DAL PRESCRITTIVO AL PRESTAZIONALE.

Prima di addentrarci nel Fire Safety Engineering, osserviamo il panorama normativo italiano. che ha caratterizzato la prevenzione incendi degli ultimi decenni: una pluralità di regole tecniche verticali. Queste guide, benché distinte l’una dall’altra per ambito di applicazione, presentavano a loro malgrado un comune denominatore: la rigidità con cui definivano i criteri di prevenzione incendi.

Si parlava pertanto di norme prescrittive, in quanto caratterizzate da soluzioni prestabilite dal legislatore, che, se da un lato esulavano tecnici e progettisti dal compiere ogni genere di analisi o valutazione del rischio, costringevano d’altro canto i committenti ad una loro perentoria adozione (fatto salvo la possibilità di ricorso alla deroga).

Per meglio focalizzare questo aspetto, si citano alcuni esempi tratti dal D.M. 22/02/2006 (regola tecnica verticale per gli uffici):

• [§ 5.1] Le strutture ed i sistemi di compartimentazione devono garantire rispettivamente requisiti di resistenza al fuoco R e REI/EI secondo quanto riportato:
  • piani interrati: R e REI/EI 90;
  • edifici di altezza antincendi inferiore a 24 m: R e REI/EI 60;
  • […]

A livello progettuale, il tecnico che adottava questa strategia non doveva far altro che “confezionare” una relazione tecnica richiamando una dopo l’altra tutte le regole riportate nella specifica norma: soluzione generalmente semplice e immediata, che di fatto ha sempre riscosso ampio gradimento tra i professionisti. Sul lato pratico però, questa stessa semplicità si traduceva in molti casi in un dispendio economico per la committenza.

Facciamo un esempio:

Un imprenditore vuole avviare una nuova attività presso un edificio esistente costituito interamente da strutture in acciaio, si scontra con la necessità di garantire una resistenza al fuoco REI 60 del fabbricato, in quanto la regola tecnica verticale prescriveva questo requisito a causa dell’altezza antincendio dell’edificio.

Che grado di resistenza al fuoco potevano offrire quelle strutture in acciaio? Come dimostrare che quelle stesse strutture avrebbero garantito la classe di resistenza al fuoco richiesta senza dover ricorrere ad un rivestimento protettivo?

L’acciaio di per sé ha una scarsa resistenza alle alte temperature, per cui, senza opportune valutazioni non era possibile affermare che le strutture erano compatibili con una classe REI 60. Una soluzione tipicamente adottata in questi casi è il ricorso a protettivi o rivestimenti delle strutture come le mediante vernici intumescenti. Soluzione di certo percorribile, ma a quale costo?

Il salto che ha compiuto la prevenzione incendi è arrivato con le norme prestazionali, di cui il D.M. 03/08/2015 (anche conosciuto come Codice di Prevenzione Incendi) si è fatto portavoce.

Il Codice di Prevenzione Incendi consente il ricorso all’ingegneria della sicurezza antincendio (anche nota come fire safety engineering o FSE) per risolvere situazioni difficilmente percorribili con le regole prescrittive.

L’INGEGNERIA DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO (FSE) E IL FIRE DYNAMICS SIMULATOR (FDS).

L’ingegneria della sicurezza antincendio prevede l’applicazione di regole e principi ingegneristici per lo studio del fenomeno combustione in modo da raggiungere l’obiettivo di salvaguardare l’incolumità delle persone e di tutelare i beni e l’ambiente. Questa tecnica adotta un approccio Performance Based, cioè gli effetti dell’incendio vengono quantificati ed il livello di sicurezza viene valutato rispetto a soglie prestazionali.

L’ingegneria antincendio si fonda su modelli analitici o numerici per descrivere e calcolare gli scenari di incendio di progetto. Aiuta a verificare il raggiungimento delle soglie di prestazioni precedentemente fissate, che sono una traduzione in termini quantitativi degli obiettivi di sicurezza antincendio.

Uno strumento molto potente e molto versatile dell’ingegneria antincendio è il Fire Dynamics Simulator (FDS) sviluppato dal National Institute of Standards and Technology (NIST) of the United States Department of Commerce, in cooperazione con VTT Technical Research Centre of Finland.

Il Fire Dynamics Simulator (FDS) è un modello di fluidodinamica computazionale (CFD) dedicato allo studio del trasporto di fumo e calore nell’aria generati da un incendio. Il software risolve numericamente le equazioni di Navier-Stokes per flussi a bassa velocità generati da gradienti termici, con particolare riferimento ai fenomeni di trasporto di calore e di fumo tipici degli incendi.

FDS è di fatto uno strumento molto utile ed apprezzato, in quanto consente la soluzione di problematiche come:

• Valutazione della resistenza al fuoco di strutture;
• L’idoneità di percorsi di esodo particolarmente complessi ed estesi.

Questi e molti altri aspetti possono essere studiati ed affrontati con FDS, partendo dalla definizione del dominio di calcolo (cioè l’ambiente oggetto di studio) e dello scenario di incendio che potrebbe verificarsi.

CASI STUDIO SVOLTI CON FDS: LIFE SAFETY E STRUCTURAL SAFETY.

Riportiamo alcune applicazioni dirette del Fire Dynamics Simulator.

Caso 1 – Valutazione della resistenza al fuoco di strutture in acciaio

L’intervento in oggetto è nato da una prescrizione rilasciata dai Vigili del Fuoco, la quale imponeva al committente l’obbligo di proteggere le strutture in acciaio di un impalcato mediante vernici intumescenti, in modo da garantire una resistenza al fuoco pari a REI 60.

Il telaio metallico era stato allestito per l’alloggiamento di alcune apparecchiature di processo, nelle quali erano contenuti dei liquidi infiammabili.

L’analisi dei rischi aveva evidenziato in particolare che, in caso di rilascio di sostanze dalle apparecchiature, ne potevano scaturire fenomeni di pool fire e che gli stessi avrebbero potuto sollecitare termicamente le strutture in acciaio dell’impalcato e portare al suo collasso.

In accordo con i Vigili del Fuoco si è ricorsi all’ingegneria antincendio per verificare se effettivamente fosse stato necessario proteggere le strutture metalliche.

Definito in primo luogo il dominio di calcolo in FDS, è stato successivamente modellato l’incendio della pool fire più credibile, sviluppando in particolare i seguenti aspetti: la reazione di combustione, la curva di rilascio termico (curva RHR) e la durata del focolaio.

Infine, mediante l’approccio dell’Eurocodice UNI EN 1993-1-2, è stato possibile definire la temperatura critica delle strutture, nonché il cimento termico degli elementi in acciaio fino a dimostrare che le strutture metalliche non avrebbero raggiunto il collasso.

Questa valutazione ha permesso di escludere la necessità di applicare protettivi ignifughi sulle strutture in acciaio, con conseguente risparmio in termini economici.

Caso 2 – Valutazione dell’esodo attraverso un corridoio cieco

Il tema del fire & safety engineering ci porta un altro caso concreto: l’analisi dei rischi svolta per un nuovo ristorante. Lo studio sul locale ha evidenziato che, in corrispondenza del piano primo dell’edificio, l’affollamento previsto era molto alto a causa di un percorso unidirezionale destinato all’uscita.

In particolare, sia la lunghezza del percorso di esodo e sia l’affollamento non avrebbero rispettato i limiti imposti dalla soluzione conforme per la strategia S.4 del Co.Pi (tab. S.4-18). L’intervento è diventato necessario per individuare una soluzione alternativa che consentisse di dimostrare l’idoneità del sistema di esodo senza dover modificare l’affollamento di piano e/o il percorso di esodo interno.

L’ingegneria antincendio è venuta in soccorso con l’applicazione dei criteri descritti nei capitoli M.1, M.2 ed M.3 del Co.Pi.

In primo luogo è stato modellato l’edificio in FDS, riproducendo le geometrie interne, gli arredi e gli ostacoli vari.

Sono stati individuati gli scenari di incendio più critici per il percorso di esodo unidirezionale da testare, in modo da verificare l’andamento dello sviluppo dei prodotti della combustione.

Ai fini della salvaguardia della vita è stato applicato il criterio ASET (tempo disponibile per l’esodo) ed RSET (tempo richiesto per l’esodo).

La valutazione ha permesso di dimostrare che il tempo disponibile per l’esodo (ASET) era superiore al tempo richiesto per l’esodo (RSET) con ampio margine di sicurezza, evitando così di dover limitare gli affollamenti interni e di rivedere i percorsi di esodo.