Concetti chiave: Propagazione del fuoco e Resistenza al fuoco

Nella costruzione moderna, la sicurezza antincendio è uno dei requisiti di qualità più importanti, soprattutto perché il legno e i materiali lignei vengono utilizzati sempre più spesso. Tuttavia, spesso si crea confusione tra due importanti concetti di sicurezza antincendio: la propagazione del fuoco e la resistenza al fuoco. Sebbene siano correlati, si riferiscono a caratteristiche e requisiti completamente diversi per i materiali da costruzione e le strutture. Di seguito spieghiamo cosa significa ciascun termine, come vengono valutati in Europa e perché entrambi sono importanti nella costruzione moderna.

Cos'è la propagazione del fuoco?

La propagazione del fuoco descrive il comportamento di un materiale quando viene a contatto con il fuoco, ovvero quanto facilmente il materiale si incendia, quanto velocemente le fiamme si diffondono sulla sua superficie e quanta calore, fumo e gocce infiammate il materiale emette quando brucia. Questa è essenzialmente la caratteristica di reazione al fuoco del materiale (in inglese, reaction to fire), che determina in che misura il materiale alimenta la propagazione del fuoco prima dell'insorgenza di un incendio generale (flashover). In Europa, esiste uno standard di classificazione unificato per questo, EN 13501-1, che divide i materiali in sette Euroclassi in base alla propagazione del fuoco: A1, A2, B, C, D, E, F. Da non infiammabili (A1) a facilmente infiammabili (F). Oltre alla classe principale, vengono aggiunti due sotto-indici: s (emissione di fumo) e d (formazione di gocce infiammate).

La classe B-s1,d0 è la massima classe di sicurezza antincendio per il legno, che significa: B - il materiale è di difficile infiammabilità (contribuisce molto poco al fuoco), s1 - emette molto poco fumo, d0 - non si formano gocce o particelle infiammate. In termini pratici, ciò significa che se un materiale ligneo viene trattato con un appropriato agente antincendio e raggiunge la classe B-s1,d0, la propagazione del fuoco lungo la superficie rallenta significativamente e il fumo si forma in quantità minime. Questo dà più tempo alle persone all'interno dell'edificio per evacuare e ai soccorritori per rispondere all'incendio. Le normative edilizie europee richiedono spesso proprio questa classe per le superfici in legno, al fine di garantire la sicurezza delle persone. Senza un trattamento antincendio, il legno non trattato è generalmente nella classe D o E.

Cos'è la resistenza al fuoco? (classi REI)

La resistenza al fuoco (in inglese, fire resistance) descrive la capacità di una struttura edilizia di mantenere la sua capacità portante, l'integrità al fuoco e al fumo, e l'isolamento termico per un certo periodo di tempo durante un incendio. La resistenza al fuoco è solitamente espressa con la combinazione di lettere REI seguite dal numero di minuti, che indica il tempo di resistenza. Le lettere REI rappresentano i principali indicatori di resistenza al fuoco della struttura:

• R (Resistance) - mantenimento della capacità portante: la struttura deve mantenere il carico specificato senza crollare sotto l'effetto del fuoco.
• E (Integrity) - integrità (tenuta): la combustibilità della struttura, dove le fiamme o i gas caldi non devono penetrare attraverso la struttura dal lato esposto al fuoco.
• I (Insulation) - capacità di isolamento: isolamento termico, dove sul lato opposto al fuoco della struttura la temperatura non deve aumentare pericolosamente, impedendo un eccessivo trasferimento di calore.

Ad esempio, la classe REI 60 significa che la struttura deve resistere ad un test di fuoco standardizzato per almeno 60 minuti, mantenendo durante questo tempo le proprietà richieste di capacità portante (R), tenuta al fuoco e al fumo (E) e isolamento termico (I). In altre parole, entro 60 minuti dallinizio dellincendio, un muro, un soffitto o una struttura di travi non deve crollare, crepare o permettere al calore di accendere le stanze adiacenti dallaltro lato della struttura. Diversi edifici richiedono diversi tempi di resistenza al fuoco secondo le normative, di solito sono 30, 60, 90 minuti o più, a seconda del tipo e dell'uso dell'edificio. L'obiettivo della resistenza al fuoco è garantire che la struttura rimanga stabile abbastanza a lungo per permettere la evacuazione e la estinzione dell'incendio in quel periodo di tempo.

È importante capire che la resistenza al fuoco è una caratteristica dell'intera struttura, non di un singolo materiale (ad esempio il legno). Pertanto, molti fattori - tipo di materiale, sezione trasversale, strati di protezione - possono influenzare quanto tempo un muro o un sistema di travi può resistere al fuoco. Ad esempio, elementi di parete in legno lamellare incollato o CLT (legno a strati incrociati) di spessore possono raggiungere una sorprendente resistenza al fuoco a causa della loro massività: un pannello CLT massiccio a tre strati può raggiungere circa REI 30 senza rivestimento, perché lo strato di legno superiore si carbonizza e protegge gli strati interni per mantenere la capacità portante. Tuttavia, anche un tale elemento deve alla fine cedere al calore se l'incendio dura più del suo tempo naturale di resistenza al fuoco.

Cos'è la classe K (ad esempio K1 10, K2 30)?

Oltre alle classi REI, nella protezione antincendio degli edifici in legno si utilizzano spesso le classi K, che indicano la capacità di protezione al fuoco del rivestimento dell'edificio. La classe K (a volte chiamata anche classe del rivestimento di protezione) indica per quanto tempo il rivestimento di una parete o di un soffitto può proteggere la struttura sottostante dall'accensione e dal riscaldamento. Questo è particolarmente importante nel caso di strutture portanti in legno. Un rivestimento con classe K funge da sorta di strato sacrificale, che assorbe i primi colpi del fuoco, mantenendo la struttura intatta per un certo periodo di tempo. Lo standard EN 13501-2 definisce due categorie: K1 e K2 e intervalli di tempo di 10, 30 o 60 minuti. A seconda delle condizioni del test e del substrato, il materiale di rivestimento viene classificato come segue: K1 10 o K2 10, K2 30, K2 60 ecc. Qui, il numero indica i minuti durante i quali il rivestimento deve fornire protezione, mentre K1 vs K2 indica su quali substrati e condizioni è stato effettuato il test (K1 è una classe più rigorosa con un substrato limitato e K2 è più generale).

Esempi pratici: Con un rivestimento di tipo K2 10, il rivestimento deve garantire che per almeno 10 minuti dall'inizio dell'incendio la temperatura non salga pericolosamente dietro il rivestimento e non accenda il materiale sottostante. K2 30 richiede una protezione di 30 minuti e K2 60 una protezione di almeno 60 minuti. Ad esempio, se un muro è rivestito con uno strato di protezione di classe K2 60 (ad esempio, una particolare piastra di gesso resistente al fuoco), questo rivestimento deve rimanere in posizione per 60 minuti senza crollare e mantenere la temperatura sotto controllo dietro di esso. La temperatura media sulla superficie della struttura dietro il rivestimento non deve superare la temperatura ambiente di più di 250 °C. Inoltre, alla fine del test, la struttura dietro il rivestimento (ad esempio, una superficie in legno) non deve essere infiammata o carbonizzata.

L'importanza delle classi K per il legno: Nel caso delle strutture in legno, ciò significa che, ad esempio, un pannello di gesso o un altro rivestimento resistente al fuoco funge da strato protettivo, dando al legno più tempo prima che il fuoco possa accenderlo o indebolire la sua capacità portante. Spesso si richiede che in edifici in legno a più piani, le travi e le pareti in legno siano rivestite con un rivestimento di classe K 230 o K 260 per raggiungere la resistenza al fuoco necessaria. Studi e test hanno dimostrato che anche un rivestimento in legno abbastanza spesso può funzionare come rivestimento antincendio: ad esempio, un rivestimento in legno massiccio di 27 mm di spessore corrisponde alla classe K 230, e due strati di tale rivestimento (spessore totale ~54 mm) possono fornire protezione per 60 minuti, ovvero nella classe K2 60. È stato anche riscontrato che l'aggiunta di un singolo strato di pannello di gesso (pannello di gesso resistente al fuoco) a una parete CLT aumenta la sua resistenza al fuoco di circa una volta e mezza. Se un elemento senza rivestimento era REI 60, con un singolo strato di pannello di gesso si raggiungeva REI 90, illustrando l'efficacia del rivestimento di classe K.

Come la propagazione del fuoco e la resistenza al fuoco influenzano insieme la sicurezza antincendio?

La propagazione del fuoco e la resistenza al fuoco sono i due aspetti della sicurezza antincendio di un edificio, che si completano a vicenda. In un edificio con un alto livello di sicurezza antincendio, i materiali e le strutture devono soddisfare entrambi gli aspetti:

• Una buona classe di propagazione del fuoco significa che il materiale non si incendia facilmente o non propaga rapidamente il fuoco e che ritarda lo sviluppo del fuoco in un edificio nelle fasi iniziali di un incendio, dando alle persone il tempo di fuggire e riducendo i danni.
• Una buona resistenza al fuoco significa che, anche se l'incendio continua, la struttura dell'edificio rimane intatta abbastanza a lungo, impedendo la propagazione del fuoco ad altre stanze e prevenendo il crollo dell'edificio.

È fondamentale comprendere che queste due proprietà possono variare a seconda del materiale, e che entrambe devono essere garantite.

Un esempio emblematico è il confronto tra acciaio e legno. L'acciaio è un materiale incombustibile e appartiene pertanto all'Euroclasse A1 (eccellente comportamento alla reazione al fuoco, in generale non alimenta la fiamma). Tuttavia, una struttura in acciaio non protetta perde circa il 50% della sua resistenza meccanica già intorno ai 500 °C e si riscalda molto rapidamente in caso di incendio. Senza protezione aggiuntiva, una struttura in acciaio può cedere in tempi molto brevi, non rispettando i requisiti di resistenza al fuoco, pur essendo di classe A1. Il legno, al contrario, è un materiale combustibile (ad esempio, l’abete è classificato in Euroclasse D, ovvero facilmente infiammabile), ma una trave massiccia in legno o un pannello CLT si carbonizza superficialmente e può sorprendentemente mantenere la capacità portante anche durante un incendio. Spesso anche più a lungo rispetto a elementi in acciaio non protetti, prima che l’elemento bruci completamente. Esistono casi documentati in cui, dopo un incendio, le travi in legno continuavano a sostenere il carico, mentre quelle in acciaio non protette vicine si erano deformate o erano collassate. Questo esempio sottolinea che una buona classificazione di reazione al fuoco non implica automaticamente una buona resistenza al fuoco - e viceversa. Pertanto, progettisti e ingegneri devono sempre tenere in considerazione entrambi gli aspetti.

Nella pratica, questo significa che nelle costruzioni in legno devono essere adottate misure specifiche per ridurne l’infiammabilità (ad esempio, impregnare il legno con ritardanti di fiamma, utilizzare rivestimenti non combustibili), e al contempo garantire una resistenza strutturale al fuoco sufficiente (ad esempio, dimensionare le travi con sezioni maggiorate per creare uno strato protettivo di carbonizzazione, oppure proteggere gli elementi portanti con pannelli in cartongesso). Le normative europee in edilizia richiedono sia la classificazione di reazione al fuoco dei materiali, sia la resistenza al fuoco delle strutture, il che comporta la necessità di pianificare soluzioni integrate che soddisfino entrambe le esigenze. Un esempio concreto per una trave di solaio in legno potrebbe essere: la trave è dimensionata e trattata per garantire una capacità portante REI 60, ed è rivestita inferiormente con un prodotto ignifugo classificato B-s1,d0 o con un controsoffitto in cartongesso conforme alla classe K2 30 - in questo modo si limita la propagazione delle fiamme e si protegge la struttura portante per almeno 30 minuti.

Gli esperti sottolineano che nessuno dei due aspetti deve essere sottovalutato.

Se un materiale si incendia e propaga il fuoco rapidamente (bassa classe di reazione), l’incendio può diffondersi prima ancora che la resistenza al fuoco della struttura diventi rilevante. Viceversa, se un materiale è incombustibile ma la struttura è debole, l’edificio può crollare prima che l’incendio si propaghi. È quindi fondamentale scegliere materiali e soluzioni costruttive che siano testati sia per la reazione al fuoco sia per la resistenza al fuoco, in base al contesto specifico.

Conclusione

La reazione al fuoco e la resistenza al fuoco sono due indicatori distinti della sicurezza antincendio. Il primo descrive quanto un materiale contribuisce alla rapida propagazione del fuoco, il secondo indica per quanto tempo una struttura può resistere all'incendio. Con l’aumento dell’utilizzo del legno nell’edilizia, è essenziale distinguere questi concetti: per raggiungere un elevato livello di sicurezza antincendio, bisogna sia limitare la propagazione del fuoco (buona Euroclasse), sia garantire la stabilità della struttura (adeguato REI). Inoltre, nelle costruzioni in legno devono essere considerati anche i valori di classe K, che rappresentano la durata della protezione superficiale prima che il fuoco possa penetrare nella struttura.

Se questi tre aspetti - reazione al fuoco, resistenza al fuoco e durata della protezione superficiale - vengono affrontati correttamente, il legno può essere un materiale da costruzione sicuro e resistente anche in edifici di grandi dimensioni. La buona notizia è che le nuove tecnologie e i prodotti innovativi rendono possibile rendere il legno sempre più ignifugo. Ad esempio, esistono ritardanti di fiamma innovativi come SPFR100, che consentono al legno di raggiungere la più alta classificazione di reazione al fuoco (B-s1,d0), facilitano il rispetto delle classi K, sono ecologici e preservano l’estetica naturale del legno. Con soluzioni come queste, è possibile coniugare l’attrattiva architettonica e la sostenibilità del legno con gli elevati requisiti di sicurezza antincendio richiesti nel contesto europeo - un aspetto sempre più importante sia per i regolatori sia per l’opinione pubblica. Infine, la combinazione coerente tra reazione al fuoco e resistenza al fuoco garantisce che, in caso di incendio, ci sia tempo per salvare vite umane e che la struttura consenta di controllare il fuoco prima che distrugga l’intero edificio.

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