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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
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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.
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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
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PROCEDURA PER LA DETERMINAZIONE DEL REQUISITO MINIMO DI “R” PER LE STRUTTUREPROCEDURA PER LA DETERMINAZIONE DEL REQUISITO MINIMO DI “R” PER LE STRUTTURE
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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
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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”.
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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
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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).
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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-
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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.
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PROCEDURA PER LA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA AL FUOCO E MODELLI DI CALCOLOPROCEDURA PER LA VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA AL FUOCO E MODELLI DI CALCOLO
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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
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MODELLI DI INCENDI
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MODELLO D’INCENDIO
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
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MODELLO D’INCENDIO
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)
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MODELLI DI TRASMISSIONE DEL CALORE
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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)
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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
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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
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Se a ≥ 7 cm : armare copriferro rete min. φ4 / 10x10D.M.: per ricoprimenti > 50mm prevedere armatura aggiuntiva diffusa
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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
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MODELLO AVAZANTO DI TRASMISSIONE DEL CALORE: FEM
Mappe termiche da software FEM
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MODELLO AVANZATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE: FEM
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CARATTERISTICHE FISICHE DEI MATERIALI
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
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MODELLO SEMPLIFICATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE
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
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MODELLO SEMPLIFICATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE
Acciaio NON protetto
Influenza del fattore di sezione
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MODELLO SEMPLIFICATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE
Acciaio protetto
AcciaioProtettivo
Temperatura nell’acciaio protetto
Temperatura incendio
AcciaioProtettivo
nell acciaio protettoUNIFORME
dp Spessore protettivo
< 30 s
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CARATTERISTICHE FISICHE DEI MATERIALI
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]
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Relazione temperatura [°C] -conducibilità [W/mK] per il legno e lo strato carbonizzato
Relazione temperatura [ C] calore specifico [kJ /kgK] per legno e carbone
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MODELLO SEMPLIFICATO DI TRASMISSIONE DEL CALORE
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
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MODELLI STRUTTURALI
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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
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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
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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
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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):
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MODELLO STRUTTURALE: Schematizzazione della struttura
Analisi globale della struttura
Analisi di porzioni di strutture
Analisi di elementi singoli
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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
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MODELLO STRUTTURALE: materiale
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
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MODELLO STRUTTURALE: materiale
Caratteristiche meccaniche dell’acciaio
Curva di riduzione delle caratteristiche dell’acciaio
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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
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MODELLO DI CALCOLO SEMPLIFICATO per strutture in:p
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;
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Verifica di resistenza al fuoco pilastro in c.a. esistente Verifica R90p Verifica R90
ISO 834
a=34mm
c=20mm
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Parametri necessari per l’ingresso nelle tabelle EC2 (App. C): λ, ω, n, e
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Verifica di resistenza al fuoco pilastro in c.a. esistente Verifica R90p Verifica R90
Interpolando per b =300mm si ha: dist amin = 32,5mm
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Interpolando per b 300mm si ha: dist amin 32,5mmEssendo dist a > dist amin PILASTRO R90
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MODELLO DI CALCOLO SEMPLIFICATO per strutture in:p
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
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p μ0
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MODELLO DI CALCOLO SEMPLIFICATO per strutture in:p
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
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MODELLO DI CALCOLO SEMPLIFICATO per strutture in:p
Verifica nel dominio di θ NOMOGRAMMA (valido solo per elementi tesi o inflessi)
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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
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NOMOGRAMMA
660°C
1100
630°C
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0,44
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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.
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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 [ ]
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Verifica di resistenza al fuoco trave in legno nuova Verifica R60g Verifica R60
ISO 834
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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:
Corso di aggiornamento 818 Arezzo 8 giugno 2012 Ing. A. Gerardi51
Ing. Antonino GerardiVia Trasimeno,7 Arezzo
Corso di aggiornamento 818 Arezzo 8 giugno 2012
Cell. 346 4196444
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