ARTICOLI

Acciaio e fuoco: reazione, resistenza e protezione

Costruzione a secco, Certificazioni

Acciaio e fuoco: reazione, resistenza e protezione

8 set, 2020

La normativa tecnica così come la ricerca scientifica nell’ambito della sicurezza al fuoco hanno segnato notevoli progressi a partire dagli anni ’60 del secolo scorso. 

L’acciaio, materiale dalle straordinarie caratteristiche strutturali, va assolutamente protetto dall’azione termica del fuoco che riduce significativamente le sue capacità portanti e di resistenza strutturale generando pericolosi fenomeni di instabilità e collasso.

Progettare strutture in acciaio laminate, presso-piegate e con pannelli sandwich (soprattutto poliuretanici) significa avere coscienza della necessità di ricorso a procedure di Fire Safety Management e all’analisi delle best practices, dei regolamenti nazionali e sovranazionali (soprattutto normative Europee e Nord americane) oltre alle linee guida fornite dai produttori. 

I sistemi di protezione possono essere di tipo attivo (sprinkler, gas, squadre di intervento e via dicendo) o passivo (tutte le misure progettuali spaziali e sui materiali stessi per ridurre il più possibile il rischio incendio).

 

Qual è la differenza tra reazione e resistenza al fuoco?

Si deve subito aver chiara la differenza tra reazione e resistenza al fuoco. 

Per ciò che riguarda i pannelli sandwich la norma unificata per la reazione è la UNI EN 15715 (end use conditions). In generale la reazione al fuoco indica il grado di partecipazione di un materiale combustibile al fuoco al quale è sottoposto mentre la resistenza al fuoco implica l’attitudine di una struttura o di un elemento di compartimentazione a conservare, durante un periodo determinato di tempo, la stabilità, la tenuta ai gas e l’isolamento termico richiesto. 

Ricordiamo che l’acciaio già a circa 300°- 400° dimezza le proprie capacità strutturali e va quindi scongiurato a priori che in tempi brevi si possano toccare queste temperature su strutture portanti perché l’evento potrebbe diventare disastroso.

Il ruolo di difesa passiva svolto dal sistema strutturale e di compartimentazione di un edificio è il nodo centrale del problema della sicurezza al fuoco e della sua progettazione; la normativa europea (Eurocodici) specifica che la limitazione dei rischi da incendio in fase di progettazione (fire design) è diretta non solo a prevenire lo sviluppo e la propagazione delle fiamme, ma anche ad assicurare l’evacuazione degli occupanti e la salvaguardia delle squadre di soccorso.

La normativa vigente in Italia, per ciò che concerne le attività soggette alla prevenzione incendi, è particolarmente ampia ed in continuo sviluppo: parimenti numerose sono le prescrizioni concernenti la resistenza al fuoco degli elementi strutturali e di compartimentazione.

Realizzare le protezioni dal fuoco con sistemi stratificati a secco, in lastre e materassini isolanti ignifughi o vernici intumescenti sulle membrature portanti, consente di utilizzare al meglio le proprietà dei materiali.

Le lastre maggiormente usate sono di due tipi: lastre in gesso rivestito e lastre in calcio silicato.

La maggior parte dei materiali edilizi a base gessosa è composta da solfato di calcio con due molecole d’acqua incorporate nella struttura cristallina (CaSO4x2H2O); che significa che una lastra di gesso rivestito, poco più spessa di un cm, contiene circa 3 litri d’acqua di legame cristallino strutturale per metro quadro. 

Sotto l’attacco del fuoco, per il riscaldamento e il passaggio di stato dell’acqua da fase solida a vapore, sono necessarie circa 2000 Kcal. Con i test si nota che la temperatura sul retro della lastra (quella verso le strutture portanti in acciaio, laminate o presso-piegate) non sale, durante il processo di disidratazione, oltre i 110 °C e ciò garantisce (per un tempo voluto e progettato) che l’acciaio conservi le proprie caratteristiche di design strutturale.

Lo stesso aumento di porosità della lastra di gesso, che si disidrata in fase di incendio, migliora le caratteristiche di isolamento termico della stessa con conseguente protezione dell’acciaio. 

Le lastre a matrice cementizia o in calcio silicato non liberano il meato d’acqua protettiva del solfato di calcio, ma hanno una grande resistenza meccanica nei confronti dell’aggressione termica del fuoco.  La barriera costituita dalla lastra è molto resistente e viene opportunamente integrata a livello termo isolante, sul lato interno verso le strutture d’acciaio, da pannelli coibenti in materiale fibroso non combustibile (lana minerale).

Proteggere l’acciaio dal fuoco è quindi fondamentale dall’inizio per ogni progettista che deve assolutamente considerare questo aspetto come primario e ineludibile.

Se sei interessato ad approfondire l'argomento riguardante alla reazione al fuoco dei materiali ti consigliamo di leggere il seguente articolo (guida alla classificazione dei materiali a seconda della reazione al fuoco)

Scritto da

Marco Imperadori
Marco Imperadori

Professore Ordinario di Produzione Edilizia, titolare della cattedra di Progettazione e Innovazione Tecnologica, delegato del Rettore per l’Estremo Oriente Politecnico di Milano. Membro della commissione sostenibilità di Fondazione Promozione acciaio. - (Fotografia di A. Avezzù)

Vai alla scheda dell'autore

Iscriviti alla newsletter

Lascia i tuoi dati per restare aggiornato sui prodotti, i servizi e le attività di Manni Group