Metodologia

M1 - La metodologia di progetto

Nel capitolo M1 D.M. 3/08/2015 è descritta la metodologia di progettazione dell'ingegneria della sicurezza antincendio (o progettazione antincendio prestazionale).

FASI DELLA METODOLOGIA

I FASE: Analisi preliminare 

Individuazione delle condizioni più rappresentative di rischio dell’attività e i livelli di prestazione cui riferirsi in relazione agli obiettivi di sicurezza da perseguire.

II FASE: Analisi quantitativa 

Calcolo degli effetti dell’incendio in relazione agli obiettivi assunti, confrontando i risultati ottenuti con i livelli di prestazione individuati.

I FASE

I FASE (analisi preliminare):  Sommario tecnico firmato congiuntamente da progettista e titolare dell’attività, ove è sintetizzato il processo seguito per individuare gli scenari d’incendio di progetto e i livelli di prestazione.

Individua le condizioni più rappresentative del rischio e i livelli di prestazione in relazione agli obiettivi di sicurezza da perseguire.  Al termine è redatto un sommario tecnico, firmato da progettista e responsabile dell’attività, ove è sintetizzato il processo per individuare livelli di prestazione e scenari di incendio.

Definizione del progetto
DEFINIZIONE DEL PROGETTO Parte più generale dell’analisi preliminare. È definito lo scopo della progettazione.  Si descrive l’edificio, destinazione d’uso, pericoli d’incendio, caratteristiche degli occupanti.  Si esplicitano in modo chiaro gli elementi che costituiscono criticità ai fini della valutazione. Si evidenziano eventuali difformità rispetto a norme specifiche chiarendo le motivazioni dell’uso dell’approccio ingegneristico.

Il professionista antincendio identifica e documenta:

- destinazione d'uso dell'attività; - finalità della progettazione prestazionale;

- eventuali vincoli progettuali derivanti da normative o esigenze peculiari;

- pericoli di incendio connessi con la destinazione d’uso; - condizioni al contorno per l’individuazione dei dati per la valutazione degli effetti che si potrebbero produrre;

- caratteristiche degli occupanti in relazione all’edificio e alla destinazione d’uso.

Identificazione degli obiettivi di sicurezza
IDENTIFICAZIONE OBIETTIVI DI SICUREZZA ANTINCENDIO Dopo aver stabilito lo scopo del progetto, il professionista antincendio specifica gli obiettivi di sicurezza antincendio, in relazione alle specifiche esigenze dell’attività.  Con gli obiettivi si specificano qualitativamente, ad esempio:

− Il livello di salvaguardia dell'incolumità degli occupanti.

− Il massimo danno tollerabile all'attività. 

− La continuità d'esercizio a seguito di un evento incidentale.

Definizione delle soglie di prestazione
Dopo aver stabilito lo scopo del progetto, il professionista antincendio specifica gli obiettivi di sicurezza antincendio, in relazione alle specifiche esigenze dell’attività.  Con gli obiettivi si specificano qualitativamente, ad esempio:

− Il livello di salvaguardia dell'incolumità degli occupanti.

− Il massimo danno tollerabile all'attività.

− La continuità d'esercizio a seguito di un evento incidentale.

Individuazione degli scenari di incendio di progetto (Cap. M2)
Rappresentano la schematizzazione degli eventi che possono ragionevolmente verificarsi. Nel codice tale sottofase (procedura di identificazione, selezione e quantificazione degli scenari di incendio di progetto), pur se fa parte dell’analisi preliminare  è descritta nel Capitolo M2.

II FASE

II FASE (analisi quantitativa):  − Relazione tecnica; − Programma per la G.S.A.:

Si compone di alcune sotto-fasi necessarie per effettuare le verifiche di sicurezza degli scenari individuati nella fase preliminare. 

Elaborazione delle soluzioni progettuali
Il professionista antincendio elabora una o più soluzioni progettuali per l'attività, congruenti con le finalità già definite al paragrafo “Definizione del progetto” della I fase, da sottoporre alla successiva verifica di soddisfacimento degli obiettivi di sicurezza antincendio. 

Valutazione delle soluzioni progettuali 
Il professionista antincendio calcola gli effetti dei singoli scenari per ogni soluzione progettuale elaborata nella fase precedente. Sono impiegati modelli di calcolo analitici o numerici, i cui risultati quantitativi consentono di descrivere l’evoluzione dell’incendio e gli effetti su strutture, occupanti, ambiente.  La modellazione è di norma onerosa per risorse e tempo. Ottenuti i risultati, si verifica il rispetto delle soglie di prestazione per le soluzioni progettuali per ciascuno scenario di progetto.

Selezione delle soluzioni progettuali idonee
Il professionista antincendio seleziona la soluzione progettuale finale tra quelle che sono state verificate positivamente rispetto agli scenari di incendio di progetto

M2 - Scenari di incendio

Nel Capitolo è descritta la procedura di identificazione, selezione e quantificazione degli scenari. Identificazione di tutti gli scenari possibili (il numero può essere molto elevato)  Selezione degli scenari di incendio di progetto  Quantificazione degli scenari di incendio di progetto selezionati.

Fra gli scenari ipotizzabili devono essere scelti i più gravosi.  Per gli scenari di incendio di progetto è descritta la procedura di: 

− Identificazione

− Selezione 

− Quantificazione

Scenario d’incendio: descrizione completa e univoca dell'incendio in relazione ai 3 aspetti: focolare, attività, occupanti.

Scenario d’incendio di progetto: specifico scenario analizzato. In relazione alle caratteristiche dell’edificio, gli scenari devono contenere alcune specificazioni, quali:

− Posizione iniziale dell’incendio.

− Valori iniziali della produzione di fumo e di calore. 

− Caratteristiche di materiali, intervento umano e impianti.  L’esame degli scenari deve considerare sia gli aspetti di sicurezza delle persone che di salvaguardia dei beni.

Scenario 1
Incendio che si sviluppa durante una fase normale dell’attività. Prese in considerazione: attività, numero e posizione delle persone presenti; dimensione dei locali, tipo e quantità di mobilio, rivestimenti e materiale contenuto nell’ambiente; proprietà del combustibile presente; fonti di innesco; condizioni di ventilazione; il primo oggetto ad essere incendiato e la sua posizione.

Scenario 2
Incendio che si sviluppa nella via di esodo principale, con la combustione di un materiale con curva di crescita ultra veloce.  Ipotesi: Le porte interne delle camere all’inizio dell’incendio sono aperte, pavimentazione, pareti … sono rivestite, innesco da …, ecc. ...

Scenario 3
Incendio con innesco in un locale normalmente non occupato da persone ma che, per la sua posizione, può generare una situazione di pericolo per le persone presenti in altri locali.

Scenario 4
Incendio che ha origine in una intercapedine o in un controsoffitto adiacente a un locale in cui sono presenti persone. Es. ipotesi: intercapedine non è protetta né da un sistema di rilevazione né di estinzione e si propaga nell’ambiente all’interno dell’edificio che può ospitare il maggior numero di persone

Scenario 5
Incendio materiale con curva di crescita lenta rallentato dai sistemi di soppressione, adiacente a zona con affollamento.

Scenario 6
Incendio intenso, dovuto al maggior carico di incendio possibile nelle normali operazioni svolte nell'edificio (crescita rapida in presenza di persone).

Scenario 7
Esposizione a un incendio esterno. Combustione che inizia in una zona distante dall'area interessata alla valutazione e che si propaga nell'area oppure ne blocca le vie di esodo o rende al suo interno non sostenibili le condizioni.

Scenario 8
Incendio che ha origine nei combustibili ordinari oppure in un'area o stanza con sistemi di protezione (attivi o passivi) messi uno alla volta fuori uso. Valuta l'evoluzione dell'incendio in relazione ai singoli sistemi di protezione, considerati singolarmente non affidabili.

Importanza della dinamica dell’incendio nell’FSE
Tipico della FSE è l’analisi della dinamica dell’incendio, che l’approccio tradizionale di tipo prescrittivo tende a trascurare.  L’approccio tradizionale considera il carico d’incendio (energia disponibile che può essere rilasciata) come principale parametro per caratterizzare un incendio, non considerando la dinamica sul rilascio nel tempo dell’energia.

Heat Realease Rate

– HRR L’incendio si può schematizzare come una sorgente di tipo volumetrico, ossia un bruciatore che rilascia calore (HRR) e quantità di particolato (soot) e di gas. I valori assunti dal progettista per la costruzione della curva HRR per un dato scenario devono essere opportunamente giustificati. L’ HRR rappresenta la “carta di identità” dell’incendio ed è il parametro di input principale per i software di simulazione incendi.

-HRR e carico d’incendio Nelle valutazioni della temperatura raggiunta in un compartimento nella fase di pre-flashover, HRR come dato di input è più attendibile del carico d’incendio (in tale fase solo una parte del combustibile partecipa alla combustione). Con il carico di incendio, la stima della temperatura risulta molto conservativa perché si suppone che tutto il combustibile presente partecipi alla combustione. Ciò è ammissibile solo nel post-flashover.

M3 - Salvaguardia della vita

PROGETTAZIONE PRESTAZIONALE  PER LA SALVAGUARDIA DELLA VITA

Criterio ideale  La progettazione ideale dovrebbe assicurare agli occupanti di raggiungere un luogo sicuro senza neanche accorgersi degli effetti dell'incendio.  Non sempre è applicabile, in particolare per gli occupanti che si trovano nel compartimento di primo innesco dell'incendio.

Criterio di ASET > RSET
Il tempo disponibile per l’esodo deve essere maggiore del tempo richiesto per l’esodo.

Criterio di ASET > RSET

Definizioni ASET (available safe escape time): tempo tra innesco e quando le condizioni diventano tali da rendere occupanti incapaci di salvarsi. Comporta la valutazione quantitativa degli effetti dell’incendio (esposizione a gas tossici asfissianti e irritanti, perdita di visibilità per fumi, esposizione al calore per irraggiamento e convezione). RSET (required safe escape time): tempo tra innesco e momento in cui gli occupanti raggiungono un luogo sicuro. Il calcolo, dipendendo dalle interazioni tra incendio, edificio e occupanti, è complesso dovendo considerare anche situazioni comportamentali degli occupanti, non facilmente quantificabili.

Criterio di ASET > RSET: Il tempo in cui permangono condizioni non incapacitanti per occupanti deve essere superiore al tempo necessario perché possano raggiungere luogo sicuro. La differenza tra ASET (available safe escape time) e RSET (required safe escape time) rappresenta il margine di sicurezza.  tmarg = ASET – RSET [s] Tenuto conto dell'incertezza nel calcolo di ASET e RSET, il professionista antincendio renderà massimo tmarg in relazione alle ipotesi assunte tra varie soluzioni progettuali.

Margine di sicurezza
A meno di specifiche valutazioni si assume tmarg ≥ 100%∙RSET.  In caso di specifiche valutazioni sull'affidabilità dei dati di input impiegati nella progettazione prestazionale, è consentito assumere tmarg ≥ 10%∙RSET. In ogni caso tmarg ≥ 30 secondi.

Confronto tra ASET e RSET

CALCOLO DI ASET (Avalaible safe escape time) Metodo avanzato – modello dei gas tossici, – modello dei gas irritanti, – modello del calore, – modello della visibilità.

Metodo semplificato – altezza fumi > 2,00 m – temperatura fumi < 200 °C

Metodo di calcolo avanzato per ASET
Il calcolo richiede la stima delle concentrazioni di prodotti tossici, temperature, densità fumo e loro variazione nel tempo (poiché gli occupanti possono muoversi), in genere elaborata con modelli di calcolo fluidodinamici.  La norma ISO 13571 è il riferimento più autorevole.  ASET globale è definito come il minore tra quelli calcolati secondo i 4 modelli (gas tossici, gas irritanti, calore, visibilità)

FED e FEC = 1 sono associati a effetti incapacitanti dell'esodo su occupanti di media sensibilità agli effetti dell'incendio.  Per tenere conto delle categorie più deboli o più sensibili della popolazione, che risulterebbero incapacitate ben prima, si considera ragionevole impiegare il valore 0,1 come soglia di prestazione per FED e FEC (limitando a 1,1% gli occupanti incapacitati al raggiungimento della soglia secondo ISO 13571). Il professionista antincendio dovrà selezionare e giustificare il valore più adatto alla tipologia di popolazione coinvolta.

Metodo di calcolo semplificato per ASET
La ISO/TR 16738 consente di utilizzare l'ipotesi semplificativa della “esposizione zero” (zero exposure), impiegando seguenti soglie di prestazione, molto conservative: – altezza fumi > 2,00 m – temperatura fumi < 200 °C Ciò consente l’esodo in ambiente non inquinato dai fumi, e un valore dell'irraggiamento dai fumi < 2,5 kW/m2. Sono automaticamente soddisfatti tutti i modelli.  È sufficiente valutare analiticamente o con modelli numerici a zone o di campo l'altezza dello strato dei fumi pre-flashover nell'edificio. Il professionista antincendio deve accertare il campo di applicabilità, cioè che si verifichi la formazione dello strato di fumi caldi superiore.

CALCOLO DI RSET (Required safe escape time)
Nell’analisi prestazionale dell’esodo non è facile valutare l’interazione tra occupante, edificio e incendio, a causa degli aspetti comportamentali delle persone. In genere gli occupanti, anche a seguito di allarmi, percezione di fumo, comunicazioni di altre persone, ecc., impiegano parte del tempo in attività non immediatamente rivolte all’evacuazione;  Si attiva un processo di validazione continuo di ricezione, riconoscimento, interpretazione e di decisione in risposta agli indizi. Ciò può costituire una parte non trascurabile del tempo impiegato per raggiungere un luogo sicuro. 

CALCOLO DI RSET 
È calcolato tra l'innesco dell'incendio e il momento in cui gli occupanti dell'edificio raggiungono un luogo sicuro. RSET è determinato da varie componenti: 

− tdet : tempo di rivelazione (detection)

− ta  : tempo di allarme generale

− tpre : tempo attività di pre-movimento (pre-travel activity time) 

− ttra : tempo di movimento (travel) RSET = Δtdet + Δta + Δtpre + Δttra I parametri variano molto se gli occupanti sono svegli e hanno familiarità con l'edificio, o dormono e non conoscono la struttura.

Tempo di rivelazione (tdet) 
Tempo necessario al sistema di rivelazione automatico per accorgersi dell'incendio.  Dipende dal tipo di sistema di rivelazione e dallo scenario d’incendio.  È calcolato analiticamente o con apposita modellizzazione numerica degli scenari d'incendio e del sistema di rivelazione.

Tempo di allarme generale (ta) 
Tempo che intercorre tra la rivelazione dell'incendio e la diffusione dell'informazione agli occupanti.  − È pari a zero, se la rivelazione attiva direttamente l'allarme.  − È pari al ritardo valutato dal professionista antincendio, se la rivelazione allerta una centrale di gestione dell'emergenza che verifica l'evento ed attiva poi l'allarme manuale.

Tempo di attività pre-movimento (tpre) 
È composto dal tempo di riconoscimento (recognition) e di risposta (response).  − Durante il tempo di riconoscimento gli occupanti continuano le attività che stavano svolgendo, finché riconoscono l'esigenza di rispondere all'allarme.  − Nel tempo di risposta gli occupanti cessano le loro attività normali e si dedicano ad attività legate all'emergenza.

Tempo di movimento (ttra) 
Tempo impiegato dagli occupanti per raggiungere un luogo sicuro dal termine delle attività di pre-movimento. Dipende da:  − Distanza degli occupanti o gruppi di essi dalle vie d'esodo; − Velocità d'esodo, che dipendono dalla tipologia degli occupanti e loro interazioni con ambiente e effetti dell'incendio; − Vie d'esodo (geometria, dimensioni, dislivelli, ostacoli).