Calcolo Resistenza Al Fuoco Prosap

Calcola la resistenza al fuoco secondo le normative PROSAP per strutture in acciaio, calcestruzzo e legno

Guida Completa al Calcolo della Resistenza al Fuoco secondo PROSAP

La resistenza al fuoco delle strutture è un requisito fondamentale per la sicurezza degli edifici, regolamentato in Italia dal Decreto Ministeriale 3 agosto 2015 (noto come PROSAP) che ha sostituito il precedente DM 16 febbraio 2007. Questo decreto introduce metodologie avanzate per la valutazione della resistenza al fuoco, basate su approcci prestazionali piuttosto che prescrittivi.

Cos’è la Resistenza al Fuoco?

La resistenza al fuoco (R) è definita come l’attitudine di un elemento costruttivo a conservare, per un determinato periodo di tempo e secondo una curva temperatura-tempo prestabilita:

• Stabilità (R): capacità portante sotto azione del fuoco
• Tenuta (E): capacità di non lasciar passare fiamme o gas caldi
• Isolamento termico (I): capacità di limitare la trasmissione di calore

La classificazione viene espressa come REI seguito dal tempo in minuti (es. REI 120).

Metodologie di Calcolo secondo PROSAP

Il PROSAP prevede tre metodi principali per determinare la resistenza al fuoco:

1. Metodo Tabellare: Utilizza valori prestabiliti per elementi costruttivi standard (Eurocodici EN 1992-1-2, EN 1993-1-2, etc.)
2. Metodo Analitico: Basato su calcoli ingegneristici avanzati che considerano:
   • Proprietà termiche dei materiali
   • Geometria degli elementi
   • Condizioni di carico
   • Curva temperatura-tempo
3. Metodo Sperimentale: Prove in forno secondo UNI EN 1363-1

Parametri Fondamentali per il Calcolo

I principali parametri che influenzano la resistenza al fuoco sono:

Parametro	Acciaio	Calcestruzzo	Legno
Conducibilità termica (W/m·K)	50-60	1.6-2.0	0.12-0.20
Calore specifico (J/kg·K)	460	900-1000	1200-1700
Temperatura critica (°C)	500-600	500-600 (armature)	300 (carbonizzazione)
Velocità carbonizzazione (mm/min)	–	–	0.6-0.8

Curve Temperatura-Tempo

Il PROSAP considera diverse curve standard:

1. Curva ISO 834 (Standard): T = 20 + 345·log10(8t + 1)
   • 30 min: 842°C
   • 60 min: 945°C
   • 120 min: 1049°C
2. Curva Idrocarburi: T = 1080·[1 – 0.325·e^-0.167t – 0.675·e^-2.5t]
   • 30 min: 1090°C
   • 60 min: 1130°C
3. Curva Esterna: T = 20 + 660·[1 – e^-0.033t]

Esempi Pratici di Calcolo

Di seguito alcuni esempi di resistenza al fuoco per elementi comuni:

Elemento Strutturale	Materiale	Spessore (mm)	Resistenza (min)	Classificazione
Pilastro	Calcestruzzo armato	300	180	REI 180
Trave	Acciaio S275	200 (con protezione 20mm)	120	R 120
Solaio	Legno lamellare	200	90	REI 90
Parete	Laterizio armato	150	240	REI 240

Normative di Riferimento

Il quadro normativo italiano ed europeo per la resistenza al fuoco include:

• DM 3 agosto 2015 (PROSAP) – Criteri generali per la classificazione
• UNI EN 1991-1-2 – Azioni sulle strutture esposte al fuoco
• UNI EN 1992-1-2 – Progettazione delle strutture di calcestruzzo
• UNI EN 1993-1-2 – Progettazione delle strutture di acciaio
• UNI EN 1995-1-2 – Progettazione delle strutture di legno
• UNI 9502 – Classificazione di resistenza al fuoco

Per approfondimenti ufficiali, consultare:

• Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti (MIT)
• Ente Nazionale Italiano di Unificazione (UNI)
• National Institute of Standards and Technology (NIST) – Fire Research

Errori Comuni da Evitare

Nella pratica professionale, si riscontrano frequentemente questi errori:

1. Sottostima delle temperature: Utilizzare sempre la curva corretta (ISO, idrocarburi o esterna)
2. Trascurare i giunti: Le connessioni spesso rappresentano il punto debole
3. Ignorare il carico applicato: La resistenza diminuisce con l’aumentare del carico
4. Dimenticare la protezione passiva: Rivestimenti e intonaci migliorano significativamente le prestazioni
5. Non considerare la durata: La resistenza si misura fino al collasso, non alla prima fessurazione

Software e Strumenti di Calcolo

Per progetti complessi, si consiglia l’utilizzo di software specializzati:

• SAFIRE (per strutture in acciaio)
• TAS (analisi termiche avanzate)
• ANSYS (simulazioni FEM)
• OZone (per strutture in calcestruzzo)
• TIMBER (specifico per legno)

Questi strumenti implementano i metodi avanzati previsti dagli Eurocodici e permettono analisi non lineari termomeccaniche.

Manutenzione e Verifiche Periodiche

La resistenza al fuoco deve essere verificata periodicamente, soprattutto:

• Dopo modifiche strutturali
• In caso di danneggiamenti (incendi parziali, urti)
• Ogni 10 anni per edifici pubblici (DPR 151/2011)
• Dopo interventi di ristrutturazione

Le verifiche devono essere eseguite da professionisti abilitati secondo il DM 5 agosto 2011.

Domande Frequenti

1. Qual è la differenza tra REI 60 e R 60?

REI 60 indica che l’elemento mantiene per 60 minuti:

• Stabilità (R)
• Tenuta (E)
• Isolamento termico (I)

R 60 indica solo la stabilità (capacità portante) per 60 minuti, senza requisiti di tenuta o isolamento.

2. Come si calcola lo spessore equivalente per l’acciaio?

Lo spessore equivalente (t_eq) per profili in acciaio si calcola come:

t_eq = (A_m/p_m) × k_sh

dove:

• A_m = area della sezione trasversale (m²)
• p_m = perimetro esposto al fuoco (m)
• k_sh = fattore di ombra (0.9 per profili aperti, 1.0 per tubolari)

3. Quali sono i requisiti per le strutture in legno?

Per il legno, il PROSAP considera:

• Velocità di carbonizzazione (β₀ = 0.65 mm/min per conifere)
• Spessore efficace residuo: d_ef = d₀ – β₀·t
• Temperatura critica: 300°C per la carbonizzazione
• Per REI 60, tipicamente richiesti 80-100mm di spessore

4. Come influisce il carico sulla resistenza al fuoco?

La resistenza al fuoco diminuisce all’aumentare del carico applicato. La relazione è non lineare:

t_fi = t_fi,0 × (1 – μ_fi)ⁿ

dove:

• t_fi = tempo di resistenza sotto carico
• t_fi,0 = tempo di resistenza senza carico
• μ_fi = livello di carico in condizioni di incendio (tipicamente 0.7)
• n = esponente dipendente dal materiale (1.8 per acciaio, 1.3 per calcestruzzo)

5. Quali sono le novità del PROSAP rispetto al DM 2007?

Il PROSAP introduce importanti innovazioni:

• Approccio prestazionale invece che prescrittivo
• Possibilità di utilizzare metodi avanzati (FEM, CFD)
• Maggiore flessibilità per soluzioni innovative
• Integrazione con gli Eurocodici
• Considerazione di scenari di incendio reali (non solo standard)
• Valutazione dell’affidabilità strutturale