presentazione TIS_ bochicchio 07052014

Seminario CNR-IVALSA Fire Safety Engineering
Giovanna Bochicchio
Consiglio Nazionale delle Ricerche - IVALSA
Laboratori di comportamento al fuoco
San Michele all’Adige (TN)
Abteilung 34 - Innovation, Forschung,
Entwicklung und Genossenschaft
Ripartizione 34 - Innovazione, Ricerca,
Sviluppo e Cooperative
FIRE SAFETY ENGINEERING
Definizione:si intende il complesso
di modelli, dati e criteri che
permettono l'applicazione dei
principi della scienza e
dell'ingegneria alla protezione
delle persone, dei beni e
dell'ambiente dal fuoco.
La novità dell'approccio
ingegneristico alla sicurezza
consiste nel fatto che, di ogni
misura alternativa, può essere
quantificato l'effetto. Fino ad oggi,
invece, si accettavano misure
secondo un criterio qualitativo,
senza nessuna possibilità di
misurare l'impatto effettivo dei
singoli strumenti sul'evoluzione
dell'incendio.
Torre Windsor (1 h e 30 min)- Incendio facciata vetrata
Riferimenti e Norme Internazionali
Lo stato dell’arte a livello internazionale in materia di “fire engineering” è rappresentato
dai seguenti documenti:
•Documento tecnico ISO TR 13387
ISO / TR 13387-1
Applicazione dei concetti di prestazione al fuoco agli specifici obbiettivi
ISO / TR 13387-2
Concetti di scenari di incendio e di fuoco
ISO / TR 13387-3
Valutazione e verifica dei modelli matematici d’incendio
ISO / TR 13387-4
Inizio e sviluppo del fuoco in generale
ISO / TR 13387-5
Inizio e sviluppo all’interno e all’esterno degli edifici
ISO / TR 13387-6
Risposta strutturale e sviluppo dell’incendio oltre l’area di origine
ISO / TR 13387-7
Rilevamento e spegnimento dell’incendio
ISO / TR 13387-8
Sicurezza delle persone e loro comportamento
•NFPA 101 “Life Safety Code”
•NFPA 914 “Code for Fire Protection of Historic Structures“
Riferimenti e Norme Internazionali:
•ISO/CD 16730 Assessment, verification and validation of calculation methods
•ISO/AWI 16731 Data needed for fire safety engineering
•ISO/CD16732 Guidance on fire risk assessment
•ISO/CD16733 Methodology for selection of design fire scenarios and design fires
•ISO/CD16734 Requirements governing algebraic formulas for fire plumes
•ISO/CD16735 Requirements governing algebraic formulas for smoke layers
•ISO/CD16736 Requirements governing algebraic formulas for ceiling jet flows
•ISO/CD16737 Requirements governing algebraic formulas for vent flows
•ISO/AWI 1673 Fire safety engineering --Evaluation of behaviourand movement of
people
•PNWI Fire safety engineering -General Principles
•PNWI Overall behaviourof structures in real fires
I metodi della FSE possono presentare molti
vantaggi rispetto ai metodi prescrittivi. Infatti si
devono considerare la totalità dei sistemi di
protezione antincendio (attiva e passiva) e
fornire, in funzione dell’analisi una soluzione
più mirata e più economica rispetto ai metodi
tradizionali prescrittivi.
I metodi della FSE possono essere gli unici mezzi
possibili di raggiungimento del livello soddisfacente di
protezione antincendio in alcune grandi e complesse
costruzioni (attività industriali prive di norma
prescrittiva, deroghe, Indagini sugli incendi).
Net center - Padova
Il Processo della progettazione prestazionale
Analisi qualitativa del progetto (preliminare);
Analisi di eventuali vincoli progettuali;
Individuazione dei pericoli di incendio connessi con la
destinazione d'uso prevista;
Descrizione delle condizioni ambientali
Analisi delle caratteristiche della costruzione e dei sui
occupanti
Analisi quantitativa del progetto definendo le prestazioni
richieste
le temperature massime dei gas o dei materiali
concentrazioni di fumo o livelli di visibilità
concentrazioni di gas
flussi di energia radiante
livelli di esposizione termica per le persone o per i materiali.
Stima dei risultati dell’analisi con i risultati attesi
Ripetizione dell’analisi se necessaria
Creazione dei report e presentazione dei risultati
ISO TR 13387-1 Appendice A
L'ingegneria della sicurezza antincendio può essere
definita a più livelli:
Ad un livello di base, si può intendere il calcolo del
diametro delle tubazioni di un impianto Sprinkler, il
calcolo della risposta strutturale di un elemento di
una costruzione o del complesso strutturale, oppure
la conoscenza delle proprietà dei materiali alle
temperature elevate in condizioni di carico e così via.
Ad un livello superiore, richiedendo l'uso dei
programmi destinati all'elaborazione integrata, può
significare la valutazione delle conseguenze di un
incendio sulla sicurezza della vita degli occupanti
l’edificio soggetto ad analisi, mediante la definizione
del contesto, degli scenari e del calcolo del rischio.
Ad un livello più strategico, l'ingegneria di
protezione antincendio può significare un insieme
delle misure (metodologia, strumenti di calcolo e
dati) che ha l'obiettivo di ridurre il rischio potenziale
riducendo il numero di feriti, e di morti ad un livello
accettabile
Obiettivo del decreto 9 maggio 2007
Fornire uno strumento alternativo a quanto stabilito dall’all. I lett. A del D.M. 4/5/1998 per
individuare le misure di sicurezza nella progettazione di attività non normate o nel
procedimento di deroga per particolari contesti costruttivi, architettonici, urbanistici.
E’ uno strumento che non può essere imposto dai vigili del fuoco ma che può essere
liberamente adottato dal progettista
Campo di applicazione (art. 2)
insediamenti di tipo complesso o a tecnologia avanzata
edifici di particolare rilevanza architettonica e/o costruttiva
edifici pregevoli per arte o storia
edifici ubicati in ambiti urbanistici di particolare specificità
la metodologia può essere applicata in alternativa alla metodologia vigente :
per la individuazione delle misure da adottare ai fini del rilascio del
c.p.i. nel caso di attività non regolate da specifiche disposizioni
per la individuazione delle misure di sicurezza equivalenti nell’ambito
del procedimento di deroga
D.M. 4 MAGGIO 1998 - … procedimenti di prevenzione incendi…
Art. 1 - Richiesta esame progetto
DOMANDA
2 copie (1 in bollo)
VERSAMENTO (EX L. 966/65)
DOCUMENTAZIONE TECNICO
PROGETTUALE
Scheda
informativa
• Informazioni generali
sulle attività soggette
• Indicazioni tipo
progetto
Relazione
tecnica
• Individuazione dei pericoli di incendio
• Descrizione condizioni ambientali
• Valutazione qualitativa del rischio
• Compensazione rischio incendio
(strategia antincendio)
• Gestione dell’emergenza
2 copie
Elaborati
grafici
MAX A2 (piegati A4)
• planimetria generale
(1:2000 - 1:200)
• piante (1:50 - 1:200)
• sezioni (1:50 - 1:200)
• particolari (scala adatta)
10
D.M. 10/03/1998
Identificazione dei pericoli di
incendio
Individuazione persone
esposte ai pericoli di incendio
Eliminazione/riduzione dei
pericoli
Classificazione del livello di
rischio di incendio
Adeguatezza delle misure di
sicurezza
Rischio
residuo
accettabile
SI
Redazione/revisione del
documento
NO
11
D.M. 4 MAGGIO 1998 - … procedimenti di prevenzione incendi…
Art. 5 - Richiesta deroga
• Individuazione dei pericoli di incendio (verifica
degli scenari di incendio)
• Descrizione condizioni ambientali
• Valutazione qualitativa del rischio
• Compensazione rischio incendio
(strategia antincendio)
• Gestione dell’emergenza
12
I principali regolamenti vigenti in Italia in materia di Prevenzione
Incendi e l’applicazione della Fire Safety Engineering
ATTIVITÀ NORMATE
Nessuna
problematica
particolare
ATTIVITÀ NON NORMATE
Necessità di
richiesta di
DEROGA
FIRE SAFETY ENGINEERING
(Metodo prestazionale)
13
L’allegato Tecnico DM 9/5/2007
ANALISI PRELIMINARE (I FASE)
1. Definizione del progetto
2. Identificazione degli obiettivi antincendio
3. Individuazione dei livelli di prestazione
4.Individuazione degli scenari di incendio di progetto
Fase I:
1.DEFINIZIONE DEL PROGETTO
1. eventuali vincoli progettuali derivanti da previsioni
normative o da esigenze peculiari dell’attività
2. individuazione dei pericoli di incendio connessi con la
destinazione d’uso prevista;
3. descrizione delle condizioni ambientali per
l’individuazione dei dati necessari per la valutazione
degli effetti che si potrebbero produrre;
4. analisi delle caratteristiche degli occupanti in
relazione alla tipologia di edificio ed alla destinazione
d’uso prevista
Fase I:
1.DEFINIZIONE DEL PROGETTO:
Pericoli di incendio
•destinazione d'uso (generale e particolare);
•sostanze pericolose e loro modalità di stoccaggio;
•carico di incendio nei vari compartimenti; impianti di
processo;
•lavorazioni;
•macchine, apparecchiature ed attrezzi;
•movimentazioni interne;
•impianti tecnologici di servizio;
•aree a rischio specifico.
Fase I:
1.DEFINIZIONE DEL PROGETTO:
Condizioni ambientali
•condizioni accessibilità e viabilità;
•lay-out aziendale (distanziamenti, separazioni,
isolamento);
•caratteristiche degli edifici (tipologia edilizia,
geometria, volumetria, superfici, altezza, piani
•interrati, articolazione planovolumetrica,
•compartimentazione, ecc.);
•aerazione (ventilazione);
•affollamento degli ambienti, con particolare riferimento
alla presenza ai persone con ridotte od
•impedite capacità motorie o sensoriali;
•vie di esodo.
Fase I:
1.DEFINIZIONE DEL PROGETTO:
Caratteristiche degli occupanti
analisi delle caratteristiche degli occupanti in relazione alla tipologia di
edificio ed
alla destinazione d’uso prevista
– tipologia degli occupanti
– famigliarità con l’ambiente
– presenza di anziani o bambini
– presenza di disabili:
» con limitazione delle capacità motorie
» con limitazione delle capacità visive
» con limitazione delle capacità uditive
» con problematiche psicologiche o mentali
– stato di veglia o di sonno
– presenza di persone con compiti particolari che devono ritardare
l’esodo
– presenza di persone con restrizione della libertà (carceri, istituti di
pena, ecc.)
– numero e distribuzione degli occupanti all’interno dei locali
(affollamento delle aree) nelle condizioni più sfavorevoli ai
fini dell’esodo
Fase I:
2.IDENTIFICAZIONE DEGLI
OBIETTITIVI ANTINCENDIO
In questa fase sono identificati ed esplicitati gli obiettivi di sicurezza antincendio in
conformità alle vigenti disposizioni in materia di prevenzione incendi ed in
relazione alle specifiche esigenze dell’attività in esame (DI N. 2 EX CPD).
Minimizzare le occasioni di incendio
La capacità portante dell’edificio deve essere garantita per un periodo di
tempo determinato
La produzione e la propagazione del fuoco e del fumo all’interno dell’opera
siano limitate
La propagazione del fuoco ad opere vicine sia limitata
Gli occupanti possano lasciare l’opera in sicurezza o essere soccorsi altrimenti
Sia presa in considerazione la sicurezza delle squadre di soccorso
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
• In relazione agli obiettivi di sicurezza
individuati, il progettista deve indicare quali
sono i parametri significativi presi a
riferimento per garantire il soddisfacimento
degli stessi obiettivi.
• I parametri possono includere, ad esempio,
temperature massime dei gas, livelli di
visibilità, livelli di esposizione termica per le
persone o per i materiali, ecc..
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Successivamente i livelli di prestazione devono essere quantificati (valori numerici rispetto ai quali
verificare i risultati attesi dal progetto) . Tali valori possono essere desunti dalla letteratura tecnica
condivisa tra cui si citano, ad esempio, le norme ISO/TR 13387, BS 7974, il decreto del Ministero dei
Lavori Pubblici 9/05/2001, ecc.
Esempi di livelli di prestazione:
• Livelli di temperatura: Il livello di temperatura massima ammissibile può variare in funzione
degli obiettivi antincendio (esodo degli occupanti, permanenza del personale addetto per il
tempo necessario alla messa in sicurezza degli impianti, intervento dei soccorritori…)
•Livelli di irraggiamento prodotto dall’incendio, dai prodotti della combustione(fumi, gas), dalle
strutture (pareti, solai); il contributo dell’irraggiamento diventa significativo per temperature
dell’elemento emettitore superiori a 350-400 °C
•Livelli di visibilità:la visibilità ammessa lungo le vie di esodo deve essere definita per un certo
periodo temporale. La tipologia dei segnali (riflettenti, luminosi) e la loro posizione può
influenzare i valori ammissibili;
•Livelli di concentrazioni di specie tossiche: in generale la valutazione sulle specie tossiche
riguarda l’esodo delle persone. Nella ISO /TR 13387 ed nel BS 7974 si ritrova la definizione di
ASET e RSET e anche quelli di FED e FEC
Cause di morte ed infortunio a seguito di incendi:
20 – 40 % : ustioni – esposizione al calore
60 – 80 % : inalazione gas nocivi - intossicazione
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Energia radiante:
0,4 kw/m2 : esposizione solare
1,4 kw/m2 : possibile danno a personale non protetto
5 kw/m2 : possibile danno a personale protetto (danni gravi a
personale non protetto)
10 kw/m2 : innesco tendaggi
12 kw/m2 : possibile danno a cavi elettrici, serbatoi metallici ed
altre strutture simili (elevata probabilità di letalità)
20 kw/m2 : innesco poltrone (al centro del soffitto flashover)
33 kw/m2 : possibile ignizione del legno
40 kw/m2 : possibile danno ad acciaio e cls precompresso,
innesco plastiche
60 kw/m2 : possibile danno a strutture in cls
100 kw/m2 : collasso di strutture metalliche
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Gas di combustione
•
•
ANIDRIDE CARBONICA: non tossico ma ASFISSIANTE
–
Si sostituisce all’ossigeno dell’aria (quando l’ossigeno scende sotto il 17% in volume si ha
l’asfissia)
OSSIDO DI CARBONIO (monossido di carbonio): si sviluppa in incendi con carenza di ossigeno –
gas INCOLORE, INODORE, NON IRRITANTE – E’ il gas più pericoloso con cui ci confrontiamo nel
corso di un incendio.
–
si combina con l’emoglobina del sangue, sottraendo l’ossigeno, e formando
carbossiemoglobina
–
Provoca cefalea, nausea, vomito, palpitazioni, tremori muscolari
–
E’ presente in gas di scarico di motori a combustione interna e in gas di combustione di
caldaie e stufe difettose
–
P.m. CO = 12 + 16 = 28 ; pertanto il CO non si comporta né da gas pesante né da gas leggero
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Effetti del CO sull’uomo
.
ppm
Tempo (min)
Ppm.min
200
120 – 180
24.000 – 36.000
Leggero
mal di testa
800
45
36.000
Leggero
Mal di testa
3200
10 – 15
32.000 – 48.000
Stato confusionale
3200
30
96.000
Morte possibile
6900
1–2
6.900 – 13.800
Stato confusionale
12800
0,1 (2-3 respiri)
1.280
Incoscienza
12800
1-3
12.800 – 38.400
morte
effetti
24
ASET : tempo disponibile per l’esodo (ISO 13571:2007)
RSET: tempo richiesto per l’esodo (EN 16738:2009)
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Sistema di esodo soddisfatto se ASET>RSET
RSET= tempo di
rivelazione+tempo di allarme
generale+tempo di attività pre
movimento+tempo di
movimento
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Esempi di livelli di prestazione (irraggiamento) – BS 7974
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Fase I:
3.INDIVUDUAZIONE DEI LIVELLI DI
PRESTAZIONE
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Caratteristiche dei fuochi di progetto (13387-2)
I fuochi di progetto sono caratterizzati solitamente dalla variazione delle
seguenti variabili rispetto al tempo:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
tasso di produzione di calore (Potenza termica emessa);
variazione della temperatura nel tempo;
tasso di produzione di sostanze tossiche;
tasso di produzione del fumo;
formato del fuoco (compresa la lunghezza della fiamma);
tempo di accadimento degli eventi chiave quale il FLASHOVER.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Ogni SCENARIO di progetto è rappresentato da un avvenimento unico degli eventi ed è il
risultato di un insieme particolare delle circostanze connesse con le misure di sicurezza
antincendio. Di conseguenza, uno SCENARIO di progetto rappresenta una combinazione
particolare di risultati o di eventi connessi con i fattori come:
tipo di fuoco;
stati interni di ventilazione;
condizioni ambientali esterne;
prestazione di ciascuna delle misure di sicurezza antincendio;
tipo, formato e posizione della fonte d'ignizione;
distribuzione e tipo di combustibile;
densità di carico del fuoco;
soppressione di fuoco;
condizione delle porte delle finestre delle aperture in genere;
rottura di finestre;
sistema di trattamento d’aria della costruzione.
Gli SCENARI possono essere scenari interni o
esterni. Esempi di SCENARI di progetto, sono:
a) Interno
• fuoco della stanza (angolo, soffitto,
pavimento, parete);
•singolo fuoco dell'elemento (mobilia, cestino
di cartastraccia, attrezzature-accessori);
•sviluppo del fuoco (estrazione del fumo);
•vano per cavi o fuoco del condotto;
•fuochi del tetto (sotto il tetto);
•fuoco della cavità (intercapedini o condotti
nelle pareti, ecc.).
b)Esterno
•fuoco di costruzione vicina;
•fuochi di pacchetti esterni di combustibile;
•fuochi di tetti;
•fuochi di facciate.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Tipo di Fuoco
Dalle statistiche di avvenimento degli incendi adatte per la costruzione e
l’attività in studio, occorre identificare:
a) il tipo più probabile di scenario;
b) lo scenario più probabile avente le più severe conseguenze.
Posizione di Fuoco
Per ciascuno degli scenari identificati al punto 1, occorre selezionare una
posizione specifica o le posizioni nella costruzione che produrrebbe lo
sviluppo dell’incendio con effetti più avversi.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Albero degli eventi
Per la corretta definizione di uno scenario si
deve costruire l’albero degli eventi che
rappresenta i possibili stati dei fattori che sono
stati identificati come significativi.
Un percorso lungo uno dei rami dell’albero
rappresenta uno scenario da considerare.
La definizione del DM 9 maggio 2007:
“scenario di incendio”: descrizione qualitativa dell'evoluzione di un incendio che
individua gli eventi chiave che lo caratterizzano e che lo differenziano dagli altri
incendi. Di solito può comprendere le seguenti fasi: innesco, crescita, incendio
pienamente sviluppato, decadimento. Deve inoltre definire l'ambiente nel quale
si sviluppa l'incendio di progetto ed i sistemi che possono avere impatto sulla sua
evoluzione, come ad esempio eventuali impianti di protezione attiva.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
La scelta degli scenari di incendio
NFPA 101: “Life Safety Code”
NFPA 914 :“Code for Fire Protection of Historic Structures“
•La norma NFPA 101 prevede la prova del progetto e la valutazione rispetto ad 8 scenari predeterminati.
A loro volta, ciascuno di questi scenari potrà essere multiplo o non applicabile, a seconda delle
caratteristiche dell'edificio.
•La norma NFPA 914 aggiunge a tali scenari quattro ulteriori indicazioni per la valutazione della tutela dei
beni.
In relazione alle caratteristiche dell'edificio, tutti gli scenari devono contenere alcune specificazioni, quali
la posizione iniziale dell'incendio ed i valori iniziali della produzione di fumo e di calore, le
caratteristiche dei materiali presenti, dell'intervento umano e degli impianti.
Scenario 1
Questo scenario descrive un incendio che si
sviluppa durante una fase normale dell'attività.
Nella definizione delle condizioni
rappresentative dovranno essere prese in
considerazione specificamente:
•le attività delle persone presenti;
•il numero e la posizione delle persone
presenti;
•la caratteristiche geometriche dei locali;
•il tipo e la quantità di mobilio, dei rivestimenti
e del materiale contenuto nell'ambiente;
•le proprietà del combustibile presente e le
fonti di innesco;
•le condizioni di ventilazione.
Inoltre occorre definire il primo oggetto ad
essere incendiato e la sua posizione.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 2
Questo scenario descrive un incendio che si sviluppa con la combustione di un
materiale con curva di crescita ultraveloce,ubicato nella via di esodo più
importante. Le porte interne all'inizio dell'incendio sono aperte.
- ParteA :questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio
con specifica attenzione ai problemi di esodo delle persone. Infatti,in
considerazione del fatto che l'incendio riduce il numero di vie di esodo
disponibili,dovrà essere valutata la disponibilità ed efficacia dei sistemi di esodo
alternativi.
-ParteB:questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio con
specifica attenzione ai problemi determinati dagli effetti di una rada propagazione
dell'incendio sui beni da proteggere,sulle finiture interne e sui componenti
strutturali.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 3
Questo scenario descrive un incendio che ha inizio in un locale in cui normalmente non
sono presenti persone ma che,per la sua posizione,può mettere in pericolo un grande
numero di persone presenti in un altro locale dell'edificio.
Parte A:questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio che ha
inizio in una stanza in cui normalmente non sono presenti persone e migra verso
l'ambiente che può contenere il più grande numero di persone nell'edificio.
Parte B:questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio che
partendo da un locale non occupato può crescere e mettere in pericolo la zona di
maggiore interesse per i beni presenti.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 4
Questo scenario descrive un incendio che ha origine in una intercapedine o in un
controsoffitto adiacente ad un locale di dimensioni rilevanti in cui sono presenti
persone.
Parte A:questo scenario particolare deve riguardare lasimulazione dell'incendio che ha
origine in una intercapedine che non è protetta né da un sistema di rivazione né di
soppressione e che si propaga nell'ambiente all'interno dell'edificio che può ospitare il
maggior numero di persone.
Parte B:questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio
che,partendo da un locale in cui non sono presenti persone che non è protetto né da
sistema di rilevazione né di soppressione,può crescere e mettere in pericolo la zona di
maggiore interesse per i beni presenti.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 5
Questo scenario descrive un incendio di un materiale con curva di crescita lenta
rallentato dai sistemi di soppressione, in adiacenza ad una zona con affollamento.
•Parte A: questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio
che parte da un innesco relativamente piccolo ma che causa un incendio rilevante.
•Parte B: questo scenario particolare deve riguardare la simulazione dell'incendio
che parte da un innesco relativamente piccolo ma che causa un incendio rilevante
che può mettere tutta l'area di maggiore interesse per i beni presenti a rischio a
causa del ritardo nell'attivazione della soppressione.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 6
Questo scenario descrive un incendio intenso, dovuto al maggior carico di incendio
possibile nelle normali operazioni svolte nell'edificio.
Si riferisce ad una crescita rapida in presenza di persone.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 7
Questo scenario rappresenta l'esposizione ad un incendio esterno.
Si riferisce ad una combustione che inizia in una zona distante dall'area interessata
alla valutazione e che si propaga nell'area oppure ne blocca le vie di esodo o rende
al suo interno non sostenibili le condizioni.
Fase I:
4. INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI
DI PROGETTO
Scenario 8
Questo scenario descrive un incendio che ha origine nei combustibili ordinari
oppure in un'area o stanza con sistemi di protezione (attivi o passivi) messi uno
alla volta fuori uso.
Questo scenario valuta l'evoluzione dell'incendio in relazione ai singoli sistemi di
protezione o prodotti, considerati singolarmente non affidabili o non disponibili.
FASE II: ANALISI QUANTITATIVA
1. Definizione della soluzione progettuale (elaborazione)
2. Scelta dei modelli di calcolo (valutazione)
3. Selezione delle soluzioni progettuali idonee
Gli strumenti di simulazione
Negli ultimi due decenni sono stati sviluppati numerosi strumenti di calcolo che
consentono di stimare gli effetti di un incendio, in modo più o meno approssimato.
I codici utilizzati sono stati sviluppati presso il NIST (National Institute of Standards
and Technology) Building and Fire Research Laboratory
CFAST si trova in http://fast.nist.gov/
FDS 4 si trova in http://fire.nist.gov/fds4/
FDS 5 si trova in http://www.fire.nist.gov
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo
•FDS(Fire Dynamics Simulator) predice la distribuzione del fumo e il movimento dell’aria causati
dall’incendio, dal vento, e dal sistema di ventilazione. I risultati del calcolo sono visualizzati dal codice
smokeview
I modelli richiedono la descrizione geometrica del compartimento e delle aperture, permettono comunque
di simulare anche spazi non compartimentati, come i “plume” (cioè il pennacchio di fiamme e gas caldi che
si eleva dalla regione di combustione) ed i camini.
CFAST (Consolidated Fire and Smoke Transport
Model) è un modello a zone sviluppato per
predire gli effetti dell’incendio sulle
temperature e sulle concentrazioni di gas
E’ un codice di calcolo semplificato, fornisce
risultati, con tempo di analisi limitato, risolve le
equazioni dei modelli a zona relativamente
semplici.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo:
modelli a zone
Si suddivide ogni locale in un piccolo numero di volumi di controllo chiamati
“layer”, lo stato di ognuno dei quali è ipotizzato uniforme al suo interno, cioè i
valori di temperatura, quantità di fumo, concentrazione dei prodotti della
combustione sono uguali in ogni punto dello stesso volume.
I modelli a zona stimano in funzione del
tempo:
le temperature (medie) dello strato inferiore e
superiore;
la posizione dell'interfaccia tra le zone;
la concentrazione di ossigeno;
la concentrazione di ossido di carbonio;
la visibilità;
il flusso in entrata ed in uscita da aperture
verso l'esterno o verso altri locali.
i risultati di output sono tabellari.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo:
modelli a zone
•
•
•
•
I fenomeni relativi ad un incendio possono venire considerati relativi a tre
zone omogenee in relazione alle grandezze termodinamiche
Strato caldo superiore
Strato caldo inferiore
la plume dove avviene la combustione
Fase II:
2. Scelta dei modelli di
calcolo:modelli a zone
SSjl
SSij
SSik
SAik
48
Il modello di simulazione contenuto in CFAST è un modello a zone in grado
di predire le condizioni ambientali in una struttura composta da più
compartimenti e soggetta ad incendio.
CFAST tiene conto dei trasferimenti di calore che avvengono con la
struttura in esame e permette di selezionare diversi tipi di materiale che
caratterizzano pareti, pavimento, e soffitto.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di
calcolo:modelli a zone
I dati di input per i modelli a zone variano dal modello e dalle informazioni che si desidera
ottenere.
Sono necessari dati sulla geometria del compartimento e sulle dimensioni delle aperture.
La conoscenza delle proprietà termiche delle pareti di confine del compartimento é
necessaria per stimare la dispersione del calore attraverso muri, soffitto, solai ecc.
Software “Zone model”
USA
• Harvard Computer Fire Code, FIRST
• CFAST, CCFM, FAST
• ACOS(network), ASET, FPETOOL
Fase II:
JAPAN
2. Scelta dei modelli di calcolo
• BRI2(T), SMKFLOW(net work model)
• various kind of Code developed by Construction Company (based on
BRI2)
AUSTRALIA
• FIRECALC
50
FDS Codici di Calcolo Fluidodinamici
Codice di calcolo A VOLUMI FINITI.
Forniscono la stima dell’evoluzione dell’incendio in uno spazio per via numerica,
risolvendo le equazioni di conservazione (della massa, dell’energia, della diffusione
delle specie ecc.) che risultano da un incendio.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo:
modelli di campo
I modelli di campo, quindi, dividono uno spazio in un numero elevato di
elementi e risolvono le equazioni di conservazione all’interno di ciascuno di essi.
Maggiore il numero di elementi, più dettagliata sarà la soluzione.
I risultati sono tridimensionali e, se comparati con i modelli a zone, molto più
dettagliati.
I modelli di campo predicono in funzione del
tempo:
la distribuzione puntuale dei prodotti della
combustione
fiamme
fumo
Anidride carbonica (CO2)/Monossido di
carbonio (CO)
componenti del calore trasmesso
Heat Release Rate
La temperatura delle pareti, la trasmissione del
calore attraverso le pareti, le aperture,
all’interno di oggetti, ecc.,
la propagazione del fumo e il movimento
dell’aria causati dall’incendio, dal vento, e dal
sistema di ventilazione.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo:
modelli di campo
Rate of Heat Released RHR (1)
RHR(t ) =
n
∑V
i =1
RHR(t)
Vc, i
Hi
c, i
(t ) H i
Potenza termica rilasciata dall’incendio (kW)
Velocità di combustione dell’i-esimo materiale combustibile (kg/s)
Potere cal. inferiore dell’i-esimo materiale combustibile (kJ/kg)
Sperimentalmente si è determinato che, fino alla condizione di flashover, RHR varia
con legge quadratica in funzione di t; per consentire valutazioni analitiche, si sono
introdotte 4 curve di sviluppo di incendio ognuna caratterizzata dal tempo tg che
corrisponde al tempo in cui l’incendio raggiunge uno sviluppo di potenza pari a
1.000 kW.
Rate of Heat Released RHR - growth phase (2)
RHR(t) = Vc (t ) H = α t 2
1.000(
α =
t g2
ULTRAFAST
75
0,1777
FAST
150
0,0444
MEDIUM
300
0,0111
SLOW
600
0,0277
W 2
k s
Tipo di incendio atteso
Tempo di sviluppo della
potenza di 1.000 kW tg
(s)
)
LIMITI DEI MODELLI
Il modello contenuto in CFAST è stato creato e validato per la simulazione di incendi in spazi confinati
caratterizzati da dimensioni geometriche proprie degli edifici di civile abitazione, e quindi di locali di
modeste dimensioni.
Per questi motivi, in tutti gli scenari per i quali le dimensioni dei locali si differenziano, per
dislocazione e geometria da quelli caratteristici dell’edilizia civile, le valutazioni del modello non
potranno che essere affette da un certo grado di incertezza.
Valutazioni comparative tra simulazioni di incendi e
prove sperimentali su scala reale hanno altresì
dimostrato che i limiti del modello vengono raggiunti
per potenze dell’incendio elevate (nell’ordine dei 35
MW), mentre per potenze più contenute (nell’ordine
dei 4-5 MW) i risultati si possono considerare
verosimili.
Altre limitazioni riscontrate durante prove
comparative, condotte dallo stesso ente che ha
sviluppato il modello, sono nella sovrastima delle
temperature (nell’ordine dei 50/150 °C secondo i
casi) degli strati superiori dei compartimenti
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo
Il modello contenuto in FDS è stato originariamente sviluppato per analizzare incendi
a scala industriale.
L’affidabilità dei risultati ottenuti per mezzo del codice di calcolo è ragionevole se la
dimensione del focolaio è circoscritta e le dimensioni dell’ambiente sono
relativamente grandi rispetto a quelle della sorgente.
In tali condizioni, i valori delle velocità dei flussi e delle temperature dei gas sono
caratterizzate da un’accuratezza del 10-20% rispetto a misure sperimentali
effettuabili nelle medesime situazioni.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo
Date le origini del modello, gli stessi sviluppatori ammettono che esso deve essere
migliorato per quanto riguarda l’affidabilità dei risultati di simulazioni che
riproducono lo sviluppo di incendi in ambienti di residenza civile.
Un ulteriore limite evidenziato dai ricercatori
riguarda la simulazione della crescita
dell’incendio, che è strettamente legata alle
caratteristiche termo fisiche dei materiali che
circoscrivono l’incendio, proprietà che devono
essere definite con precisione dall’utilizzatore
del modello.
Il modello è stato validato solo per quei pochi
materiali testati sperimentalmente dal NIST. In
assenza di verifica sperimentale dei dati inseriti
nel codice di calcolo, non si assicura la
rispondenza dei risultati ottenuti dalle
simulazioni con i possibili scenari reali.
Un ulteriore limite del programma, dal punto
di vista applicativo, riguarda le risorse
hardware necessarie per la sua esecuzione e i
tempi di calcolo richiesti.
Fase II:
2. Scelta dei modelli di calcolo
Osservatorio per l’approccio ingegneristico (art. 7)
Presso il Dipartimento è istituito l’Osservatorio per l’approccio ingegneristico
alla sicurezza antincendio per favorire la massima integrazione tra tutti i
soggetti chiamati all’attuazione delle disposizioni inerenti il FSE
L’Osservatorio:
• espleta attività di monitoraggio
• adotta misure tese ad uniformare le modalità attuative del FSE
• fornisce supporto e indirizzi agli organi territoriali del CNVVF
Per garantire l’uniformità applicativa nella trattazione delle pratiche, i
Comandi comunicano all’Osservatorio i dati inerenti i progetti esaminati
redatti secondo l’approccio ingegneristico.
L’Osservatorio, qualora lo ritenga utile per la propria attività, può richiedere ai
Comandi la produzione della documentazione tecnica inerente singoli
Procedimenti.
L’Osservatorio opera nell’ambito della DCPrevSicTecnica avvalendosi
dell’Area Coordinamento Composizione e modalità di funzionamento
Fatto salvo quanto previsto dal D.M. 4.5.1998 per le modalità di
presentazione della domanda, la documentazione tecnica deve essere
integrata con:
• sommario tecnico, firmato congiuntamente dal progettista e dal titolare
dell’attività, ove è sintetizzato il processo seguito per individuare gli
scenari di incendio di progetto ed i livelli di prestazione
• presentazione dei risultati dell’analisi quantitativa in modo che questi
riassumano, in una sintesi completa ed efficace, il comportamento del
sistema per quel particolare tipo di analisi
• il documento contenente il programma per l’attuazione del sistema di
gestione della sicurezza antincendio
Sistema di gestione della sicurezza antincendio (SGSA) (art. 6)
L’ SGSA è necessario per tenere sotto controllo tutti i parametri che hanno
determinato la scelta degli scenari di incendio in base ai quali sono state
individuate le specifiche misure di protezione.
L’ SGSA deve essere verificato dai VV.F. in concomitanza con la visita
sopralluogo finalizzata al rilascio del c.p.i. e successivamente in
occasione dei rinnovi e comunque ogni sei anni.
Per tale verifica deve essere corrisposto un importo pari a quello dovuto
per il “primo sopralluogo” o per il “rinnovo”
Il FLASHOVER è una fase di transizione in corrispondenza della quale la
temperatura dello strato di gas caldi a soffitto raggiunge il valore di 600 °C
ed il flusso termico a livello del pavimento è pari a 20 kW/m2.
Sviluppo di un incendio
REAZIONE AL FUOCO
RESISTENZA AL FUOCO
Fattori che intervengono al verificasi del
flashover
L’irraggiamento di calore dall’alto provoca la
pirolisi dei materiali.
I gas incombusti accumulati sotto il soffitto si
autoinfiammano e vengono spinti verso
l’apertura creando delle lingue di fuoco
L’incendio continua ad essere ventilato ma
l’evacuazione del calore è insufficiente
Il Flashover rischia di
Intrappolare mortalmente VV.F.e civili.
Destabilizzare la strategia di soccorso e di
attacco all’incendio
Propagare l’incendio in zone impreviste
Creare problemi strutturali a causa dell’elevata
temperatura
UNI CEI EN ISO 13943:2010 Sicurezza in caso di incendio - Vocabolario
Resistenza al fuoco
Reazione al fuoco
Comportamento di un
materiale che contribuisce con
la propria decomposizione al
fuoco a cui è sottoposto in
condizioni determinate.
F
L
A
S
H
O
V
E
R
Capacità di un elemento di conservare,
per un periodo di tempo stabilito:
• Capacità portante (R)
• Tenuta al fumo ed alle fiamme (E)
• Isolamento termico (I)
Una specifica completa di un fuoco
di progetto può comprendere le seguenti fasi:
fase incipiente
fase di sviluppo
fase a sviluppo completo
fase di deperimento
estinzione
Fase iniziale dell’incendio
controllata dal combustibile
(la velocità di combustione è
soprattutto influenzata dalla
pezzatura, dalla disposizione
spaziale e tipologia del
materiale combustibile.)
Fase di decadimento
dell’incendio per
esaurimento del
combustibile.
Fase iniziale dell’incendio controllata dalla
superficie di ventilazione (il valore della
velocità di combustione, si mantiene
pressoché costante nel tempo pari al valore
massimo possibile che può essere raggiunto
nel locale in relazione alla forma, dimensioni
e posizionamento delle aperture presenti)
L’incendio
può
essere
descritto da una curva di
rilascio d’energia:
Curva Heat Release Rate
(HRR)
–Il
primo
tratto
ha
andamento parabolico (80%
energia rilasciata)
HRR = α t2
–Il secondo è un tratto
costante
HRR =HRRf
–Il
terzo
un
tratto
decrescente (20% energia
rilasciata)
Il tasso calore rilasciato (curva RHR)
Il valore del tasso di calore rilasciato nella fase
stazionaria dell’incendio.
A parità di carico di incendio, le modalità con cui
avviene la combustione dipendono dalla
configurazione del locale e dalla natura del
combustibile e può svilupparsi secondo due diverse
processi.
Il tasso calore rilasciato (curva RHR)
Nel primo caso nel locale c’è sufficiente
disponibilità di ossigeno per sostenere la
combustione ed il massimo valore della curva
RHR dipende dalla quantità di combustibile
presente (incendio controllato dal
combustibile).
67
Il tasso calore rilasciato (curva RHR)
Nel secondo caso la ventilazione del locale è
insufficiente ed il massimo valore della curva
RHR dipende dalla quantità di ossigeno
disponibile (incendio controllato dalla
ventilazione).
68
In relazione alla velocità di crescita ed al
tipo di combustibile si possono verificare
4 tipi di incendi (UNI EN 1991-1-2:2004)
Carico di incendio e curva RHR
Carico di incendio
(Energia - kcal o MJ)
Curve RHR
(Rilascio potenza termica - kW)
Fornisce solo l’indicazione
dell’energia presente nei materiali
combustibili posti all’interno
dell’attività. Non fornisce indicazioni
relative a “come” e “dove” questa
energia viene rilasciata
Fornisce informazioni relative al
rilascio dell’energia nel tempo
(“come” e “dove”)
È quindi possibile valutare
l’andamento di alcuni parametri di
riferimento per stabilire con maggior
precisione obiettivi di sicurezza e
metodi per raggiungerli
ENERGIA
POTENZIALE RILASCIABILE
TASSO DI CALORE RILASCIATO
71
ROOM CORNER TEST
ISO 9705:1993 e UNI EN 14390: “Camera in grande scala: prova di riferimento relativa alla
superficie dei prodotti”
Metodo di prova in grande scala che simula un incendio
che ha origine in un angolo della camera, in condizioni di
ventilazione assicurate dall’apertura di una porta.
E’ impiegato per i prodotti che non possono essere testati in
piccola scala (materiali termoplastici, giunti, superfici
irregolari, materiali di rivestimento) e fornisce dati dalla fase di
ignizione fino ad arrivare al flashover (HRR).
ISO 5660-1: 2002” Reaction to fire tests . Heat release, smoke production and mass
loss rate. Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method)”
E’ un metodo di prova su piccola scala per determinare il
contributo che il materiale testato può dare in termini di sviluppo
di calore durante un incendio: HRR (heat release rate), SPR
smooke production rate) e MFR (mass flow rate).
Questi ultimi due metodi, pur non avendo ancora una classificazione propria,
sono richiesti per fornire dei dati di input per l’ingegneria della sicurezza
antincendio, al fine di ipotizzare determinati scenari di incendio in relazione al
tipo di combustibile presente nel compartimento. Si ottengono, infatti, delle
curve HRR in funzione del tempo, specifiche per ogni materiale/prodotto dal
quale si origina un incendio.
Nelle attività non regolamentate da specifiche disposizioni di settore occorre
seguire i criteri stabiliti dal decreto del M.I. 9/03/2007 – ossia il metodo che fa
riferimento alle classi, oppure l’approccio basato sulla modellazione
dell’incendio naturale ai sensi del D.M. 9/05/2007 (FSE).
Le curve di incendio di progetto
Il D.M. 9/3/2007 prevede al punto 4.2 che, nel caso in cui il progetto sia condotto
con un approccio prestazionale, la capacità portante e/o la capacità di
compartimentazione, in alternativa al metodo che fa riferimento alle classi, può
essere verificata rispetto all’azione termica della curva naturale di incendio,
applicata per l’intervallo di tempo necessario al ritorno alla temperatura
ordinaria, da determinarsi attraverso uno dei seguenti modelli:
- modelli di incendio sperimentali;
- modelli di incendio numerici semplificati;
- modelli di incendio numerici avanzati.
La variazione delle temperature negli elementi costruttivi è valutato
differentemente in base all’approccio adottato
Approccio prescrittivo
Curva nominale standard introdotta dalla norma ISO 834
Curva nominale degli idrocarburi
Curva di incendio nominale esterna
L’intervallo di tempo di esposizione è specificato in funzione della classe di
resistenza al fuoco desiderata , senza alcuna fase di raffreddamento
Approccio prestazionale
Curva naturale d’incendio
Si tiene conto dell’intera durata dell’incendio, compresa la fase di raffreddamento
fino al ritorno alla temperatura ambiente, la curva è ottenuta con modelli di calcolo
di comprovata attendibilità che tengano conto delle caratteristiche del combustibile
e di quelle del compartimento.
Andamento delle temperature a parità di condizioni di ventilazione con carichi d’incendio variabili
in un compartimento
La sicurezza può essere garantita: con mezzi attivi (rilevamento, estinzione automatica,
controllo del fumo) che avvertono precocemente o riducono l'intensità dell'incendio.
In alternativa, alcuni obiettivi possono essere perseguiti da mezzi passivi da soli, come la
resistenza al fuoco, od associati a quelli attivi.
La limitazione dei danni può essere perseguita con una strategia basata sulla resistenza
al fuoco, con una prescrizione di tempi più lunghi di resistenza al fuoco e una maggior
esposizione termica della struttura resistente al fuoco
Resistenza alla diffusione dei gas caldi,
per agevolare l'evacuazione sicura e
limitare i danni del contenuto del
fabbricato
Resistenza alla diffusione di un
incendio localizzato od in pieno
sviluppo, per l'evacuazione degli
occupanti e per consentire l'accesso ai
vigili del fuoco
CASO DI STUDIO
PROGETTO SOFIE
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
FIRE ROOM
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
82
LA STRUMENTAZIONE
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Number of sensor
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
K(φ0,65)
73
Plate
8
Disc
27
TOTAL
108
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
83
ANALIZZATORE DI GAS (O2,CO,CO2)
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
RILEVATORI DI PRESSIONE
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
TRASDUTTORI DI POSIZIONE
(pavimento e solaio della fire room)
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
84
RILEVATORI DI FLUSSO DI CALORE RADIANTE
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
VIDEOCAMERE
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
85
EC1:21,5 Kg/m2
Test:45 Kg/m2
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
CAMERA
DI
ALBERGO
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
86
53
Giovanna Bochicchio
55
Giovanna Bochicchio
91
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
Temperature dei vetri
140
°C
120
100
80
MEDIA SUD
60
MEDIA OVEST
40
20
0
0.00.00
0.15.00
0.30.00
0.45.00
1.00.00
min
Ivalsa--Cnr
Ivalsa
93
NOVITA’……
DECRETO: Norme di prevenzione incendi generali e semplificate:
RTO: Regola Tecnica Orizzontale
Riordino e aggiornamento delle norme di buona tecnica antincendio
strategie e livelli di prestazioni flessibili e proporzionati alla complessità
delle attività
Si tratta di un metodo prestazionale. Si definiscono:
1) obiettivi di sicurezza antincendio
2) strategie antincendio, cioè le misure che si ritengono indispensabili per
garantire gli obiettivi
3) diversi livelli di prestazione per ogni strategia
4) soluzioni conformi per ogni livello (= misure tecniche che si considerano
idonee al raggiungimento del livello fissato) - sono anche possibili soluzioni
alternative, da concordare con il Comando
5) la scelta dei livelli di prestazione avviene in base ad una valutazione del
rischio (a cura del titolare o fissata per norma)
ALLEGATI FSE
• Metodi
◦ Allegato 25 - Ingegneria della sicurezza antincendio
◦ Allegato 26 - Scenari di incendio per la progettazione prestazionale
◦ Allegato 27 - Salvaguardia della vita con la progettazione prestazionale
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Giovanna Bochicchio
Laboratori di comportamento al fuoco
San Michele all’Adige (TN)
T. 0461 660111-214
bochicchio@ivalsa.cnr.it

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