Le vernici intumescenti per la protezione antincendio di strutture in acciaio

L’acciaio è uno dei materiali più utilizzati soprattutto nell’edilizia industriale-commerciale ovvero per strutture in genere destinate ad attività che nella maggior parte dei casi necessitano di particolari requisiti antincendio. Come tali, le strutture di questi edifici devono garantire prefissati livelli di resistenza al fuoco che possono essere soddisfatti in taluni casi con l’applicazione di protettivi come la vernice intumescente (VI), che ha la particolare peculiarità di incrementare il suo volume se esposta all'azione del calore formando uno strato coibente ai fumi caldi di combustione che isola il supporto sottostante per un certo tempo, ritardando e limitando l'aumento di temperatura dell’elemento.

Proprio per la particolare peculiarità di rigonfiare, tali protettivi cambiano le loro caratteristiche chimico-fisiche e termiche durante l’incendio ed il loro comportamento può dipendere da numerose variabili.

Partendo dai risultati di una campagna sperimentale è stato possibile calibrare una formula della conducibilità termica della vernice intumescente con l’obbiettivo di creare uno strumento operativo, da utilizzare nell’ambito di metodologie di progettazione e valutazione delle condizioni di sicurezza antincendio di edifici protetti mediante vernice intumescente, sia attraverso approcci antincendio convenzionali (metodi prescrittivi) sia con approcci prestazionali.

La progettazione delle vernici intumescenti

La Progettazione Antincendio di una attività necessita di valutare e verificare la resistenza al fuoco delle strutture. Tale aspetto richiede un’attenta progettazione e, qualora fosse necessario, l’impiego di idonei rivestimenti protettivi con lo scopo di garantire prestazioni di resistenza al fuoco adeguate.

L’azione dei protettivi passivi dal punto di vista funzionale è quella di isolare termicamente la struttura dal fuoco impedendo o limitando il calore che da questo si trasferirebbe altrimenti; essi agiscono anche prevenendo la combustione dei materiali infiammabili. Tra i più comuni sistemi di protezione passiva di elementi strutturali ci sono le vernici intumescenti (VI), che hanno la particolare peculiarità di incrementare il loro volume se esposte all'azione del calore formando uno strato coibente ai fumi caldi di combustione che isola il supporto sottostante per un certo tempo, ritardando e limitando l'aumento di temperatura dell’elemento.

La progettazione delle vernici intumescenti si effettua solitamente in funzione dei seguenti parametri: resistenza al fuoco richiesta, fattore di sezione del profilo e temperatura critica dell’acciaio.

La resistenza al fuoco richiesta si determina in funzione della destinazione d’uso dell’edificio, del carico di incendio e viene stabilita dal progettista in base alle norme vigenti.
Il fattore di sezione del profilo (A/V) è il rapporto tra la superficie di esposizione al fuoco dell’elemento in acciaio ed il suo volume.
La temperatura critica a cui può arrivare il profilo prima del collasso in caso di incendio è determinata secondo la norma EN 1993-1-2 [1] ed è funzione della classe del profilo e del grado di utilizzazione.

Le VI devono essere testate secondo la norma europea EN 13381-8, in base alla quale si ricavano degli abachi in funzione della resistenza al fuoco, del fattore di sezione e della temperatura critica. Tali abachi vengono resi disponibili dal produttore per poter progettare, seguendo l’approccio “prescrittivo”, lo spessore di vernice necessario, fissata la classe di resistenza al fuoco da garantire.

Tuttavia tali abachi non consentono una modellazione del protettivo intumescente in programmi di calcolo avanzati e quindi l’applicazione di un calcolo analitico in ambito prescrittivo, in quanto mancano indicazioni sulle loro caratteristiche termiche. Tale carenza comporta inoltre l’impossibilità di considerare questa tipologia di protettivo nell’ambito dell’approccio prestazionale antincendio, che prevede una modellazione avanzata della struttura e quindi anche degli eventuali protettivi presenti. Nel seguente lavoro si propone una metodologia per la modellazione degli elementi in acciaio protetti con VI, partendo dai risultati di un’ampia campagna sperimentale eseguita su elementi protetti in differenti condizioni.

Articolo tratto dagli atti del XXVII Congresso CTA - Bologna 2019