Resistenza al fuoco di pareti in laterizio: l'applicazione del metodo tabellare e analitico

Applicazione del metodo tabellare e analitico per la resistenza al fuoco di pareti in muratura di laterizio 

Le pareti di murature in laterizio evidenziano buoni comportamenti contro l’incendio sia in termini di resistenza al fuoco che di compartimentazione. Questo comportamento è dovuto, innanzitutto, alla natura non combustibile del materiale, ma anche alle caratteristiche meccaniche e termiche del materiale “laterizio”.

Il Codice di Prevenzione Incendi definisce al capitolo S.2.10. come le prestazioni di resistenza al fuoco dei prodotti e degli elementi costruttivi possono essere determinate in base ai risultati di: 

a. prove,

b. calcoli,

c. confronti con tabelle.

ed esplica le modalità per la classificazione di prodotti ed elementi costruttivi in base ai risultati di prove di resistenza al fuoco e di tenuta al fumo al paragrafo S.2.13, in base ai risultati di calcoli nel paragrafo S.2.14, in base a confronti con tabelle nel paragrafo S.2.15.

Il metodo tabellare

Con particolare riferimento alle pareti in muratura, il metodo tabellare contiene il risultato di campagne sperimentali e di elaborazioni numeriche e si riferiscono alle tipologie costruttive e ai materiali di maggior impiego.

Con specifico riferimento agli elementi in muratura , è possibile utilizzare tale metodo per le murature non portanti di blocchi, nello specifico: 

Murature non portanti di blocchi di laterizio:

La tabella precedente (Tabella S.2-37 del Codice di Prevenzione Incendi) riporta i valori minimi (mm) dello spessore s di murature di blocchi di laterizio (escluso l’intonaco) esposte su un lato, sufficienti a garantirei requisiti EI o EI-M per le classi indicate, con le seguenti limitazioni:

a. altezza della parete fra i due solai o distanza fra due elementi di irrigidimento con equivalente funzione di vincolo dei solai non superiore a 4 m;

b. per i requisiti EI, presenza di 10 mm di intonaco su ambedue le facce ovvero 20 mm sulla sola faccia esposta al fuoco

c. per i requisiti EI-M, presenza di 10 mm di intonaco su ambedue le facce.

Con specifico riferimento agli elementi in muratura, è possibile utilizzare tale metodo anche per le murature portanti di blocchi, nello specifico:

Murature non portanti di blocchi:

La tabella precedente (S.2-41 del Codice di Prevenzione Incendi) riporta i valori minimi (mm) dello spessore s di murature portanti di blocchi (escluso l’intonaco) esposte su un lato, sufficienti a garantire i requisiti REI o REI-M per le classi indicate, con le seguenti limitazioni:

a. rapporto h/s ≤ 20;

b. per i requisiti REI:

i. h ≤ 8 m (dove h è l’altezza della parete fra due solai o elementi di irrigidimento con equivalente funzione di vincolo dei solai);

c. per i requisiti REI-M:

i. h ≤ 4 m (dove h è l’altezza della parete fra due solai o elementi di irrigidimento con equivalente funzione di vincolo dei solai);

ii. presenza di 10 mm di intonaco su ambedue le facce.

Tale approccio richiede il rispetto di alcune condizioni geometriche.
Tali limitazioni talvolta non consentono di applicare tale metodo per cui è necessario ricorrere al metodo delle prove o al metodo dei calcoli. Nel primo caso tratta si adottare la soluzione di protezione passiva più adatta alla riqualificazione della parete, mentre nel secondo caso è necessario ricorrere alle Norme Tecniche delle Costruzioni e all’Eurocodice 1996 parte 1-2.

I metodi analitici

I metodi che possono essere sviluppati con i calcoli sono di due tipi: quello semplificato e quello avanzato.

Il primo si basa sul determinare il profilo termico della sezione trasversale, con identificazione della sezione strutturalmente inefficace e della sezione residua, calcolando la capacità portante allo stato limite ultimo con la sezione residua (vedere figura seguente) e verificando che tale carico sia maggiore di quella richiesta con la relativa combinazione di azioni di carico in combinazione dei carichi di tipo “eccezionale”. 

Allo stato limite per la situazione di incendio, il valore di progetto del carico verticale applicato a una parete o colonna deve essere inferiore o uguale al valore di progetto della resistenza verticale del muroo colonna tale che:

N_Ed ≤ N_Rd,fi(θi) 

Il valore di progetto della resistenza verticale del muro o della colonna è dato da:

N_Rd,fi(θi) = ∅(f_dθ1 A_θ1+f_dθ2 A_θ2)

dove

A: superficie totale in muratura

A^ϴ1 area della muratura fino a ϴ1;

A_ϴ2 area della muratura compresa tra ϴ1 e ϴ2;

ϴ1: temperatura fino alla quale può essere utilizzata la resistenza al freddo della muratura;

ϴ2: temperatura al di sopra della quale il materiale non ha resistenza residua

N_Ed: Valore di progetto del carico verticale;

N_Rd,fiϴ2: valore di progetto della resistenza al fuoco

f_dϴ1 resistenza alla compressione di progetto della muratura fino a ϴ1;

f_dϴ2 resistenza di progetto della muratura a compressione tra ϴ1 e ϴ2 ° C, presa come cfdϴ1

c: costante ottenuta da prove di deformazione a temperatura elevata (con pedici)

∅: fattore di riduzione della capacità al centro della parete ottenuto da 6.1.2.2. di EN1996-1-1, tenendo conto inoltre dell'eccentricità eΔϴ.

eΔϴ eccentricità dovuta alla variazione di temperatura nella muratura.

Il coefficiente di riduzione della resistenza Φ è strettamente dipendente dalla snellezza della muratura e dall’eccentricità di applicazione degli sforzi. L’influenza delle sollecitazioni sulla muratura viene rapportata ad una eccentricità etot di calcolo a cui assoggettare la parete soggetta a Sforzo Normale. L’eccentricità totale risente dei contributi dei carichi, delle tolleranze di costruzione, dei carichi orizzontali e del contributo del fuoco se applicato su una sola faccia. Le espressioni dei vari contributi della eccentricità etot assumono espressioni diverse nel caso si seguano le prescrizioni della NTC oppure quelle dell’Eurocodice 6.

In altre parole, la verifica semplificata prevede la suddivisione in tre parti della parete o colonna in muratura:

• Una zona efficace con temperatura inferiore ai 100°C che non muta le sue caratteristiche resistenti rispetto alla condizione a 20°C;
• Una zona degradata con temperatura compresa tra i 100°C ed i 600°C che vede mutate le sue caratteristiche meccaniche secondo il parametro “c” che l’Annesso Nazionale agli Eurocodici stima nel valore 0,0;
• Una zona inefficace con temperatura superiore ai 600°C che vede azzerate le proprietà meccaniche.

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Si ringrazia la Safety Fire per la gentile collaborazione