UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE
SEZIONE DI SCIENZA DELLE COSTRUZIONI
Tesi di Laurea in Costruzioni metalliche
COMPORTAMENTO AL FUOCO
DI UNA FACCIATA CONTINUA A PANNELLI
C. Amadio 1 O. De Luca 2 C. Fedrigo 1 e A. Pacioselli 1
1 Facoltà di Ingegneria, Università di Trieste, piazzale Europa 1 34127 Trieste
2 Permasteelisa Group S.p.A., Vittorio Veneto (TV)
ABSTRACT
Quando si progetta un edificio è necessario effettuare un’attenta valutazione dei rischi connessi allo scoppio di incendi. Anche le parti non portanti dell’edificio, tra cui le facciate continue che svolgono un ruolo di semplice tamponamento esterno, devono essere studiate e analizzate con accuratezza in relazione al loro comportamento al fuoco. In particolare, visto il crescente utilizzo della tipologia di facciata a pannelli in vetro-alluminio nelle nuove costruzioni, si è reso necessario identificare le principali problematiche legate alla sua progettazione al fuoco. Tale obiettivo è stato perseguito mediante l’analisi di una facciata a pannelli in vetro-alluminio prodotta dal Permasteelisa Group (fig. 1)
Figura 1: Heron Quays 3 (HQ 3) a Canary Wharf, Londra
effettuata tramite l’ausilio del codice di calcolo agli elementi finiti Straus7. Per prima cosa sono state individuate all’interno della facciata le cosiddette zone critiche, punti che possono favorire il passaggio delle fiamme con il conseguente diffondersi dell’incendio e che opportunamente trattate possono evitare danni ingenti all’edificio come avvenuto per l’episodio alla First Intestate Bank a Los Angeles nel 1988 (fig. 2).
Figura 2: Interstate Bank a Los Angeles, 1988.
Un esempio di incendio verificatosi per inadeguata soluzione nel gap tra solaio e facciata
Figura 3: Staffa HQ-3
Da tali studi è emerso come gli elementi più deboli nelle facciate continue, oltre alle vetrate, risultino essere i sistemi di staffa ancorati al solaio (fig. 3),
aventi il compito di sostenere il pannello. La zona di gap tra solaio e pannelli della facciata svolge un ruolo importante non solo per questo motivo, nel senso che un idoneo isolamento limita le temperature della staffa, ma ha anche un’altra funzione, quella di impedire che le fiamme si propaghino ai piani superiori. Le altre problematiche legate alle facciate in caso di incendio sono state individuate essenzialmente nella creazione di un ostacolo al passaggio delle fiamme nella zona verticale di collegamento tra soletta e facciata: una possibile limitazione consiste nell’utilizzo di materiali isolanti in grado di sopportare elevate temperature come ad esempio la lana di roccia (fig. 4 e 5).
Figura 4: Sezione verticale della zona di collegamento solaio-pannello
Figura 5: Soluzioni adottate nelle facciate per contenere il fuoco e i fumi
nell’area di origine dell’incendio (concetto di compartimentazione)
Figura 6: Condizioni al contorno nel modello di sezione verticale analizzato
Figura 7: Contour delle temperature sulla sezione verticale
Con Straus7 sono state effettuate delle opportune analisi termiche sulla sezione tipo
della facciata (fig. 6 e 7)
e strutturali sul sistema staffa in condizioni d’incendio (fig. 8).
Figura 8: Tensioni di Von Mises su staffa in condizioni d’incendio
Da questo studio è emerso come, attraverso un’analisi numerica, sia possibile determinare le temperature nei punti significativi della struttura in modo sufficientemente adeguato, con la possibilità di valutare sia i requisiti di isolamento che la resistenza al fuoco offerta dal sistema. L’approccio numerico risulta quindi un utile strumento per la progettazione e lo studio di questa tipologia di facciate e può essere visto come un’alternativa ai metodi sperimentali.
DI UNA FACCIATA CONTINUA A PANNELLI
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Quando si progetta un edificio è necessario effettuare un’attenta valutazione dei rischi connessi allo scoppio di incendi. Anche le parti non portanti dell’edificio, tra cui le facciate continue che svolgono un ruolo di semplice tamponamento esterno, devono essere studiate e analizzate con accuratezza in relazione al loro comportamento al fuoco. In particolare, visto il crescente utilizzo della tipologia di facciata a pannelli in vetro-alluminio nelle nuove costruzioni, si è reso necessario identificare le principali problematiche legate alla sua progettazione al fuoco. Tale obiettivo è stato perseguito mediante l’analisi di una facciata a pannelli in vetro-alluminio prodotta dal Permasteelisa Group (fig. 1)
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effettuata tramite l’ausilio del codice di calcolo agli elementi finiti Straus7. Per prima cosa sono state individuate all’interno della facciata le cosiddette zone critiche, punti che possono favorire il passaggio delle fiamme con il conseguente diffondersi dell’incendio e che opportunamente trattate possono evitare danni ingenti all’edificio come avvenuto per l’episodio alla First Intestate Bank a Los Angeles nel 1988 (fig. 2).
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Da tali studi è emerso come gli elementi più deboli nelle facciate continue, oltre alle vetrate, risultino essere i sistemi di staffa ancorati al solaio (fig. 3),
aventi il compito di sostenere il pannello. La zona di gap tra solaio e pannelli della facciata svolge un ruolo importante non solo per questo motivo, nel senso che un idoneo isolamento limita le temperature della staffa, ma ha anche un’altra funzione, quella di impedire che le fiamme si propaghino ai piani superiori. Le altre problematiche legate alle facciate in caso di incendio sono state individuate essenzialmente nella creazione di un ostacolo al passaggio delle fiamme nella zona verticale di collegamento tra soletta e facciata: una possibile limitazione consiste nell’utilizzo di materiali isolanti in grado di sopportare elevate temperature come ad esempio la lana di roccia (fig. 4 e 5).
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Da questo studio è emerso come, attraverso un’analisi numerica, sia possibile determinare le temperature nei punti significativi della struttura in modo sufficientemente adeguato, con la possibilità di valutare sia i requisiti di isolamento che la resistenza al fuoco offerta dal sistema. L’approccio numerico risulta quindi un utile strumento per la progettazione e lo studio di questa tipologia di facciate e può essere visto come un’alternativa ai metodi sperimentali.
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