Protezione R 60 di struttura in legno

Protezione R 60 di struttura in legno

La protezione strutturale R delle strutture in legno deve essere condotta secondo quanto stabilito dalla norma UNI EN 1995-1-2 (Eurocodice 5) e dalle norme tecniche delle costruzioni. In questo articolo faccio un esempio di varifica di una copertura in legno trattata con vernici intumescenti.

La copertura dell’aula magna è costituita da

  • Capriate in legno disposte con interasse 3 m costituite da:

    • Puntoni 240×170 mm di lunghezza 5,5 m

    • Catena 240×180 mm lunghezza 9,75 m

    • Monaco 180×170 mm lunghezza 2,8 m

  • Terzere tra le capriate con sezione 230×170 mm posizionate sul colmo, sul puntone a distanza di 2,98 m dalla base del puntone e sulla base del puntone.

  • Morali in legno secondari appoggiati alle terzere con sezione 130×110 mm a passo 750 mm

  • Copertura costituita da tavolato in legno, isolamento termico e coppi (peso pari a 110 kN/m2 )

Tutte le travi sono in legno massiccio tipo C 24.

Condizioni di carico secondo NTC 2018:

  • Peso proprio copertura (G1+G2): 110 kg/m2 (peso della copertura );

  • Peso proprio strutture in legno;

  • Carico di neve nullo visto l’altezza del cantiere inferiore ai 1000 m sul livello del mare.

Le strutture in legno sono state trattate con il seguente ciclo:

  • vernice intumescente Amotherm Wood WSB in quantità pari a 670 g/m2

  • finitura Amotherm Wood WSB TOP in quantità pari a 100 g/m2.

La vernice applicata comporta una riduzione delle sezioni dovute alla carbonizzazione media pari a 36 mm dopo 60 minuti, valutando la velocità di carbonizzazione con i coefficienti di riduzione dati dalla tabella dell’allegato 7 del rapporto di valutazione FIRES-JR-198-25-NUPE.

Lo strato carbonizzato è quindi pari a:

  • 43 mm per ogni lato di esposizione al fuoco dopo 60 minuti di esposizione al fuoco

Si riportano le sezioni efficaci ridotte delle strutture:

Elemento

Sezione iniziale [mm]

Tempo di esposizione

Sezione efficace ridotta [mm]

Puntone

170×240

60

84×154

Catena

240×180

60

94×154

Monaco

180×170

60

84×94

Saette

160×160

60

74×74

Terzere

230×170

60

84×144

Verifica della resistenza al fuoco

Si esegue il calcolo con il programma DOLMEN 26 che utilizza i parametri di calcolo della statica secondo NTC 2018 e della norma UNI EN 1995-1-2 (Eurocodice 5).

Nella figura seguente si riporta la struttura costituita dalle capriate in legno (colore marrone) e dalle terzere (colore verde).

La struttura è caricata con due solai di copertura a fald a con un peso distribuito di 110 kg/m2.

I vincoli sono:

  • Cerniera lato sinistro capriate

  • Carrello lato destro capriate

  • Nodi tra puntoni e capriate catena: cerniera con libera possibilità di rotazione

  • Nodi tra terzere e capriate: cerniera con libera possibilità di rotazione

Risultati del calcolo

Le verifiche di resistenza al fuoco sono state eseguite come indicato nella norma UNI EN 1995-1-2, utilizzando i coefficienti lM indicati nella tabella 4.4.III delle NTC per le combinazioni eccezionali.

La figura sottostante mostra la percentuale di utilizzo delle singole aste che non supera il valore del 37%. Tutte le aste risultano verificate secondo i metodi indicati nel capito 4.4.8 delle NTC.

Risulta verificata la resistenza R 60 delle capriate e delle terzere della copertura.

Intonaco antincendio

Intonaco antincendio

Gli intonaci antincendio sono intonaci alleggeriti in genere con perlite, gesso o vermiculite. Sono sistemi di protezione antincendio da applicare con macchine intonacatrici a spruzzo.

Gli intonaci antincendio sono molto performanti perchè hanno un ottimo isolamento termico in caso di incendio. Possono essere applicati a strutture in calcestruzzo, acciaio, miste e a pareti per resistenze al fuoco fino a EI 240.

Hanno il vantaggio di essere molto veloci da applicare e di avere costi ridotti rispetto ad altri sistemi di protezione come le lastre o le vernici.

La posa di questi sistemi può essere effettuata in diversi modi:

  • direttamente sul supporto con o senza un primer di adesione

  • su rete porta intonaco (permette di realizzare dei rivestimenti scatolari) nel casi di strutture in acciaio reticolari o di forma particolare.

Nelle foto di vede un’applicazione di intonaco antincendio su rete a protezione di una struttura reticolare in acciaio.

In questo caso l’utilizzo della rete permette di realizzare un rivestimento scatolare ottimizzando i consumi di intonaco e rendendo possibile senza troppi sprechi l’applicazione del sistema.

 

Fibre di carbonio – protezione antincendio

Fibre di carbonio – protezione antincendio

Le fibre di carbonio vengono utilizzate spesso per rinforzare meccanicamente vecchi solai in calcestruzzo armato e calcestruzzo armato alleggerito. Le fibre di carbonio sono applicate con l’utilizzo di resine epossidiche che garantiscono un ottimo fissaggio e resistenza ma hanno il problema che perdono le loro caratteristiche meccaniche a temperature intorno ai 60-80°C.

Dal punto di vista della protezione dal fuoco, le fibre di carbonio fissate con resine epossidiche sono elementi molto critici visto la temperatura di rammollimento e quindi i sistemi per la protezione di questi sistemi devono essere progettati accuratamente. I normali sistemi di protezione delle strutture in calcestruzzo si limitano a contenere la temperatura delle barre di armatura e quindi non sono efficaci per questo tipo di protezione aggiuntiva.

Ci sono dei sistemi certificati secondo la norma EN 13381-3 che riescono a garantire una temperatura di interfaccia tra il rivestimento e la struttura stessa (dove sono posizionate le fibre di carbonio) inferiore ai 60°C dopo 120 minuti di esposizione al fuoco. Questi sistemi sono realizzati in genere in lana di roccia con alti spessori per poter garantire un isolamento termico molto elevato.

Un sistema che sto proponendo per questo tipo di protezione è il pannello PAROC CGL 20cy che ha una certificazione secondo la norma EN 13381-3 e garantisce delle temperature inferiori agli 80°C dopo 120 minuti di esposizione al fuoco nell’interfaccia tra pannello e soletta.

Protezione antincendio acciaio

Protezione antincendio acciaio

La protezione antincendio delle strutture in acciaio è definita dai seguenti parametri:

  • resistenza al fuoco R: definita dal progettista antincendio in funzione dell’edificio e della destinazione d’uso utilizzando le normativa vigente;

  • la temperatura critica: massima temperatura raggiungibile dall’acciaio in caso di incendio in funzione dei carichi e dalle azioni dell’incendio come stabilito dalla norma EN 1993-1-2 (Eurocodice 3) prima del collasso.

I sistemi di protezione antincendio per l’acciaio devono essere certificati secondo le norme di prova EN 13381-4 e EN 13318-8 in funzione del tipo di protettivo (passivo o reattivo).

Queste norme di prova portano ad un rapporto di valutazione che dà come risultato delle tabelle prestazionali in funzione di:

  • resistenza R

  • fattore di sezione

  • temperatura critica dell’acciaio

Il fattore di sezione è definito come il rapporto tra la superficie di esposizione al fuoco dell’elemento in acciaio e il volume resistente.

Si determina per via geometrica ed è un parametro molto importante perché influenza lo spessore di materiale protettivo da applicare. Bassi valori del fattore di sezione comportano un riscaldamento più lento rispetto a profili con alto valore del fattore di sezione.

I sistemi di protezione delle strutture in acciaio posso essere:

Protezione antincendio del calcestruzzo armato

Protezione antincendio del calcestruzzo armato

La protezione antincendio del calcestruzzo armato deve essere realizzata con sistemi protettivi certificati secondo la norma di prova EN 13381-3. Questa norma prevede la prova di una trave e una soletta in calcestruzzo armato protette con spessori variabili del protettivo (in genere minimo e massimo).

Le strutture sottoposte a prova sono definite nella norma e all’interno sono posizionate delle termocoppie per monitorare le temperature all’interno del calcestruzzo durante la prova al fuoco.

Il confronto con i dati dell’elemento protetto, con quelli dello stesso elemento non protetto, permettono di valutare il contributo del rivestimento protettivo alla resistenza al fuoco del calcestruzzo.

Il parametro fondamentale che si ricava da queste prove è il rapporto di equivalenza al calcestruzzo del rivestimento protettivo

Questo parametro viene determinato per gli spessori di protettivo provati in funzione delle diverse resistenze al fuoco.

I rapporti di valutazione o ETA in genere riportano un grafico con i valori del rapporto di equivalenza (in ordinata) in funzione del rivestimento protettivo (in ascissa) per i diversi tempi di resistenza al fuoco. I valori intermedi tra i valori provati possono essere determinati per interpolazione lineare.

Nella figura riportata nella norma (vedi figura sopra) la curva 1 rappresenta il rapporto di equivalenza di un protettivo provato in tre spessori mentre le curve 2 e 3 sono relative a prove su due spessori (minimo e massimo).

Il rapporto di equivalenza diventa il parametro fondamentale per definire lo spessore di un protettivo per garantire la resistenza al fuoco di un elemento in calcestruzzo. Il protettivo ha la funzione di aumentare il copri ferro esistente e quindi di ridurre il riscaldamento delle barre di armatura all’interno dell’elemento portante.

La norma di progettazione per la protezione antincendio del calcestruzzo armato è la EN 1992-1-2 (Eurocodice 2) e il valore del rapporto di equivalenza può essere utilizzato per riqualificare una struttura esistente che non ha la resistenza al fuoco richiesta.

Questi interventi di protezione dal fuoco devono essere certificati da un tecnico abilitato alla prevenzione incendi attraverso il CERT. REI. e DICH. PROD.

Vernici ignifughe per legno

Vernici ignifughe per legno

La vernice ignifuga per legno è un trattamento per cambiare la reazione al fuoco del legno stesso in modo che contribuisca meno all’incendio alla quale è sottoposto.

In sostanza, una vernice ignifuga applicata ad elementi in legno crea uno strato superficiale che limita la combustione del materiale e quindi limita la capacità di bruciare tipica del legno.

Le vernici ignifughe devono essere provate secondo la norma Europea EN 13501-1 che impone diversi test in funzione della classe di reazione al fuoco che si vuole ottenere.

Generalmente le vernici ignifughe sul mercato portano il legno alla classe di reazione al fuoco B-s1, d0 per elementi applicati a parete e soffitto e Bfl, s1 per elementi a pavimenti.

Questi trattamenti antincendio permettono l’utilizzo del legno in edifici sottoposti alla prevenzione incendi in cui si cerca di limitare il carico di incendio totale.

Le normative vigenti specificano in modo chiaro la reazione al fuoco che devono avere i componenti in legno di un edificio in funzione dell’attività e di altri parametri come i livelli di prestazione richiesti.

Le vernici ignifughe sono diverse da quelle intumescenti che sono utilizzate per la protezione strutturale del legno e che reagiscono e si comportano in modo completamente diverso quando sono esposte al fuoco.

Le vernici ignifughe in genere sono dei trattamenti che devono essere applicati in più mani con componenti diversi tra fondo e finitura.

Sono specializzato in questo tipo di protettivi perchè ho lavorato anni in un’azienda di produzione e collaboro ora con aziende di posa specializzate in questo tipo di vernici.