CERT.REI senza verifiche strutturali

[Soqquadro92]

Buongiorno, sono nuovo del forum, ma vi leggo da un pò. Da poco mi sono avvicinato al mondo della prevenzione incendi e ho conseguito l'abilitazione per l'iscrizione agli elenchi ministeriali.
Vorrei presentarvi un caso pratico per sapere cosa ne pensate voi più esperti.

Nel dettaglio mi si chiede di certificare la resistenza al fuoco di pilastri in c.a, travi e solaio in c.a.p. con metodo analitico. Tutti questi elementi saranno rivestiti con intonaci specifici per la protezione passiva dall'incendio al fine di ottenere il REI 120, con uno spessore che definirò io in funzione delle verifiche termiche.

Il primo problema è che sebbene siano presenti i disegni costruttivi, non è disponibile la relazione di calcolo strutturale, e visto che io non sono strutturista, vorrei evitare di eseguire i calcoli strutturali (anche perchè di fatto non sono inclusi nello scopo del lavoro).
Perciò riflettendo su quali siano le strade percorribili, al momento ne ho individuate 2:

1. Eseguire uno studio FEM per mappare la distribuzione della temperatura nella sezione, utilizzando uno spessore di rivestimento tale che la temperatura, ovunque nella sezione, sia inferiore a 500°C; a questo punto, secondo il metodo semplificato dell'isoterma a 500°C, descritto nell'1992-1-2, potrei affermare che non ci sono variazioni della sezione resistente, e di conseguenza, se il pilastro stava in piedi prima, continuerà a stare in piedi durante l'incendio (o almeno per i 120 minuti che sono richiesti).

• Ipotizzo un grado di sfruttamento della sezione pari al 100% e, facendo riferimento ai grafici, riportati nell'eurocodice, relativi alla resistenza dei ferri e del cls in funzione della temperatura, utilizzo uno spessore di intonaco antincendio tale che la T del cls sia inferiore a 300°C e la T dei ferri inferiore a 100°C (temperature per le quali i coefficienti Ks e Kc sono pari a 1). Anche in questo caso, seppure più conservativo la conclusione è simile a quella del punto precedente.

In entrambi i casi, dal punto di vista dell'incendio, riesco a garantire che con lo spessore di rivestimento installato, l'elemento strutturale non sente gli effetti dell'incendio, tuttavia non posso dare nessuna garanzia sulla verifica strutturale a freddo.

Voi cosa ne pensate? Esistono altre strade percorribili?

Grazie.

[ing.caruso]

Dipende dal tipo dell'elemento e se questo è un orizzontamento o un elemento soggetto più ad effetti del secondo ordine (parete, pilastro). Il tuo mi sembra comunque un buon approccio in base alle soluzioni che hai proposto.

In assenza di informazioni specifiche trovo sempre molto utile come anche altra strada il "metodo a zona", che sarebbe una versione combinata del metodo dell'isoterma 500°C e della sezione ridotta equivalente, decurtata dello spessore "az" esposto al fuoco.

E' chiaro che nel caso di un pilastro, conoscendo il tipo di calcestruzzo Rck utilizzato, (quindi peso proprio per unità di volume di tutto il tuo elemento), sarebbe opportuno conoscere anche il peso e l'eventuale sovraccarico cui è soggetto. Potresti applicare anche il metodo della colonna modello. Il tutto sta comunque nello stabilire quantomeno l'azione assiale N di compressione come somma del peso proprio e dell'aliquota di carico che prende tale pilastro. una volta fatto ciò, L' NTC 2018, in base alla destinazione d'uso della tua attività, ti fornisce poi dei coefficienti per la verifica a freddo (i cosidetti gammac, gammak, etc... ) per i rispettivi carichi permanenti e carichi variabili per la verifica allo stato SLU di pressoflessione.

La verifica a caldo (condizione di carico eccezionale, menzionata proprio nell'NTC), a quel punto la eseguire ipotizzando che lo stesso carico maggiorato allo stato limite ultimo, agisce in realtà non più sulla sezione originaria a freddo, ma proprio su una sezione ridotta, cui parte (spessore az) è stata resa inefficace in base al tempo di esposizione al fuoco. A quel punto calcolo la quota ridotta proprio con le curve di decadimento da te menzionate (kc e kcm medio)...Se non si conosce il tipo di aggregato, si potrebbe andare direttamente sul siliceo, in quanto mi fornisce dei Kc ancora più bassi (cautelativi) a parità di temperatura. Trovata poi la sigma di pressoflessione in funzione di un modulo di resistenza Wf minore (essendo dopo tot minuti di incendio la sezione più piccola) diventa immediato vedere se risulta più o meno inferiore alla tensione ammissibile fck del tuo elemento, magari con un discreto coefficiente di sicurezza.

Potrebbe essere questa un'altra strada.

Una modellazione FEM ti aiuterebbe in ogni caso a trovare la vera mappa termica dell'elemento, che dalla mia esperienza (non ancora tanta in quanto sto frequentando giusto ora un corso abilitante di 120 ore, anche se collaboro da 3 anni) è come il Santo Graal di una pratica antincendio.

[Soqquadro92]

Si, avevo pensato anche a questo tipo di soluzione, ed effetti ho fatto un tentativo di verifica, per i pilastri, calcolando quelli che potrebbero essere i carichi. Dai risultati sembra che i pilastri, fortunatamente, siano sovradimensionati.
Tuttavia non essendo il mio campo, preferirei non inserire nella relazione questo tipo di verifiche. Per questo mi chiedevo se quelle considerazioni che ho scritto fossero sufficienti anche formalmente, e soprattutto in assenza delle verifiche strutturali a caldo e a freddo.

Mi spiego meglio, è lecito ipotizzare che le strutture siano state correttamente dimensionate, seppur in assenza dei calcoli?

E poi ho un altra domanda, nella relazione sarebbe sufficiente riportare quelle due considerazioni che facevo prima? E la relazione è a firma di professionista antincendio o di tecnico abilitato (ad es. Ing. Chimico o meccanico) ?

[ing.caruso]

Il calcolo analitico che hai effettuato in ogni caso è utile a te personalmente per capire se puoi "fidarti" di ciò che hai rilevato, al netto di tutte le ipotesi conservative fatte. Di solito è una controprova che faccio sempre pure io per vedere quanto margine di sicurezza ho rispetto alla sigma ammissibile a caldo, e cerco di tenerlo il più ampio possibile in modo tale da coprire tutte le incertezze che ovviamente ridurrei utilizzando un software di calcolo FEM.

Per quanto riguarda la firma della relazione tecnica di calcolo all'atto ufficiale di deposito del CERT.REI, è di fatto una relazione di progetto/calcoli e in quanto tali andrebbero firmate in ogni pagina sempre col timbro da tecnico abilitato. Eticamente spetterebbe sempre a Ing. Strutturisti e/o civili nel settore edile/architettura.
Anche se è un campo a volte "grigio" su cosa un Ingegnere possa firmare o meno, Io come Ing. Meccanico essendo iscritto all'albo come Ing. Industriale cerco di non sconfinare in relazioni o progetti che coinvolgono calcoli diretti su opere in cemento e calcestruzzo armato, in quanto non è il mio settore. O meglio, pur effettuando io stesso calcoli analitici per dei CERT.REI di questo tipo, questi comunque li faccio revisionare e controfirmare per il momento da un mio collega nel settore civile. Mentre invece mi è concesso per strutture metalliche e in acciaio. (Così mi spiegò l'ordine appena mi iscrissi).

Quindi quando si chiede se "posso fidarmi" la risposta che ti darei sarebbe quella di "fidarti" però, tutelandoti.
Nessun funzionario dei VV.F andrà a contestare ciò che tu metterai per iscritto come validazione per i tuoi CERT.REI analitici in quanto, come detto prima, sono atti di deposito cui tu soltanto ti assumi la responsabilità. Quindi le analisi da te fatte (le due soluzioni che hai proposto) non costituiscono alcun problema in fase di consegna. A rigor di buon senso sono anche corrette per quel che mi concerne.

L'esperienza mi insegna a però a pensare sempre al peggio. Scoppia l'incendio (vedi il palazzo a Milano). Scattano i controlli a ritroso. Si va alla ricerca di qualunque falla se effettivamente l'edificio, pilastri, etc, da te revisionati possiedano o possedevano i requisiti di res. al fuoco dichiarati. Pur sapendo magari dall'esperienza e dai rilievi che la struttura era già abbondantemente in sicurezza, hai tu comunque documenti cartacei necessari (con tanto di firme idonee competenti per quel settore) su cui puoi poggiarti?.
Se la risposta diventa affermativa a tutte queste domande allora mi fido. Ci fosse anche solo una di queste che non mi convince, non mi fido.
Rapportando anche il tutto alla complessità e alla natura dell'edificio. Un conto è assumersi in buona fede una certificazione di una semplice parete perimetrale per una piccola officina meccanica di 400 mq, monopiano, e con carichi di incendio esigui per una CLASSE 30...Un altro è quando si tratta di dover dimostrare un REI >= 120 di un elemento di una struttura più complessa o su più piani.

[Soqquadro92]

Grazie per le risposte @ing.caruso. La penao in maniera molto simile alla tua. Chiaramente prima di certificare voglio essere sicuro.
Se conosci l'eurocodice 2, parte fuoco, magari puoi darmi ancora un suggerimento. Leggo nell'eurocodice che le azioni di progetto sulla struttura, possono essere ridotte durante l'incendio moltiplicandole per un coefficiente pari a 0.7.
Al punto 4.2.4 vengono riportati dei coefficienti di riduzione della resistenza dei materiali in funzione della temperatura. In che modo posso sfruttarli per determinare la temperatura critica del cls e dei ferri?
Chiaramente mantenere questi coefficienti unitari, con l'uso di opportuni rivestimenti per matenere la temperatura entro certi limiti, significherebbe mantenere inalterata la resistenza dei materiali, ma forse si tratta di un ipotesi troppo conservativa anche alla luce della riduzione delle azioni di progetto durante l'incendio di cui scrivevo prima.
Fino a quanto posso spingermi con le temperature?

[ing.caruso]

Grazie per le risposte @ing.caruso. La penao in maniera molto simile alla tua. Chiaramente prima di certificare voglio essere sicuro.
Se conosci l'eurocodice 2, parte fuoco, magari puoi darmi ancora un suggerimento. Leggo nell'eurocodice che le azioni di progetto sulla struttura, possono essere ridotte durante l'incendio moltiplicandole per un coefficiente pari a 0.7.
Al punto 4.2.4 vengono riportati dei coefficienti di riduzione della resistenza dei materiali in funzione della temperatura. In che modo posso sfruttarli per determinare la temperatura critica del cls e dei ferri?
Chiaramente mantenere questi coefficienti unitari, con l'uso di opportuni rivestimenti per mantenere la temperatura entro certi limiti, significherebbe mantenere inalterata la resistenza dei materiali, ma forse si tratta di un ipotesi troppo conservativa anche alla luce della riduzione delle azioni di progetto durante l'incendio di cui scrivevo prima.
Fino a quanto posso spingermi con le temperature?

Di nulla. Io sfrutto molto come testo il volume della EPC editore "Strutture Resistenti al fuoco" che si poggia praticamente sugli Eurocodici e copre in buona parte molti dei casi di verifica di resistenza analitica di strutture resistenti al fuoco.
In condizioni di incendio è come se l'acciaio consentisse di fare affidamento ad una tensione di snervamento maggiore rispetto a quella in condizioni ordinarie a freddo.
La verifica viene considerata valida nel momento in cui i valori di distanza dell'armatura longitudinale dalla superficie esposta sono tali da mantenere la temperatura nell'armatura al di sotto di un valore critico, fissato come Tmax = 500°C per acciaio laminato a caldo e Tmax = 350°C per acciaio armonico Per l'acciaio questi costituiscono il valore limite. Che poi è ciò che si verifica una volta mappata l'isoterma 500° all'interno dell'elemento.

Penso di aver compreso dove tu voglia andare a parare. In pratica, al netto di una carenza di informazioni dettagliate sul tipo di elemento oggetto della tua analisi, nota la sezione, il tipo di cemento e il tipo di barre presenti, l'obiettivo sarebbe quello di certificare, applicando opportuni rivestimenti, un elemento tale per cui tu sia in gradi di dimostrare, nei tempi minimi richiesti (REI 120 minuti) un non decadimento dello stesso (mantenendo Kc e Ks pari a 1,00). Corretto ?

Ti mostro quanto presente nel mio volume:


Come vedi per il calcestruzzo, che sia calcareo o siliceo, per non avere alcuna riduzione dovresti mantenerlo al di sotto dei 100°C, che è veramente un'ipotesi parecchio conservativa. Per carità applicabile e forse sarei d'accordo qualora il committente, il suo geometra o qualunque abbia le carte dell'edificio da te studiato, non sia in grado di fornirti alcuna informazione.
Per quanto riguarda l'acciaio, bisognerebbe conoscere almeno come si deforma al raggiungimento dello stato limite ultimo. Se tale deformazione supera il 2%, puoi sfruttare la curva di decadimento 1 dove se vedi a matita ti ho segnato una tratteggiata isoterma a 400°. Quel valore rappresenta il limite dove tu hai Ks =1,00 (nessun decadimento dell'acciaio).
Se invece le tue barre d'armature sono compresse o tese con deformazione minore del 2% allo SLU, allora devi andare con la curva 3, di cui la temperatura isoterma a cui corrisponde ks =1,00 è 100° C (altra tratteggiata).
La difficoltà casomai è conoscere, nel calcolo della capacità portante della struttura, la deformazione di queste barre. SI dovrebbe andare per iterazione. O anche per questi si tiene cautelativamente una T < 100°C...Ma ripeto siamo in una condizione molto conservativa. Di solito un acciaio sotto i 350°C mantiene buone caratteristiche di resistenza.