quale funzione del tempo.

(3)

Si raccomanda che quando s'impiegano modelli di fuoco semplificati il coefficiente di trasferimento termica per convezione sia assunto pari a αc = 35 [W/m2K].

Incendi contenuti nel compartimento (1)

Si raccomanda che, le temperature del gas siano valutate sulla base dei parametri fisici considerando almeno il carico d'incendio specifico e le condizioni di ventilazione.

Nota 1

L'appendice nazionale può specificare il procedimento per calcolare le condizioni di riscaldamento.

Nota 2

Per gli elementi interni al compartimento antincendio, un metodo di calcolo per la temperatura del gas nel compartimento è fornito nell'appendice A. (2)

Un metodo di calcolo delle condizioni di riscaldamento per elementi esterni esposti al fuoco attraverso le aperture della facciata è fornito nell'appendice B.

Nota

3.3.1.3

Per elementi esterni al compartimento, si raccomanda che la componente di flusso termico per irraggiamento sia calcolata come somma dei contributi del fuoco del compartimento e delle fiamme che fuoriescono dalle aperture.

Incendio localizzato (1)

L'appendice nazionale può indicare il procedimento per calcolare le condizioni di riscaldamento. Nell'appendice C è fornito un metodo per il calcolo delle azioni termiche conseguenti a incendi localizzati.

Nota 1

3.3.2

Quando è improbabile che accada lo sviluppo completo dell'incendio, si raccomanda che siano considerate le azioni termiche di un incendio localizzato.

Modelli di fuoco avanzati (1)

Si raccomanda che i modelli di fuoco avanzati tengono in conto i seguenti fattori: -

le proprietà del gas;

-

lo scambio di massa;

-

lo scambio d'energia.

Nota 1

I metodi di calcolo disponibili generalmente includono anche procedimenti iterativi.

Nota 2

Nell'appendice E è fornito un metodo per il calcolo del carico d'incendio specifico di progetto qf,d.

Nota 3

Per il calcolo della velocità di rilascio di calore Q un metodo è fornito nell'appendice E. (2)

Si raccomanda che si utilizzi uno dei seguenti modelli: -

modelli a una zona, assumendo nel compartimento una temperatura uniforme dipendente dal tempo;

-

modelli a due zone, assumendo uno strato superiore di spessore dipendente dal tempo e caratterizzato da una temperatura uniforme e dipendente dal tempo, nonché uno strato inferiore caratterizzato da una temperatura uniforme e dipendente dal tempo, di valore inferiore;

-

modelli di fluidodinamica computazionale che forniscono l'evoluzione della temperatura in un compartimento con una distribuzione dipendente puntualmente dalla posizione e dal tempo.

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L'appendice nazionale può definire il procedimento di calcolo delle condizioni di riscaldamento. Nel caso di modelli a una zona, due zone o di fluidodinamica computazionale, un metodo per il calcolo delle azioni termiche è fornito nell'appendice D.

Nota

(3)

A meno che siano disponibili informazioni più dettagliate, si raccomanda che il coefficiente di trasferimento di calore per convezione sia assunto pari a αc = 35 [W/m2K].

(4)

Al fine di ottenere un calcolo più accurato della distribuzione di temperatura lungo un elemento soggetto a un incendio localizzato, si può considerare una combinazione dei risultati di un modello a due zone con quelli di un calcolo con incendio localizzato. Il campo di temperature nell'elemento può essere derivato considerando il massimo effetto tra i due modelli di fuoco in ciascuna posizione.

Nota

4

SEZIONE 4: AZIONI MECCANICHE PER L'ANALISI STRUTTURALE

4.1

Generalità (1)P Espansioni imposte e vincolate e deformazioni causate da variazioni di temperatura conseguenti all'esposizione al fuoco producono effetti di azioni, per esempio forze o momenti, che devono essere considerati con l'esclusione di quei casi dove le azioni:

(2)

-

possono essere riconosciute trascurabili o a favore di sicurezza a priori;

-

sono introdotte per mezzo di modelli e condizioni di vincolamento scelte a favore di sicurezza, e/o sono implicitamente comprese nel calcolo per effetto di requisiti di sicurezza al fuoco definiti in modo conservativo.

Si raccomanda che per una stima delle azioni indirette siano considerate le seguenti situazioni: -

espansione termica contrastata degli elementi stessi, per esempio colonne in un edificio multi piano a struttura intelaiata con pareti molto rigide;

-

distribuzione dell'espansione termica all'interno di elementi staticamente indeterminati, per esempio solette continue;

-

gradienti termici all'interno delle sezioni trasversali che danno luogo a tensioni di coazione;

-

espansione termica di elementi adiacenti, per esempio lo spostamento della testa di una colonna a seguito dell'espansione della soletta di solaio, o espansione dei cavi di sospensione;

-

espansione termica di elementi che sollecitano altri elementi posizionati fuori del compartimento antincendio.

(3)

Si raccomanda che i valori di progetto delle azioni indirette dovute all'incendio Aind,d siano determinati sulla base dei valori di progetto delle proprietà termiche e meccaniche dei materiali forniti nelle parti dei prEN da prEN 1992 a prEN 1999 riguardanti la progettazione contro l'incendio e sulla base della relativa esposizione al fuoco.

(4)

Non occorre considerare le azioni indirette dagli elementi adiacenti quando i requisiti di sicurezza in caso di incendio si riferiscono ad elementi in condizioni di incendio normalizzato.

4.2

Simultaneità delle azioni

4.2.1

Azioni dal progetto a temperatura ordinaria (1)P Le azioni devono essere considerate come per il progetto a temperatura ordinaria, se esse facilmente agiscono anche in situazione d'incendio. (2)

Si raccomanda che valori rappresentativi delle azioni variabili, che considerano la situazione di progetto eccezionale di esposizione al fuoco, siano definiti in accordo a EN 1990.

(3)

Si raccomanda che la diminuzione dei sovraccarichi conseguente alla combustione non sia considerata.

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4.2.2

(4)

Si raccomanda che i casi in cui non occorre considerare i carichi da neve, a causa dello scioglimento della neve, siano verificati individualmente.

(5)

Non occorre considerare le azioni conseguenti ad operazioni industriali.

Azioni aggiuntive (1)

Non occorre considerare il verificarsi in modo simultaneo di altre azioni eccezionali indipendenti.

(2)

In relazione alla situazione di progetto eccezionale da considerare, può essere necessario applicare azioni aggiuntive causate dall'esposizione al fuoco, per esempio l'impatto dovuto al collasso di un elemento strutturale a un macchinario pesante. La scelta delle azioni aggiuntive può essere specificata nell'appendice nazionale.

Nota

(3)

Le pareti da taglio possono essere previste con la richiesta di resistere ad un carico d'impatto orizzontale in accordo alla EN 1363-2.

4.3

Regole di combinazione per le azioni

4.3.1

Regola generale (1)P Per ottenere gli effetti delle azioni di riferimento Efi,d,t nel corso dell'esposizione al fuoco, le azioni meccaniche devono essere combinate in accordo con EN 1990 "Basis of structural design" per situazioni di progetto eccezionali. (2)

L'utilizzo del valore quasi permanente ψ2,1 Q1 o del valore frequente ψ1,1 Q1 può essere specificato nell'appendice nazionale. L'utilizzo di ψ2,1 Q1 è raccomandato.

Nota

4.3.2

Il valore rappresentativo della azione variabile Q1 può essere considerato come il valore quasi permanente ψ2,1 Q1, o in alternativa come il valore frequente ψ1,1 Q1.

Regole semplificate (1)

Quando non occorre valutare esplicitamente le azioni indirette dovute al fuoco, gli effetti delle azioni possono essere determinati analizzando la struttura soggetta alle azioni combinate in accordo al punto 4.3.1 per t = 0 soltanto. Questi effetti delle azioni Efi,d possono essere considerati costanti per tutta la durata dell'esposizione al fuoco. Il presente punto si applica per esempio agli effetti delle azioni agenti sul contorno o nei vincoli, dove l'analisi delle parti della struttura è portata a termine in accordo con le parti di progettazione al fuoco dei prEN da prEN 1992 a prEN 1996 e del prEN 1999.

Nota

(2)

Come ulteriore semplificazione rispetto a (1), gli effetti delle azioni possono essere dedotti da quelli determinati per progetto a temperatura normale:

Efi,d,t = Efi,d = ηfi ⋅ Ed

(4.1)

dove:

Ed

è il valore di progetto degli effetti pertinenti delle azioni della combinazione fondamentale in accordo a EN 1990;

Efi,d è il corrispondente valore di progetto costante per la situazione d'incendio; ηfi

4.3.3

è il fattore di riduzione definito nelle parti di progettazione al fuoco dei prEN da prEN1992 a prEN 1996 e del prEN 1999.

Livello di carico (1)

Quando i dati tabulati sono specificati per un livello di carico di riferimento, questo livello di carico corrisponde a:

Efi,d,t = ηfi,t ⋅ Rd

(4.2)

dove:

Rd

è il valore di progetto della resistenza degli elementi determinata secondo i prEN da prEN1992 a prEN 1996 e prEN 1999, a temperatura normale;

ηfi,t è il livello di carico per la progettazione in caso d'incendio. UNI EN 1991-1-2:2005

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APPENDICE (informativa)

A CURVE TEMPERATURA-TEMPO PARAMETRICHE (1)

Le curve temperatura-tempo seguenti sono valide per compartimenti antincendio fino a 500 m2 di area in pianta, senza aperture nelle coperture e per un'altezza massima del compartimento pari a 4 m. Si assume inoltre che il carico d'incendio del compartimento sia bruciato fino ad estinzione.

(2)

Se le densità di carico d'incendio sono specificate senza considerare in dettaglio il comportamento durante la combustione (vedere appendice E), allora si raccomanda che questo approccio sia limitato a compartimenti con carichi d'incendio costituiti principalmente da materiali combustibili di tipo cellulosico.

(3)

Le curve temperatura-tempo nella fase di riscaldamento sono espresse come:

Θg = 20 + 1 325 (1 − 0,324 e-0,2 t* − 0,204 e-1,7 t* − 0,472 e-19 t*)

(A.1)

dove:

Θg è la temperatura del gas nel compartimento antincendio

[°C]

t* =t·Γ

[h]

(A.2a)

con:

t

tempo

[h]

Γ

= [O / b ] / [0,04 / 1 160]

b

=

2

2

[-]

( ρcλ )

con i limiti: 100 ≤ b ≤ 2 200

[J/m2s1/2K]

ρ

massa volumica della superficie esterna del compartimento

[kg/m3]

c

calore specifico della superficie del compartimento

[J/kg K]

λ

conducibilità termica della superficie del compartimento

[W/mK]

O = fattore di apertura A v h eq ⁄ A t

[m1/2]

con i limiti 0,02 ≤ O ≤ 0,20

Av area totale delle aperture verticali sulle pareti

[m2]

heq media pesata delle altezze delle finestre sulle pareti

[m]

At area totale del compartimento (pareti, soffitto e pavimento, incluse le aperture)

[m2]

Nel caso Γ = 1 l'equazione (A.1) approssima la curva temperatura-tempo normalizzata.

Nota

(4)

Per il calcolo del fattore b, la massa volumica ρ, il calore specifico c e la conduttività termica λ della superficie del compartimento sono assunti a temperatura ambiente.

(5)

Per tenere conto della superficie di un compartimento composta da differenti strati di materiale, si raccomanda che il valore di b = ( ρcλ ) sia introdotto come segue: -

se b1 < b2, b = b1

-

se b1 > b2, si calcola uno spessore limite slim per il materiale esposto con la relazione: 3 600 t max λ 1 s lim = ------------------------------con tmax dato dall'equazione A.7 [m] (A.4) c 1 ρ1 se s1 > slim se s1 < slim

dove:

(A.3)

allora b = b1

s1 s1 ⎞ allora: b = -------- b 1 + ⎛ 1 – ------- b ⎝ s lim s lim⎠ 2

(A.4a) (A.4b)

l'indice 1 rappresenta lo strato direttamente a contatto con il fuoco, l'indice 2 lo strato immediatamente prossimo, …

s i è lo spessore dello strato i-esimo; bi =

( ρi c i λi ) ;

ρ i è la massa volumica dello strato i-esimo; c i è il calore specifico dello strato i-esimo; λ i e la conducibilità termica dello strato i-esimo. UNI EN 1991-1-2:2005

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(6)

Per prendere in conto differenti fattori b nelle pareti, soffitto e pavimento, si raccomanda che il valore di b = ( ρcλ ) sia introdotto come segue:

b = [Σ(b j A j)] / (At − Av)

(A.5)

dove:

A j è l'area della faccia j-esima della superficie del compartimento, aperture non incluse; b j è la proprietà termica della faccia j-esima della superficie del compartimento calcolata con le equazioni (A.3) e (A.4). (7)

La massima temperatura Θmax nella fase di riscaldamento si verifica per il tempo * t * = t max *

t max = tmax ⋅ Γ

[h]

(A.6)

con tmax = max [(0,2 · 10-3 q t,d / O ); t lim]

[h]

(A.7)

dove:

q t,d è il valore di progetto del carico d'incendio specifico relativo all'area totale A t del compartimento di modo che q t,d = q f,d A f / A t [MJ/m2]. Si raccomanda che siano rispettati i seguenti limiti: 50 ≤ q t,d ≤ 1 000 [MJ/m2]. q f,d è il valore di progetto del carico d'incendio specifico relativo all'area in pianta A f del pavimento [MJ/m2], ricavabile dall'appendice E. t lim è dato dall'equazione (10) in [h]. Il tempo tmax corrispondente alla massima temperatura è fornito da t lim nel caso in cui l'incendio sia controllato dal combustibile. Se t lim è dato da (0,2 · 10-3 q t,d) / O, l'incendio è controllato dalla ventilazione.

Nota

(8)

Quando tmax = t lim, il valore di t * nell'equazione (A.1) è sostituito da:

t * = t · Γlim

[h]

(A.2b)

con:

Γlim = [O lim / b ]2 / [0,04 / 1 160]2

(A.8)

dove:

O lim = 0,1 · 10-3 · q t,d / t lim (9)

(A.9)

Se (O > 0,04 e q t,d < 75 e b < 1 160), Γlim in (A.8) deve essere moltiplicato per il fattore k fornito da:

O – 0,04 q t,d – 75⎞ ⎛ 1 160 – b ⎞ - -------------------------k = 1 + ⎛⎝ ----------------------⎞⎠ ⎛⎝ -------------------0,04 75 ⎠ ⎝ 1 160 ⎠

(A.10)

(10) Nel caso di velocità di crescita dell'incendio bassa, t lim = 25 min; nel caso di crescita dell'incendio media t lim = 20 min, e nel caso di crescita dell'incendio rapida t lim = 15 min. Nota

Per informazioni sulla velocità di crescita dell'incendio vedere il prospetto E.5 nell'appendice E. (11) Le curve temperatura-tempo nella fase di raffreddamento sono date da: *

Θg = Θmax − 625 (t * − t max ⋅ x) *

*

Θg = Θmax − 250 (3 − t max ) (t * − t max ⋅ x) *

Θg = Θmax − 250 (t * − t max ⋅ x)

*

per

t max ≤ 0,5

per

0,5 < t max < 2

per

t max ≥ 2

*

*

(A.11a) (A.11b) (A.11c)

dove:

t * è fornito dalla equazione (A.2a) *

t max = (0,2 ⋅ 10-3 ⋅ q t,d / O ) ⋅ Γ x = 1,0 se tmax > t lim, oppure x = t lim ⋅ Γ /

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(A.12) * t max

se tmax = t lim

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APPENDICE (informativa)

B.1

B AZIONI TERMICHE SU ELEMENTI ESTERNI - METODO DI CALCOLO SEMPLIFICATO

Scopo e campo di applicazione (1)

(2)

B.2

Il presente metodo permette di determinare: -

la massima temperatura di un compartimento antincendio,

-

la dimensione e le temperature delle fiamme fuoriuscenti dalle aperture,

-

i parametri di irraggiamento e convezione.

Il presente metodo assume condizioni stazionarie dei vari parametri, ed è applicabile solo per carichi d'incendio q f,d maggiori di 200 MJ/m2.

Condizioni d'utilizzo (1)

Quando c'è più di una finestra nel compartimento antincendio considerato, nel calcolo si impiegano la media pesata dell'altezza delle finestre heq, l'area totale delle aperture verticali Av, e la somma delle larghezze delle finestre (w t = Σw i).

(2)

Quando sono presenti finestre solo nella parete 1, il rapporto D / W è dato da:

W D / W = --------2wt (3)

(B.1)

Quando sono presenti finestre su più di una parete, il rapporto D / W è calcolato come segue:

W A v1 D / W = --------2- ------W 1 Av

(B.2)

dove:

W1 è la larghezza della parete 1, che per ipotesi contiene l'apertura più grande; Av1 è la somma delle aree delle finestre nella parete 1; W2 è la lunghezza della parete perpendicolare alla parete 1 nel compartimento antincendio. (4)

Quando è presente un nucleo nel compartimento antincendio il rapporto D / W deve essere ottenuto come segue: -

valgono i limiti definiti in (7);

-

Lc e Wc sono la lunghezza e la larghezza del nocciolo;

-

W1 e W2 sono la lunghezza e la larghezza del compartimento antincendio;

( W 2 – L c ) A v1 D / W = ---------------------------------( W 1 – W c ) Av

(B.3)

(5)

Si raccomanda che tutte le parti di una parete esterna che non hanno la resistenza al fuoco (REI) richiesta per la stabilità dell'edificio siano classificate come aperture o finestre.

(6)

L'area totale delle finestre in una parete esterna vale: -

l'area totale definita dalla (5) se essa è meno del 50% dell'area della parete esterna di riferimento del compartimento;

-

primariamente l'area totale della parete e secondariamente il 50% dell'area della parete esterna dal compartimento considerata se, in accordo all'equazione (5) l'area è più del 50%. Si raccomanda che queste due situazioni siano considerate nel calcolo. Qualora si limiti l'apertura al 50% dell'area della parete esterna, si raccomanda che la localizzazione e la geometria delle parti aperte sia fissata in modo tale da considerare la situazione più severa.

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(7)

Si raccomanda che la dimensione del compartimento antincendio non sia maggiore di 70 m in lunghezza, 18 m in larghezza e di 5 m in altezza.

(8)

Si raccomanda che la temperatura delle fiamme sia assunta uniforme lungo la larghezza e lo spessore della fiamma.

B.3

Effetto del vento

B.3.1

Modo di ventilazione (1)P Se sono presenti finestre su facce opposte del compartimento antincendio o se aria addizionale è in grado di alimentare il fuoco da un'altra sorgente (diversa dalle finestre), il calcolo deve essere effettuato in condizione di ventilazione forzata. Altrimenti, il calcolo è eseguito prescindendo dalla ventilazione forzata.

B.3.2

Deflessione delle fiamme causata dal vento (1)

figura

B.1

Si raccomanda che le fiamme fuoriuscenti da un un'apertura di un compartimento antincendio si stacchino dalla parete del compartimento (vedere figura B.1) con la seguente geometria: -

asse d'uscita perpendicolare alla facciata,

-

con rotazione di 45° nel piano orizzontale a causa della pressione del vento.

Deflessione delle fiamme a causa del vento Legenda 1 Vento 2 Sezione trasversale orizzontale

B.4

Caratteristiche di fiamme e fuoco

B.4.1

Condizioni di ventilazione naturale (1)

La velocità di combustione o di rilascio di calore è fornita dall'espressione:

h eq 1 ⁄ 2 -0,036 ⁄ O Q = min ⎛⎝( A f ⋅ q f,d ) ⁄ τ F ; 3,15( 1 – e ) A V ⎛ ---------------⎞ ⎞ ⎝D ⁄ W ⎠ ⎠ (2)

[MW]

La temperatura del compartimento d'incendio è data da:

Tf = 6 000 (1 − e-0,1/O) O 1/2(1 − e-0,00286 Ω) + T0 (3)

(B.5)

L'altezza delle fiamme (vedere figura B.2) è data da: 2⁄3 Q -⎞ L L = max ⎛⎝ 0; h eq ⎛⎝ 2,37 ⎛⎝ -------------------------------------– 1⎞ ⎞ 1 ⁄ 2⎠ ⎠⎠ A ρ (h g ) v g

Nota

(B.4)

(B.6)

eq

Assumendo ρg = 0,45 kg/m3 e g = 9,81 m/s2, l'equazione si semplifica nella seguente:

Q 2⁄3 L L = 1,9 ⎛⎝ -----⎞⎠ – h eq wt

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(B.7)

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figura

B.2

Dimensioni delle fiamme in condizioni di ventilazione naturale Legenda 1 Sezione trasversale orizzontale 2 Sezione trasversale verticale 3 Sezione trasversale verticale

h eq L L = ------ ⇒ 3

h eq L 1 ≅ -----2

2

h eq h eq L + ------- ≅ -----2 9 2 H

L1 =

Lf = LL + L1 Lf = heq < 1,25 wt

h eq 2 2 L L + ⎛ L H – ------⎞ + L 1 ⎝ 3⎠

assenza di parete al di sopra oppure heq > 1,25 wt

parete al di sopra

(4)

La larghezza della fiamma è pari alla larghezza della finestra (vedere figura B.2).

(5)

La profondità della fiamma è pari a ²⁄₃ dell'altezza della finestra: ²⁄₃ heq (vedere figura B.2).

(6)

La proiezione orizzontale della fiamma: -

-

nel caso che sopra la finestra sia presente una parete è data da:

LH = heq / 3

se heq ≤ 1,25 wt

LH = 0,3 heq (heq / wt)0,54

se heq > 1,25 wt e la distanza da qualsiasi altra finestra è maggiore di 4 wt (B.9)

LH = 0,454 heq (heq / 2wt)0,54

negli altri casi

(B.8)

(B.10)

Nel caso la finestra non sia sovrastata da una parete, è data da:

LH = 0,6 heq (LL / heq)¹⁄₃ (7)

(B.11)

La lunghezza della fiamma lungo l'asse, è data da: quando LL > 0,

Lf = LL + heq / 2 Lf = (LL + (LH − heq / 3) ) 2

2 1/2

+ heq / 2

se esiste una parete sopra la finestra o se heq ≤ 1,25 wt

(B.12)

se non esiste una parete sopra la finestra o se heq > 1,25 wt

(B.13)

quando LL = 0 allora anche Lf = 0. UNI EN 1991-1-2:2005

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(8)

La temperatura della fiamma nella finestra è data da:

Tw = 520 / [1 − 0,4725 (Lf ⋅ wt / Q )] + T0

[K]

(B.14)

con Lf ⋅ wt / Q < 1 (9)

L'emissività della fiamma nella finestra può essere assunta come εf = 1,0.

(10) La temperatura della fiamma lungo l'asse è data da:

Tz = (Tw − T0) [1 − 0,4725 (Lx ⋅ wt / Q )] + T0

[K]

(B.15)

con Lx ⋅ wt / Q < 1

Lx è la distanza dalla finestra al punto dove viene eseguito il calcolo. (11) L'emissività della fiamma può essere valutata come:

εf = 1 − e

-0,3d f

(B.16)

dove:

df è lo spessore della fiamma [m]. (12) Il coefficiente di trasferimento di calore per convezione è fornito dalla relazione:

αc = 4,67 (1 / deq)0,4 (Q / Av)0,6

(B.17)

(13) Se una tettoia o un balcone (con proiezione orizzontale: Wa) è posta in prossimità al contorno superiore della finestra sulla sua intera larghezza (vedere figure B.3), per la parete al di sopra della finestra e heq ≤ 1,25 wt, si raccomanda che l'altezza e la proiezione orizzontale della fiamma sia modificata come segue:

figura

B.3

-

L'altezza della fiamma LL fornita dalla (3) è decrementata di Wa (1 +

-

La proiezione orizzontale della fiamma LH in (6) ottenuta è incrementata di Wa.

2 );

Deflessione della fiamma da un balcone Legenda 1 abc=Lf sezione trasversale verticale 2 a b c d e = L f e wa = ab Sezione trasversale verticale

(14) Per le stesse condizioni di tettoia o balcone richiamate in (13), nel caso di assenza di parete sopra alla finestra o per heq > 1,25 wt, si raccomanda che l'altezza e la proiezione in pianta della fiamma siano modificate come segue: -

L'altezza della fiamma LL fornita dalla (3) è decrementata di Wa;

-

La proiezione orizzontale della fiamma LH ottenuta in (6) con il valore precedente di LL è incrementata di Wa.

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B.4.2

Ventilazione forzata (1)

La velocità di combustione o di rilascio di calore è fornita dall'espressione:

Q = (A f · q f,d) / τF (2)

[MW]

(B.18)

La temperatura del compartimento d'incendio è data da:

Tf = 1 200 [(A f · q f,d) / 17,5 − e-0,00228 Ω] + T0 (3)

(B.19)

L'altezza delle fiamme (vedere figura B.4) è data da: ⎛ 1 0,43 Q ⎞ ------------ – h eq L L = ⎜ 1,366 ⎛⎝ -----⎞⎠ 1 ⁄ 2⎟ u ⎝ Av ⎠ 1⁄2

Assumendo u = 6 m/s, LL ≈ 0,628 Q / A v

Nota figura

B.4

(B.20) − heq.

Dimensioni delle fiamme in condizioni di ventilazione forzata Legenda 1) Sezione orizzontale trasversale wf = wt + 0,4 LH 2) Sezione verticale trasversale L f = (LL2 + LH2)1/2

(4)

La proiezione orizzontale della fiamma è data da:

LH = 0,605 (u 2 / heq)0,22 (LL + heq) Assumendo u = 6 m/s, LH = 1,33 (LL + heq) / heq

Nota

(5)

(B.21) 0,22

.

La larghezza della fiamma è data da:

wf = wt + 0,4 LH (6)

(B.22)

La lunghezza della fiamma lungo l'asse è data da:

L f = (LL2 + LH2)1/2 (7)

La temperatura della fiamma nella finestra è data da:

Tw = 520 / (1 − 0,3325 L f (Av)1/2 / Q ) + T0 1/2

con L f (Av) (8)

(B.23) [K]

(B.24)

/Q 2 500 720 ≤ b ≤ 2 500 b < 720

0,04 0,055 0,07

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(5)

Il fattore di ventilazione wf può essere calcolato come:

wf = (6,0 / H )0,3 [0,62 + 90(0,4 − αv)4 / (1 + bv αh)] ≥ 0,5

[-]

(F.3)

dove:

αv = Av / A f è l'area delle aperture verticali nella facciata (Av) in relazione all'area in pianta del compartimento (Af), dove si raccomanda che i limiti di applicabilità 0,025 ≤ αv ≤ 0,25 siano osservati; αh = Ah / A f è l'area delle aperture orizzontali nella copertura in relazione all'area in pianta del compartimento (Af). bv = 12,5 (1 + 10 αv − αv2) ≥ 10,0 H

è l'altezza del compartimento antincendio

[m]

2

Per piccoli compartimenti [Af < 100 m ] senza aperture nel soffitto, il fattore wf può essere calcolato anche come:

wf = O -1/2 · A f / A t

(F.4)

dove:

O è il fattore di apertura in accordo all'appendice A. (6)

Si deve verificare che:

te,d < t fi,d

(F.5)

dove:

t fi,d è il valore di progetto della resistenza al fuoco normalizzata degli elementi, controllata in accordo alle parti dei prEN di progettazione contro l'incendio da prEN 1992 a prEN 1996 e prEN 1999.

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APPENDICE (informativa)

G FATTORE DI CONFIGURAZIONE

G.1

Generalità (1)

Il fattore di configurazione Φ è definito in 1.5.4.1, e può essere espresso dalla forma matematica: cos θ 1 cos θ 2 - dA 2 dF d1 – d2 = -----------------------------2 π S1 – 2

(G.1)

Il fattore di configurazione misura la frazione del calore totale che lascia per irraggiamento una superficie radiante data, e arriva ad una assegnata superficie ricevente. Il suo valore dipende dalla dimensione della superficie radiante, dalla distanza della superficie ricevente da quella radiante, e infine dall'orientazione relativa delle due superfici (vedere figura G.1). figura

G.1

prospetto G.1

Trasferimento di calore per irraggiamento tra due aree di superficie infinitesima

(2)

Nei casi in cui l'elemento radiante ha temperatura ed emissività uniformi, la definizione può essere semplificata come segue: "l'angolo solido all'interno del quale l'ambiente radiante può essere visto da una particolare area di superficie infinitesima, diviso per 2π".

(3)

Il trasferimento di calore per irraggiamento ad un'area infinitesima di una superficie convessa di un elemento, è determinato dalla posizione e dalla dimensione del fuoco soltanto (effetto di posizione).

(4)

Il trasferimento di calore per irraggiamento ad un'area infinitesima di una superficie concava di un elemento, è determinato dalla posizione e dalla dimensione del fuoco (effetto di posizione), nonché dalla radiazione ricevuta dalle altre parti dell'elemento (effetto schermatura).

(5)

Limiti superiori per il fattore di configurazione Φ sono indicati nel prospetto G.1.

Limiti del fattore di configurazione Φ Localizzato

Generalizzato

Φ≤1

Φ=1

convesso

Φ=1

Φ=1

concavo

Φ≤1

Φ≤1

Effetto di posizione Effetto di schermatura

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G.2

Effetto di schermatura (1)

G.3

Regole specifiche per procedere alla quantificazione dell'effetto di schermatura sono riportate nelle parti degli eurocodici relative al comportamento dei vari materiali.

Elementi esterni

figura

G.2

(1)

Per il calcolo della temperatura in elementi esterni si può assumere che tutte le superfici radianti siano di forma rettangolare. Tra le superfici sono comprese le finestre e le altre aperture nelle pareti dei compartimenti antincendio e le superfici rettangolari equivalenti delle fiamme, vedere appendice B.

(2)

Quando si calcola un fattore di configurazione per una data situazione, si raccomanda che preliminarmente sia definito un inviluppo rettangolare della sezione trasversale dell'elemento che riceve trasferimento di calore per irraggiamento, come indicato in figura G.2 (tale procedimento considera l'effetto di schermatura in una forma approssimata). Quindi si raccomanda che il valore di Φ sia determinato per il punto di mezzo P di ciascun lato del rettangolo.

(3)

Si raccomanda che il fattore di configurazione per ogni superficie ricevente sia calcolato come somma dei contributi da ognuna delle zone della superficie radiante (generalmente quattro), che sono visibili dal punto P sulla superficie ricevente, come indicato nelle figure G.3 e G.4. Si raccomanda che queste zone siano definite con riferimento al punto X dove una linea orizzontale perpendicolare alla superficie ricevente, incontra un piano che contiene la superficie radiante. Si raccomanda che nessun contributo sia considerato dalle zone che non sono visibili dal punto P, come per esempio le zone schermate indicate in figura G.4.

(4)

Se il punto X giace al di fuori della superficie radiante, si raccomanda che il fattore di configurazione effettivo sia determinato sommando il contributo dei due rettangoli che si estendono da X al lato più lontano della superficie radiante, e quindi sottraendo i contributi dei due rettangoli che si estendono da X al lato più vicino della superficie radiante.

(5)

Si raccomanda che il contributo di ciascuna zona sia determinato come segue:

Inviluppo delle superfici riceventi Legenda 1 Inviluppo

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a)

superficie ricevente parallela alla superficie radiante: a 1 a b b -1 -1 - tan ⎛ -------------------------⎞ + ------------------------- tan ⎛ -------------------------⎞ Φ = ------ ------------------------⎝ ⎝ 2 0,5⎠ 2 0,5 2 0,5⎠ 2π ( 1 + a 2 ) 0,5 (1 + a ) (1 + b ) (1 + b )

(G.2)

dove: a

=h/s;

b

=w/s;

s

è la distanza tra P e X;

h

è l'altezza della zona sulla superficie radiante;

w è la larghezza di tale zona. b)

superficie ricevente perpendicolare alla superficie radiante: 1 a 1 -1 -1 - tan ⎛ -------------------------⎞ Φ = ------ tan ( a ) – ------------------------⎝ 2 0,5 2 0,5⎠ 2π (1 + b ) (1 + b )

c)

(G.3)

superficie ricevente in un piano posto ad un angolo θ rispetto alla superficie radiante: 1 ( 1 – b cosθ ) a -1 -1 - tan ⎛ -----------------------------------------------------⎞ + Φ = ------ tan ( a ) – ----------------------------------------------------0,5 0,5⎠ ⎝ 2 2 2π ( 1 + b – 2b cosθ ) ( 1 + b – 2b cosθ ) a cosθ ( b – cosθ ) ⎞ cosθ -1 -1 ⎞ -----------------------------------tan ⎛ -----------------------------------+ tan ⎛ -----------------------------------⎝ 2 ⎝ 2 2 2 0,5 2 0,5⎠ 2 0,5⎠ ( a + sin θ ) ( a + sin θ ) ( a + sin θ )

figura

G.3

(G.4)

Superficie ricevente in un piano parallelo a quello della superficie radiante Legenda a Superficie radiante b Superficie ricevente Φ = (Φ1 + Φ2 + Φ3 + Φ4)

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figura

G.4

Superficie ricevente perpendicolare al piano della superficie radiante Legenda a Superficie radiante b Superficie ricevente Φ = (Φ1 + Φ2)

figura

G.5

Superficie ricevente in un piano posto ad un angolo θ rispetto alla superficie radiante Legenda 1 Superficie radiante 2 Superficie ricevente

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BIBLIOGRAFIA EN ISO 1716:2002 EN 1363-2

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Reaction to fire tests for building products - Determination of the heat of combustion (ISO 1716:2002) Fire resistance tests - Alternative and additional procedures

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