La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Dott. Ing. Paolo De Angelis

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Il Legno Il legno ha rappresentato uno dei primi materiali utilizzati in edilizia, perché: -facile approvvigionamento; -facile lavorazione; -leggerezza (trasporto e posa in opera); -impiego per strutture sollecitate; -facilità di riparazione e sostituzione. Nel corso della storia il legno ha rappresentato uno dei primi materiali da costruzione, perché era di facile approvvigionamento , di facile lavorazione e grazie alla sua leggerezza poteva essere posto in opera e trasportato con relativa facilità, inoltre meccanicamente resiste a delle sollecitazioni, pensiamo al momento flettente, che soltanto nei moderni solai laterocementizi si è riusciti a raggiungere, ed inoltre può essere riparato e sostituito. Pertanto , visto i pregi notevoli, ad oggi noi troviamo bellissimi esempi, soprattutto come orizzontamenti, presenti nel nostro patrimonio architettonico, pensiamo che l’impalcato più diffuso nell’edilizia pre-moderna italiana è quello in legno a doppia orditura. Senza pensare che il legno, sotto forme tecnologicamente più avanzate si sta imponendo sul mercato per certi tipi di strutture, pensiamo al al lamellare, che mediante l’accoppiamento di legni poco nobili permette di avere caratteristiche meccaniche, paragonabili a quelle che si raggiungono nei CAP. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Caratteristiche Meccaniche 1. la resistenza è fortemente variabile all'interno dell'elemento stesso; 2. le proprietà meccaniche sono differenti a seconda delle direzioni considerate (parallelamente e perpendicolarmente alle fibre); 3. la resistenza e la duttilità sono molto differenti in trazione e in compressione; 4. la tensione di rottura dipende anche dalle dimensioni del campione; 5. la resistenza si riduce sotto carichi di lunga durata. Questo materiale a temperatura normale ha un comportamento strutturale concettualmente paragonabile a quello dell’acciai, con le dovute proporzioni nfra le resistenze caratteristiche, grazie ad un comportamento affine tra sia in trazione che in compressione. Tuttavia , già temperatura normale esistono delle caratteristiche che lo differenziano dall’acciaio: 1. la resistenza è fortemente variabile all'interno dell'elemento stesso; 2. le proprietà meccaniche sono differenti a seconda delle direzioni considerate (parallelamente e perpendicolarmente alle fibre); 3. la resistenza e la duttilità sono molto differenti in trazione e in compressione; 4. la tensione di rottura dipende anche dalle dimensioni del campione; 5. la resistenza si riduce sotto carichi di lunga durata. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

Condizioni di Incendio In condizioni di incendio il legno manifesta le maggiori differenze rispetto agli altri materiali strutturali LEGNO: materiale organico combustibile In caso di incedio partecipa alla combustione Perde massa dalla superfice esposta verso l’interno Specie legnosa condizioni igroscopiche Ma è In condizioni di incendio il legno manifesta le maggiori differenze rispetto agli altri materiali strutturali, infatti a differenza della muratura, del calcestruzzo essendo un materiale combustibile partecipa attivamente alla combustione . Come partecipa: perdendo del materiale dalla superficie esposta verso l’interno, con una velocità che dipende dalla specie legnosa e dalle condizioni igroscopiche. In merito alle condizioni igroscopiche vale la pena spendere due parole, pensiamo ad esempio durante un incendio di appartamento gli orizzontamenti lignei, vengono sollecitati termicamente, dapprima dall’aria che sale e successivamente dall’incendio che li investe . Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

Condizioni di Incendio Strati: Carbonizzato; Di processo o “di pirolisi”(20-40mm) Integro Se analizziamo un a porzione di elemento ligneo, sotto l’azione del fuoco, e ne facciamo una sezione, noteremo che se percorriamo ipoteticamente la massa dall’interno verso l’esterno incontreremo dapprima uno straro carbonizzato, a cui non sia assegna nessuna caratteristica meccanica. Successivamente incontreremo la zona di processo o la zona di pirolisi, con spessore variabile, in base alla specie legnosa, dove si concentrano le trasformazioni di rottura dei legami molecolari. Dal punto di vista strutturale questa è la zona più controversa, potendosi ipotizzare uan progressiva ripresa delle caratteristiche meccaniche man mano che si procede verso l’interno. Dott. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Condizioni di Incendio Strato «di pirolisi»: per semplicità ed a favore di sicurezza, si assume in genere che una porzione ridotta dello strato di pirolisi non sia in grado di offrire alcuna proprietà meccanica al pari dello stato di legno carbonizzato Analizziamo lo strato di pirolisi, convenzionalmente assumiamo i 300 °C la minima temperatura al quale il legno si ritiene carbonizzato per semplicità ed a favore di sicurezza, si assume in genere che una porzione ridotta dello strato di pirolisi non sia in grado di offrire alcuna proprietà meccanica al pari dello stato di legno carbonizzato. La demolizione del legno produce quindi una riduzione delle sezioni resistenti degli elementi con conseguente aumento di temperatura degli strati interni. Ora senza entrare nella trattazione matematica il tempo che intercorre tra l’inizio della combustione e il raggiungimento della resistenza di progetto dell’elemento strutturale ci da la misura della caratteristica R (resistenza meccanica) La demolizione del legno produce quindi una riduzione delle sezioni resistenti degli elementi con conseguente aumento di temperatura degli strati interni. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Comportamento in condizioni di Incendio Velocità di carbonizzazione bassa 1 mm/min in quanto lo strato carbonizzato superficiale riduce I'afflusso di ossigeno agli strati sottostanti. modesto aumento di temperatura che si registra negli strati di legno sottostanti lo strato di pirolisi, in particolare alla sua ridotta conducibilità termica, all'elevato calore specifico, e al consistente contenuto di umidità Tuttavia il legno presenta delle caratteristiche intrinseche di resistenza al fuoco, infatti la Velocità di carbonizzazione bassa 1 mm/min in quanto lo strato carbonizzato superficiale riduce I'afflusso di ossigeno agli strati sottostanti. modesto aumento di temperatura che si registra negli strati di legno sottostanti lo strato di pirolisi, in particolare alla sua ridotta conducibilità termica, all'elevato calore specifico, e al consistente contenuto di umidità Tale fenomeno è connesso alle proprietà intrinseche del legno, in paricolare alla sua ridotta conducibilità termica, l'elevato calore specifico, e al consistente contenuto di umidità (si osservi che al raggiungimento dei 100 °C una parte del contenuto di umidità presente nel legno migra verso I'esterno della sezione trasformandosi in vapor d'acqua, mentre una parte migra verso I'interno andando a saturare i pori presenti). Questa caratteristica consente di ritenere gli strati interni della sezione (al di sotto dello strato di pirolisi) sostanzialmente inalterati dal punto di vista meccanico in quanto i valori assunti dalla temperatura sono prossimi a quelli iniziali. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Proprietà a caldo del legno Meccaniche; Termiche; Velocità di carbonizzazione (mm/min) Senza Trattamento ignifugante Conseguentemente le proprietà alle alte temperature del legno : Meccaniche degradano con il passare del tempo come conseguenza della riduzione della sezione resistente; Termiche che sono richieste soltanto per l’applicazione di modelli avanzati, Mentre è di gran lunga più importante la velocità di carbonizzazione, che come abbiamo visto dipende sia dalla tipologia di legno che alle condizioni igroscopiche. Ma io vorrei focalizzare la vostra attenzione su uno dei fattori più importanti, come la superficie del legno si presenta alla fiamma Con Trattamento ignifugante Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

Modalità di Protezione Dott. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Vernici intumescenti Meccanismo dell’intumescenza I rivestimenti intumescenti sono delle pellicole che si rigonfiano schiumando quando sono investite dalla fiamma, generando uno strato coibente ed isolante multicellulare a cellule chiuse.  Tre sono i componenti fondamentali di una pittura intumescente: una sorgente carboniosa, una sostanza che liberi acido ed una sostanza che lasci sprigionare un gas ininfiammabile.  Tali ingredienti vengono dispersi in una resina che nel fondersi genera una sostanza fìlmogena.   Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno Vernici intumescenti  In sintesi il meccanismo dell’intumescenza procede per 5 fasi successive:  1. fase di scomposizione in cui si produce una reazione che dà origine ad un acido;  2. reazione dell'acido con la sostanza carboniosa;  3. la reazione precedente dà luogo alla produzione di una sostanza schiumogena;  4. incapsulamento della sostanza schiumogena dalla resina filmogena;  5. scomposizione della sostanza generatrice di gas non infiammabile, che, gorgogliando attraverso lo strato di resina filmogena, produce la schiuma in notevole quantità sotto forma di microcellule chiuse di notevole potere coibente. Ing. Paolo De Angelis La Protezione al Fuoco delle Strutture in Legno

GRAZIE PER L’ATTENZIONE Dott. Ing. Paolo De Angelis