Le Travi PREM sono resistenti al fuoco in maniera nativa o bisogna proteggerle?

Le travi PREM a2/b2, cioè con fondello in calcestruzzo pregettato, essendo l’armatura non esposta direttamente al fuoco, ma protetta con adeguato copriferro dal conglomerato cementizio, hanno elevata capacità di resistenza al fuoco.  Nelle travi PREM a0/b0, casserate all’intradosso inferiore, l’armatura non esposta direttamente al fuoco  conferisce loro di fatto elevata capacità di resistenza al fuoco.  Le travi PREM a1, cioè con fondello in acciaio, essendo invece l’armatura esposta direttamente al fuoco (o a diretto contatto con essa come i piedi delle anime), hanno ridotta capacità di resistenza al fuoco e devono essere protette mediante l’applicazione di vernici o intonaci specifici oppure dotate di armatura integrativa, sia a flessione che a taglio (staffe), tenuta a conveniente distanza dall’intradosso “caldo” (cfr. “Possibili indicazioni progettuali” della “Analisi termica di una trave tralicciata PREM” del Politecnico di Milano).

Operativamente, viene valutata la capacità portante R degli elementi prefabbricati in conglomerato cementizio armato fino al collasso nella situazione di esposizione ad incendio secondo una curva temperatura/tempo nominale normalizzata.

I criteri di valutazione della resistenza meccanica al fuoco sono di tipo tabellare e/o analitico.

Nella determinazione analitica la propagazione del calore all’interno del materiale è del tipo conduttivo e governata dall’equazione di Fourier. Per la distribuzione delle temperature in ogni sezione di verifica dell’elemento costruttivo (mappatura termica) e la valutazione dello stato limite ultimo di collasso si utilizzano programmi specifici come:“Resistenza al fuoco TOP” distribuito dalla AMV s.r.l. di Ronchi dei Legionari (GO) e “PRO_Vlim” distribuito da 2s.i di Ferrara.

Si fa riferimento alla curva temperatura-tempo normalizzata secondo l’espressione:

Θg = 20 + 345 log10 (8·t + 1)                 [°C]        (cfr. EN 1991-1-2 § 3.2.2)

con a_c = 25 W/m²K         coefficiente di trasferimento di calore per convezione

dove:    Θg è la temperatura del gas all’interno del compartimento antincendio [°C];

t è il tempo [min].

oppure secondo la curva temperatura-tempo relativa all’incendio di idrocarburi:

Θg = 1.080 (1 − 0,325 e-0,167 t − 0,675 e-2,5 t) + 20         [°C]        (cfr. EN 1991-1-2 § 3.2.3)

con a_c = 50 W/m²K

La normativa di riferimento adottata è:

D.M. 16 febbraio 2007 “Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione”; per il metodo tabellare si fa riferimento all’allegato D tabella D.6.1

Eurocodice 2 UNI EN 1992-1-2 “Progettazione delle strutture di calcestruzzo”; Parte 1-2: Regole generali – Progettazione strutturale contro l’incendio; per il metodo tabellare si fa riferimento al § 4.2.6 “Progettazione strutturale in situazioni d’incendio” prospetto  4.5÷4.7

Per una analisi più approfondita si può far uso di una modellazione 3D come nella “Analisi termica di una trave tralicciata PREM” del Politecnico di Milano) con cui si conferma il sacrificio quasi immediato del piatto inferiore e delle anime ad esso saldate e l’esigenza, quindi, o di proteggere il piatto, con vernice intumescente o con intonaco ignifugo, o di dotare la trave di una vera e propria gabbia da c.a. interna, dotata sia di armatura a flessione che a taglio (staffe) e distanziata opportunamente dal piatto inferiore.