Spessore minimo del sistema protettivo antincendio per elementi in acciaio

Comportamento al fuoco delle strutture in acciaio

Quando una struttura in acciaio è esposta a un incendio, la temperatura del materiale aumenta, portando a una significativa riduzione della resistenza e della rigidezza dell’acciaio. Questo fenomeno può tradursi in deformazioni e potenziali collassi strutturali, a seconda dei carichi applicati e delle condizioni di vincolo presenti. L'incremento della temperatura dell'acciaio è influenzato dalla gravità dell'incendio e dalla superficie di acciaio esposta alle fiamme.

I principali fattori che influenzano il comportamento degli elementi in acciaio durante un incendio sono:

• Temperature raggiunte dagli elementi strutturali;
• Carichi applicati alla struttura;
• Proprietà meccaniche dell'acciaio;
• Proprietà geometriche dell'acciaio.

La norma EN 1993-1-2 fornisce indicazioni dettagliate per calcolare le proprietà meccaniche dell'acciaio da utilizzare nelle verifiche "a caldo", tenendo conto di specifici coefficienti di riduzione in funzione della temperatura che i profili possono raggiungere durante un incendio.

In particolare, per i profili di acciaio laminati a caldo utilizzati in carpenteria, si osserva una riduzione della rigidezza a partire dai 100°C e una diminuzione della resistenza a partire dai 400°C. La resistenza residua continua a diminuire gradualmente fino a raggiungere la temperatura di fusione, che si aggira attorno ai 1200°C.

L'evoluzione del campo termico all'interno delle membrature in acciaio dipende in gran parte dalle proprietà termiche del materiale, tra cui:

• Densità: Influisce sulla capacità del materiale di immagazzinare calore.
• Conducibilità termica: Determina quanto rapidamente il calore si diffonde attraverso il materiale.
• Calore specifico: Indica la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura di un'unità di massa del materiale.
• Dilatazione termica: Rappresenta l'aumento delle dimensioni del materiale in risposta all'aumento della temperatura.

In aggiunta, è importante considerare la variazione del calore specifico e della conducibilità termica in funzione della temperatura, come evidenziato nelle relative rappresentazioni grafiche.

La conduzione termica dell'acciaio è particolarmente elevata, tipicamente 25 volte superiore a quella del calcestruzzo.

Questa caratteristica, unita agli spessori relativamente sottili delle sezioni in acciaio, contribuisce a un rapido riscaldamento dei profili quando sono direttamente esposti all'azione termica. Questa rapidità di riscaldamento può avere conseguenze significative sulla stabilità strutturale durante un incendio.

Come si proteggono le strutture in acciaio e quando?

Le strutture in acciaio necessitano di adeguate misure di protezione quando, a seguito di un’analisi analitica, non soddisfano i requisiti minimi stabiliti dalla valutazione progetto.

Tuttavia, esistono diverse soluzioni efficaci per garantire la sicurezza e l'integrità di queste strutture. Di seguito, presenteremo alcune delle principali opzioni per la protezione delle strutture in acciaio.

• le vernici intumescenti si distinguono come una delle opzioni più innovative e performanti. Questi rivestimenti, quando sottoposti a temperature elevate, si espandono in modo significativo, formando una schiuma che crea uno strato protettivo isolante. Questo strato non solo riduce il trasferimento di calore all'acciaio sottostante, ma ritarda anche il raggiungimento della temperatura critica, consentendo alla struttura di mantenere la sua integrità per un tempo maggiore durante un incendio;

• Un'altra alternativa valida sono gli intonaci ignifughi, che possono essere applicati sulle superfici in acciaio. Questi rivestimenti a base di malta o intonaco offrono una protezione robusta e durevole, sebbene presentino un peso maggiore rispetto ad altre soluzioni. La loro applicazione richiede una cura particolare, poiché un corretto spessore e un'applicazione uniforme sono cruciali per garantire l'efficacia della protezione.

• Infine, le lastre in cartongesso sono spesso utilizzate per rivestire le strutture in acciaio. Questi materiali, grazie alle loro eccellenti proprietà di resistenza termica e alla capacità di resistere al fuoco, offrono una barriera efficace contro la propagazione delle fiamme. Le lastre in cartongesso possono essere facilmente installate e integrate nel design architettonico, permettendo così una certa flessibilità estetica.

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L'articolo continua con la trattazione dei seguenti argomenti:

Come funzionano le vernici intumescenti sotto l’effetto del fuoco?
Come si definisce lo spessore corretto di vernice intumescente?
Corretta certificazione

si ringrazia FSE PROGETTI per la gentile collaborazione