RESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURE - … · resistenza al fuoco delle strutture procedura per la determinazione del requisito minimoprocedura per la determinazione del requisito

RESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURERESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURE

Ing. Antonino Gerardi

Corso di aggiornamento 818 Arezzo 8 giugno 2012 Ing. A. Gerardi 1

R E S I S T E N Z A A L F U O C O D E L L E S T R U T T U R ER E S I S T E N Z A A L F U O C O D E L L E S T R U T T U R E

1. LA SICUREZZA STRUTTURALE IN SITUAZIONI D’INCENDIOI. DefinizioniII. Obiettivi

2 QUADRO NORMATIVO NAZIONALE2. QUADRO NORMATIVO NAZIONALEI. Settori di regolamentazioneII. Livelli di prestazioneIII. Criteri di progettazione

3. PROCEDURE PER LA PROGETTAZIONE DELLE STRUTTUREI. Approccio secondo le regole prescrittiveII. Approccio ingegneristicopp g g

4. PROCEDURE GENERALI PER IL CALCOLO DELLA CAPACITA’ PORTANTEI. Modelli di incendioII Modelli di trasmissione del caloreII. Modelli di trasmissione del caloreIII. Modelli strutturali

5. COMPORTAMENTO DEI MATERIALII. Calcestruzzo II. AcciaioIII. Legno

6. ESEMPI DI CALCOLO DELLA CAPACITA’ PORTANTEI. Pilastro in c.a.II. Trave in acciaioIII. Trave in legno

Corso di aggiornamento 818 Arezzo 8 giugno 2012 Ing. A. Gerardi2


LA SICUREZZA STRUTTURALE IN SITUAZIONI D’INCENDIO

Il concetto di sicurezza di una costruzione in caso di incendio è stato definito nell’ambito della Direttiva 89/106/CEE del 21 Dicembre 1988 (Construction Product Directive)

Principi di base:Principi di base:

Le costruzioni devono essere progettate e costruite in modo tale che, nel caso di sviluppo di un incendio:

la capacità portante delle strutture sia garantita per un determinato periodo di tempo;

la produzione e la propagazione di fiamme e di fumi all’interno delle costruzioni sia limitata;la produzione e la propagazione di fiamme e di fumi all interno delle costruzioni sia limitata;

la propagazione dell’incendio alle costruzioni vicine sia limitata;p p g ;

gli occupanti possano abbandonare la costruzione o essere messi in salvo;

sia presa in considerazione la sicurezza delle squadre di soccorso.

Rib diti d lRibaditi dal:

Interpretative document n. 2: Safety in case of fire, 1993

Stabilisce il collegamento con le norme armonizzate a livello europeo in materia di prodotti e opere daStabilisce il collegamento con le norme armonizzate a livello europeo in materia di prodotti e opere da costruzione.



QUADRO NORMATIVO NAZIONALE

L’Italia recepisce le direttive comunitarie con l’emanazione di un corposo quadro normativo:

NOVITÀ INTRODOTTEcon riferimento al ruolo delle strutture portanti:

- la definizione di nuove procedure per la valutazione del requisito di sicurezza in caso di incendio;

-la possibilità di applicazione di metodi di calcolo basati su un approccio ingegneristico.

SETTORI DI REGOLAMENTAZIONE PRINCIPALE

1. norme che definiscono il livello di prestazione prescritto per la struttura portante;

2 h ifi i i i di l l ili bili l i l2. norme che specificano i criteri di calcolo utilizzabili per la progettazione strutturale;

3. norme per la qualificazione dei rivestimenti protettivi e per il loro dimensionamento



PROCEDURA PER LA DETERMINAZIONE DEL REQUISITO MINIMO DI “R” PER LE STRUTTUREPROCEDURA PER LA DETERMINAZIONE DEL REQUISITO MINIMO DI “R” PER LE STRUTTURE



REGOLE PRESCRITTIVE DEL D.M. 9-3-2007

LIVELLI DEFINITI sulla base di una valutazione del rischio d’incendio :Livello I sole attività non soggette al controllo dei Vigili del FuocoLivello II attività non aperte al pubblico che rispettano opportune limitazioni individuate dal D.M. stessoLi ll III t ti tti itàLivello III restanti attivitàLivelli IV e V attività in cui specifiche condizioni di sicurezza sono definite sulle basi delle richieste del

committente o di specifici capitolati

Tabella 4 Tabella 5Tabella 5

Per gli edifici in cui si svolgono queste attività è possibile progettare la sicurezza strutturale in caso diincendio anche mediante l’applicazione dell’approccio ingegneristico, purché siano rispettati i limiti diresistenza al fuoco previsti dal D.M. 09/03/07 (Tab. 4) verificando anche le disposizioni del D.M. Tab.5



D.M. 9-3-2007

DEFINIZIONI RIFORMULATE

:“una delle fondamentali strategie di protezione da perseguire per garantire un adeguato livello di sicurezza della costruzione in condizioni di incendio. Essa riguarda la capacità portante in caso di incendio, per una struttura, per una parte della struttura o per un elemento strutturale nonché la capacità di compartimentazione rispetto all’incendio per gli elementi di separazione sia strutturali, come muri e solai, sia non strutturali, come porte e tramezzi “.

“attitudine della struttura, di una parte della struttura o di un elemento strutturale a conservare una ffi i t i t i tt l’ i d l f (R) if i t ll lt i i ti”sufficiente resistenza meccanica sotto l’azione del fuoco(R) con riferimento alle altre azioni agenti”.

“ ttit di di l t t tti tt l’ i d l f lt ll i“attitudine di un elemento costruttivo a conservare, sotto l’azione del fuoco, oltre alla propria stabilità (R), una sufficiente tenuta ai fumi e ai gas caldi della combustione(E) ed un sufficiente isolamento termico (I) nonché tutte le altre prestazioni se richieste”.



CRITERI DI CALCOLO

• D.M. Ministero delle Infrastrutture 14/01/2008 (NTC 2008) “Norme tecniche per le Costruzioni”

• D.M. Ministero dell’Interno 16/02/2007 “Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi didi prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione”

NTC 2008Prevede al cap.3 quale azione eccezionale L’INCENDIOp qApplicabile a tutti i tipi di costruzioni (soggette e non soggette al controllo dei Vigili del Fuoco)

L’azione termica da incendio:Curve d’incendio Nominali -> VERIFICHE CONVENZIONALICurve d’incendio Naturali -> APPROCCIO INGEGNERISTICO

Criteri di calcolo analitico:Eurocodici Parte Fuoco (1-2) + NAD



CRITERI DI CALCOLO

D.M. 16/02/2007sono specificate le seguenti modalità per la determinazione della resistenza al fuoco:

prove sperimentali, condotte esclusivamente ai sensi di norme EN o, in caso di assenza, prEN o ENV (ALLEGATO B);

valutazioni analitiche esclusivamente ai sensi delle parti fuoco degli Eurocodici (ALLEGATO C);valutazioni analitiche, esclusivamente ai sensi delle parti fuoco degli Eurocodici (ALLEGATO C);

confronto con le tabelle allegate al decreto medesimo (per strutture di acciaio validità limitata al 25/09/2010) (ALLEGATO D).



D.M. 16/02/2007

ALLEGATO C - Modalità per la classificazione in base ai risultati di calcoli C.1 I metodi di calcolo della resistenza al fuoco hanno l'obbiettivo di consentire la progettazione di elementi costruttivi portanti, separanti o non separanti, resistenti al fuoco anche prendendo in considerazione i

ll ti l t i t i i lt i l ti tt ifi h di i i di i i l fcollegamenti e le mutue interazioni con altri elementi, sotto specifiche condizioni di esposizione al fuoco e attraverso il rispetto di criteri prestazionali e l'adozione di particolari costruttivi.

C.2 Le condizioni di esposizione al fuoco sono definite in specifici regolamenti e basate sugli scenari di incendio in essi prescritti o su quelli attesi Nei medesimi regolamenti sono definite le combinazioni di caricoincendio in essi prescritti o su quelli attesi. Nei medesimi regolamenti sono definite le combinazioni di carico da considerare agenti insieme all'azione del fuoco e i coefficienti di sicurezza sui materiali e sui modelli.

C.3 I metodi di calcolo da utilizzare ai fini del presente decreto sono quelli contenuti negli eurocodici si seguito indicati se completi delle appendici contenenti i parametri definiti a livello nazionale:indicati se completi delle appendici contenenti i parametri definiti a livello nazionale:

C.3.1 EN 1991-1-2 «Azioni sulle strutture - Parte 1-2: Azioni generali -Azioni sulle strutture esposte al fuoco» C.3.2 EN 1992-1-2 «Progettazione delle strutture di calcestruzzo - Parte 1-2: Regole generali - Progettazione

strutturale contro l'incendio»strutturale contro l incendio» C.3.3 EN 1993-1-2 «Progettazione delle strutture di acciaio - Parte 1-2 Regole generali - Progettazione

strutturale contro l'incendio» C.3.4 EN 1994-1-2 «Progettazione delle strutture miste acciaio calcestruzzo - Parte 1-2: Regole generali -

Progettazione strutturale contro l'incendio» gC.3.5 EN 1995-1-2 «Progettazione delle strutture di legno - Parte 1-2: Regole generali - Progettazione

strutturale contro l'incendio» C.3.6 EN 1996-1-2 «Progettazione delle strutture di muratura -Parte 1-2: Regole generali - Progettazione

strutturale contro l'incendio» C.3.7 EN 1999-1-2 «(Progettazione delle strutture di alluminio Parte1-2: Regole generali - Progettazione

strutturale contro l'incendio»

-continua-



D.M. 16/02/2007

ALLEGATO C - Modalità per la classificazione in base ai risultati di calcoli

C.4 In attesa della pubblicazione delle appendici nazionali degli eurocodici, è possibile limitare l'impiego d i t di di l l ll l ifi d ll i t l f d li l ti t tti i t tidei metodi di calcolo alla sola verifica della resistenza al fuoco degli elementi costruttivi portanti, con riferimento agli eurocodici indicati in C.3.2, C.3.3, C.3.4 e C.3.5 con i valori dei parametri da definire a livello nazionale presenti nelle norme stesse come valori di riferimento ovvero con riferimento alle norme UNI di seguito indicate:

C.4.1 UNI 9502 «Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di conglomerato cementizio armato, normale e precompresso»

C.4.2 UNI 9503 «Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di acciaio»acciaio»

C.4.3 UNI 9504 «Procedimento analitico per valutare la resistenza al fuoco degli elementi costruttivi di legno»

C.5 I metodi di calcolo di cui in C.3 e C.4 possono necessitare della determinazione, al variare delleC.5 I metodi di calcolo di cui in C.3 e C.4 possono necessitare della determinazione, al variare delle temperature, dei parametri termofisici dei sistemi protettivi eventualmente presenti sugli elementi costruttivi portanti. In questi casi i valori che assumono detti parametri vanno determinati esclusivamente attraverso le prove indicate all'articolo 2 comma 4 del presente decreto ed elencate nella tabella A.3 dell'allegato A.

I valori dei parametri presenti nelle norme citate in C.4 possono essere ancora utilizzati purché il produttore, sulla base di idonee esperienze sperimentali, dichiari sotto la propria responsabilità, che il sistema protettivo garantisca le prestazioni definite in suddette norme, nonché aderenza e coesione per tutto il tempo necessario e ne fornisca le indicazioni circa i cicli di posa o di installazione.Tale possibilità decade con l'obbligo della marcatura CE dei sistemi protettivi, prevista in conformità alla pertinenti specificazioni tecniche ovvero dopo 3 anni dall'entrata in vigore del presente decreto. Elaborazioni numeriche dei valori di detti parametri, che esulano dall'ambito delle prove indicate all'articolo 2 comma 4 del presente decreto o dalle norme citate in C.4 sotto le condizioni suddette, non sono valide ai fini d ll ifi d ll i t l f d li l ti t tti i t tidella verifica della resistenza al fuoco degli elementi costruttivi portanti.



PROCEDURA PER LA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA AL FUOCO E MODELLI DI CALCOLOPROCEDURA PER LA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA AL FUOCO E MODELLI DI CALCOLO



PROCEDURA GENERALE PER IL CALCOLO DELLA CAPACITA’ PORTANTE

Tipologia d’uso Tipologia di costruzioneDefiniti:

MODELLO D’INCENDIO

Definiti:Geometria del compartimento

Carico d’incendio

Esposizione termica all’incendioCaratteristiche dell’incendio

MODELLO DITRASMISSIONE DEL

CALORE

Geometria dell’elemento

Proprietà Termiche

CALORE

Gradienti termici

Caratteristiche della trasmissione del calore

MODELLO STRUTTURALE

Gradienti termici

Geometria dell’elemento

Carichi applicati MODELLO STRUTTURALECarichi applicati

Proprietà meccaniche

C ità t t

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Capacità portante

13


MODELLI DI INCENDI




CURVE NOMINALI

1.400

Curva Temperatura ‐Tempo

(Post Fh)

1.200

θg =20+ 1080 (1 – 0,325 e-0,167 t - 0,675 e-2,5t)

800

1.000e [°C]

Normalizzata

Incendio Esterno

Idrocarburi

θg = 20 + 345 log10 (8t +1)ISO 834

600

Temperature

θg = 20 + 660 (1 – 0,687 e-0,32 t - 0,313 e-3,8t)

400

0

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

Tempo [min]

NO sollecitazioni indirette;;Ed,fi,ext = const (t=0);Verifica a tempo R




CURVE NATURALI

SEMPLIFICATE- Incendi Parametrici (Post Fh)

θg = 20+1325(1 - 0.324e-0.2t* - 0.204e-1.7t* - 0.472e-19t*)

θ = temperature in the fire compartment ( C)θg = temperature in the fire compartment ( C)t* = t Γ (h)t = time (h)Γ= (O/b)2/(0.04/1160)2

b = (ρcλ)0,5 and 1000 < b < 2000O = opening factor: Av√H/At and 0.02 < O < 0.20 (m1/2)p g v t ( )Av = Area of vertical openings (m2)At = Area of enclosure (walls, ceiling, floor and openings) (m2)ρ = density of the boundary of the enclosure (kg/m3)c = specific heat of the boundary of the enclosure (J/kgK)λ = thermal conductivity of the boundary of the enclosure (W/mK)

- Incendi Localizzati (Pre Fh)- Incendi su elementi Ext. (Post Fh)

AVANZATE- Modelli a zone (Pre/Post Fh)- Modelli di campo (Fluidodinamica

Sollecitazioni indirette;Ed,fi,ext = var(t);Verifica fino al raffreddamento

Modelli di campo (Fluidodinamica computazionale)



MODELLI DI TRASMISSIONE DEL CALORE



MODELLO DI TRASMISSIONE DEL CALORE

MODELLO GENERALERiscaldamento di un solido omogeneo, isotropo e Fuoreriano

Variazione della temperatura nel

l fi it

Generazione di calore nel volume finito = 0

Variazione della temperatura

ρ c δθ/δt = Q + div (λ grad θ)

volume finitop

nell’unità di tempo

Condizione spaziale

Fl di l tt tCondizione temporale

θ(t = 0,x,y,z) = θ0div(λ grad θ)m = hnet

h = α (θ θ )Convettivo Coeff. convettivo (25 W/m2K exp. a ISO 834)

(4 o 9 W/m2K NON exp.)

Flusso di calore netto trasmesso

hnet = [W/m2]

hnet,c = αc (θg - θm )

h t = Φ ε εf σ [(θ +273)4- (θ +273) 4Radiativo

hnet,r = Φ εm εf σ [(θr +273) - (θm +273)

Emissiv. fiamma =1 Fattore di configurazione ≤ 1

Emissiv. = 0,7 (st. cls.) 0,8 (legno)



MODELLO DI TRASMISSIONE DEL CALORE

Caratteristiche delle procedure per l’analisi termica

MODELLITabelle progettuali dati

sperimentaliFormule semplificate Modelli avanzati

Complessità Bassa Intermedia Elevata

Meccanismo di trasferimento di

caloreConduzione

-Convezione-Irraggiamento -Conduzione

P i t li-Interpolazione dati

i t liFonte

-Prove sperimentali-Modelli di calcolo di riconosciuta validità

sperimentali-Semplificazioni di modelli di calcolo di riconosciuta validità

Modelli fisici accurati

Incendi standardTipologia di incendio Incendi standard

Incendi standardIncendi naturali

Tipologia di elementi strutturali

Dipende dai dati sperimentali disponibili

Principalmente per strutture in acciaio (2 tipi)

Qualunque materiale e tipologia di costruzione

Parametri iniziali per la definizione del

modello

Tipologia strutturaleGeometria

Flusso termico o curva di incendioCondizioni al contorno

Geometria dell’elementoProprietà termiche dei materiali

SoluzioniCampi di temperature della sezione

trasversale

Campi di temperature della sezione trasversale di tipo

semplificato

Campi di temperatura da mono a tridimensionali

Strumenti di Eurocodici EN 199X-1-2 Eurocodici EN 199X-1-2 Software FEMprogetto Pubblicazioni di prove sperimentali Documenti tecnici



CARATTERISTICHE FISICHE DEI MATERIALI

Upper limit - HSCu =2%

Lower limit – cls calcareo

Esplosive Spalling

Cond. termica calcestruzzoCapacità termica calcestruzzo

Se Cl. exp. cls X0 o XC1 : u < 3%Disidr. Idrosilicato di calcio

Disidr. Solfoalluminati idrati

Decomp. Idrossido di calcio

Se Cl. exp. cls X0 o XC1 : u 3%

Massa volumica calcestruzzo con u=3% ρ(20°C) =2300 Kg/m3

u > 3%Frantumazione esplosiva Caduta del calcestruzzo


Se a ≥ 7 cm : armare copriferro rete min. φ4 / 10x10D.M.: per ricoprimenti > 50mm prevedere armatura aggiuntiva diffusa

20


MODELLO SEMPLIFICATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE

NON ESISTONOmodelli numerici semplificati per il clsp p

Esistono mappe termiche per travi e pilastri rettangolari + pilastri circolari a vari RHP: λc (Low); Cp (u=1,5%); ε=0,7 ; c=25 W/m2K

M l i l t iliMassa volumica calcestruzzo siliceo



MODELLO AVAZANTO DI TRASMISSIONE DEL CALORE: FEM

Mappe termiche da software FEM



MODELLO AVANZATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE: FEM




Capacità termica acciaio al carbonio Cond. termica acciaio al carbonioCapacità termica acciaio al carbonio

Massa volumica acciaio cost ρa = 7 850 kg/m3Massa volumica acciaio cost. ρa 7 850 kg/m




Acciaio NON protetto

Temperatura incendio

Temperatura nell’acciaio non protetto UNIFORME

Δt < 5 s

Ksh =0,9*(Am/V)b / (Am/V) per le sezioni ad H

K (A /V) / (A /V) l lt i iKsh =(Am/V)b / (Am/V) per le altre sezioni

Ksh = 1 per le sezioni convesse




Acciaio NON protetto

Influenza del fattore di sezione




Acciaio protetto

AcciaioProtettivo

Temperatura nell’acciaio protetto

Temperatura incendio

AcciaioProtettivo

nell acciaio protettoUNIFORME

dp Spessore protettivo

< 30 s




Frontiera di carbonizzazione

Assenza di aria

Presenza di aria

R l i t t [°C] d ibilità [W/ K] Relazione temperatura [°C]-calore specifico [kJ /kgK]


Relazione temperatura [°C] -conducibilità [W/mK] per il legno e lo strato carbonizzato

Relazione temperatura [ C] calore specifico [kJ /kgK] per legno e carbone



IPOTESI:1. La carbonizzazione procede perpendicolarmente alle superfici esposte con

l ità t tvelocità costante;

2. Il legno conserva inalterate le proprie caratteristiche di resistenza e rigidezza nella parte non ancora combusta;nella parte non ancora combusta;

3. La valutazione della capacità portante viene fatta sulla sezione resistenza residua trascurando l’arrotondamento degli spigoli;

4. Il calcolo viene eseguito agli SLU



MODELLI STRUTTURALI



MODELLO STRUTTURALE

DIFFERENZE DALLA PROGETTAZIONE STRUTTURALE A FREDDO

IN GENERALE

Il progetto strutturale si svolge come quello classico a freddo con le seguenti differenze:

1) I carichi statici agenti sono ridotti: Combinazione eccezionale;) g

2) Devono essere considerate le variazioni delle caratteristiche meccaniche e della rigidezza del materiale;

3) L’espansione termica può indurre forze interne legate all’eventuale iperstaticità delle struttura: Azioni indirette;

4) I coeff. parziali di sicurezza dei materiali adottati nelle verifiche sono inferiori;

5) Le sezioni trasversali degli elementi possono subire riduzioni: Spalling

6) Non sono necessarie verifiche delle deformazioni degli elementi a meno che non modifichino la resistenza e/o producano danni agli elementi di compartimentazione e di protezione delle strutture, o nel caso in cui provochino il mancato funzionamento dei vincoli;

7) Devono essere considerati tutti i possibili meccanismi di collasso strutturale, che possono essere diversi da quelli a freddo (si ammettono, ad esempio, configurazioni in grandi spostamenti che fanno sviluppare il cosiddetto effetto catena); Effetto grandi spostamenti



MODELLO STRUTTURALE

SLU (no SLE)

VERIFICHE DI SICUREZZA:

Le verifiche di sicurezza della struttura

SLU (no SLE)

nel suo complesso o di un suo componente possono essere effettuate:

Nel dominio della resistenza Rfi,d,t ≥ Efi,d,t

Nel dominio delle temperature θd,t ≤ θcr,d

tfi,d ≥ tfi,richiestoNel dominio del tempo



MODELLO STRUTTURALE

Caratteristiche dei modelli di calcolo della capacità portante

MODELLI

Tabelle (2)Modelli di calcolo

semplificatiModelli di calcolo avanzati

Complessità Bassa Intermedia Elevata

Modelli meccanici accurati (il

Fonte-Prove sperimentali-Modelli di calcolo di riconosciuta validità

-Interpolazione dati sperimentali-Semplificazioni di modelli di calcolo di riconosciuta

(modello deve tenere in conto della

variazione delle caratteristichemeccaniche dei materiali con la temperatura, del comportamento

riconosciuta validità calcolo di riconosciuta validità

non lineare dei materiali, della non linearità geometrica e delle azioni

indirette)

Tipologia di analisi Elementi singoli-Elementi singoli -Sottostrutture

Tipologia di analisi Elementi singoli-Sottostrutture -Struttura completa

Tipologia di incendio Incendio ISO 834 Incendi nominali-Incendi nominali-Incendi naturali

Tipologia strutturale Tipologia strutturale

Parametri iniziali

-Tipologia strutturale-Geometria

-Quantitativo di armatura?-Eventuale copriferro

-Livello di carico ?

-Tipologia strutturale-Geometria

-Proprietà meccaniche dei materiali-Quantitativo di armatura-Campi di temperaturep p

RisultatiClasse di resistenza

Progetto / Verifica della sezione

Resistenza in condizioni di incendio

Tempo di resistenza al fuoco della struttura

Strumenti di Eurocodici EN 199X-1-2 Software FEM validato per leStrumenti di progetto

Eurocodici EN 199X-1-2D. M. 16/02/2007

Eurocodici EN 199X-1-2Software FEM validato per le

condizioni di incendio: EN 199x-1-2



MODELLO STRUTTURALE: Carichi

Azioni agenti durante l’evento incendio.Combinazione eccezionale di carico prevista dalle NTC per SLU con azioni eccezionali di progetto Ad (comb. quasi permanente):



MODELLO STRUTTURALE: Schematizzazione della struttura

Analisi globale della struttura

Analisi di porzioni di strutture

Analisi di elementi singoli



MODELLO STRUTTURALE: materiale

Caratteristiche meccaniche del calcestruzzoValide per velocità di riscaldamento di incendi ISO 834

Curve dei coeff. di riduzione della resistenza (fck) del cls

cls calcareo

cls siliceo




Caratteristiche meccaniche degli acciai per c.a.

Curve dei coeff. di riduzione della resistenza (fyk) delle armature per c.a. Classe N

S teso traf a freddo ε fi ≥ 2%S. teso traf. a freddo ε s,fi ≥ 2%

S. teso lam. a caldo ε s,fi ≥ 2%

S. teso e compr. ε s,fi < 2%

s. traf. a freddo (fili e trefoli) Classe B

Curve dei coeff. di riduzione della resistenza (βfpk) dell’acciaio da pretensione




Caratteristiche meccaniche dell’acciaio

Curva di riduzione delle caratteristiche dell’acciaio



MODELLO DI CALCOLO SEMPLIFICATO per strutture in:p

Verifica nel dominio delle resistenze Efi,d ≤ Rfi,d γm,fi = 1γM0 = 1αcc = 1

M d A l 3 (0 15h b) A 0 04*A

≠ e meno restrittive del D.M. 16-02-2007 (si basano sul rapporto di utilizzo)

D.M. 16-2-2007Pilastri:

- Metodo A:

- Metodo B:

l0,fi ≤ 3m; e ≤ emax(0,15h opp. b); As ≤ 0,04*Ac

λfi ≤ 30; emax= 100mm; ≠ As / Ac

λfi ≤ 80; emax= 200mm; bmax= 60 cm; 0,1≤ ω ≤ 1

Metodi tabellari: +

Pareti:- Non portanti: migliori sono le tab. D.4 del D.M. 16-2-2007 - Portanti piene: ≠ e meno restrittive della circ. del 15-02-2008

Con verifica di stabilità

EC2-1-2:- Pareti tagliafuoco (M REI)

T i- Isostatiche (classe WC) ≡ (Tab. D.6) D.M. 16-2-2007

Travi:( ) ( )

- Continue

- Isostatiche: ≠ e meno restrittive della tab. D.5 del D.M. 16-2-2007 Continue: ≠ e meno restrittive della circ del 15 02 2008

Lastre:- Continue: ≠ e meno restrittive della circ. del 15-02-2008 - Piane- Nervate




Metodo ISOTERMA 500 C:

Metodo A ZONA:Metodo A ZONA:

1. Si considera danneggiato il calcestruzzo che abbia raggiunto temperature maggiori di 500 °C e si esclude ogni suo contributo alla resistenza;

2. La restante sezione trasversale mantiene i suoi valori di resistenza e modulo d’elasticità2. La restante sezione trasversale mantiene i suoi valori di resistenza e modulo d elasticità iniziali;

3. Gli angoli arrotondanti dell’isoterma possono essere valutati approssimando la forma; 4. reale delle isoterme a un rettangolo o un quadrato;5 Si ifi l i t l id tt f dd5. Si verifica la sezione trasversale ridotta a freddo;



Verifica di resistenza al fuoco pilastro in c.a. esistente Verifica R90p Verifica R90

ISO 834

a=34mm

c=20mm


Parametri necessari per l’ingresso nelle tabelle EC2 (App. C): λ, ω, n, e


Verifica di resistenza al fuoco pilastro in c.a. esistente Verifica R90p Verifica R90

Interpolando per b =300mm si ha: dist amin = 32,5mm


Interpolando per b 300mm si ha: dist amin 32,5mmEssendo dist a > dist amin PILASTRO R90



γm,fi = 1

ε = 0,85 (235/fy )0,5

γM = 1

Classificazione di duttilità della sezione con:

Coeff. parziali dei materiali: γm,fiγM

VERIFICA NEL DOMINIO DELLE TEMPERATURE

Tasso utilizzo μ0 =Efi d / Rfi d 0 ≥ 0 013

Calcolo Temperatura CriticaSez. Cl.1,2 e 3

Tasso utilizzo μ0 Efi,d / Rfi,d,0 ≥ 0,013

IPOTESI:

• Singoli elementi sottoposti a N e M puri.• NO Sollecitazioni composte

• Curva d’incendio ISO 834;Curva d incendio ISO 834;

• Per le sezioni di Cl. 4 la θcr = 350°C

Temperature critiche θcr in funzione del tasso di utilizzo μ0


p μ0

43



Verifica nel dominio di θ

FATTORE DI ADATTAMENTO

K = k1* k2

Elemento Inflesso

tener conto della non uniforme distribuzione di temperatura all’interno della sezione in acciaio; tale fattore assume i seguenti valori:

Per una distribuzione di temperature non uniforme lungo la sezione trasversale:• Trave esposta su quattro lati k1=1,00;• Trave esposta su tre lati con soprastante soletta di calcestruzzo k1=0,70;• Trave esposta su quattro lati k1=0,85;

T t l ti t tti k 0 85• Trave su tre lati, ma protetti k1=0,85;

•Per una distribuzione di temperature non uniforme lungo la trave:• in corrispondenza dei vincoli di una trave staticamente indeterminata: k2=0,85;• in tutti gli altri casi k =1 00;• in tutti gli altri casi k2=1,00;

Elemento Teso• K = 1K = 1




Verifica nel dominio di θ NOMOGRAMMA (valido solo per elementi tesi o inflessi)



Verifica di resistenza al fuoco trave in acciaio Verifica R90Verifica R90

Soletta in c.a. collegata ma non collaborante

Mfi,Ed = q*l2 / 8 = 76 KNm

ISO 834



NOMOGRAMMA

660°C

1100

630°C


0,44


Verifica di resistenza al fuoco trave in acciaio Verifica R90Verifica R90

ISO 834

630°C

1100 W/m3 K dp=0,026m

Per rendere la trave R90 occorrerà utilizzare un rivestimento di intonaco a base di vermiculite di 26mm di spessore.



MODELLO DI CALCOLO SEMPLIFICATO per strutture in: p

ELEMENTI IN LEGNO

1. Assegnazione della velocità di combustione (costante nel tempo) in base al tipo di essenza di g ( p ) plegno

2. Definizione delle superfici che partecipano alla combustione3. Determinazione della sezione residua al tempo t;4 Verifica soddisfatta se la sezione residua garantisce una caratteristica di sollecitazione4. Verifica soddisfatta se la sezione residua garantisce una caratteristica di sollecitazione

superiore a quella esterna agente;

def = dchar n + k0d0 = βn t + k0d0ef char,n 0 0 βn 0 0

def : profondità di carbonizzazione;βn : velocità di carbonizzazione ideale, convenzionalmente superiore a quella effettiva

per includere fessurazioni e spigoli arrotondati;k0 : coeff.(t); variabile da 0 a 1 per 0 < t < 20 min e 1 per t > 20 min d0 = 7mm: strato iniziale di carbonizzazione

Materiale βn [mm/min]βn [ ]



Verifica di resistenza al fuoco trave in legno nuova Verifica R60g Verifica R60

ISO 834



Verifica di resistenza al fuoco trave in legno nuova Verifica R60g Verifica R60

def = k0d0 +βn t k0 = 1 per t>20 min

- 2(d0 + βn t)

t-(d0 + βn t)

Verifica di resistenza:

V ifi di t bilità

TRAVE R60σmax,fi < σcrit

Verifica di stabilità:


Ing. Antonino GerardiVia Trasimeno,7 Arezzo

Corso di aggiornamento 818 Arezzo 8 giugno 2012

Cell. 346 4196444

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RESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURE - … · resistenza al fuoco delle strutture procedura per la determinazione del requisito minimoprocedura per la determinazione del requisito