Il sito www.fse-italia.eu nasce con l’ambizioso obiettivo della diffusione della cultura della FSE; con particolare riferimento alla normativa, agli studi, alle metodologie di calcolo, agli sviluppi del settore.
Il sito si propone di illustrare l’utilizzo di modelli di calcolo, con particolare riferimento al Fire Dynamics Simulator (FDS) del National Institute of Standards and Technology (NIST). Nella sezione dedicata a FDS è riportata la teoria alla base del funzionamento del modello di calcolo, le modalità di utilizzo, la validazione e verifica e vari esempi commentati. Inoltre è proposto un portale dedicato esclusivamente alla formazione nel settore della FSE.
A seguito della pubblicazione del Decreto del Ministero dell’Interno del 9 maggio 2007 ma soprattutto della pubblicazione del nuovo “Codice della Prevenzione Incendi” con Decreto del Ministero dell’Interno del 3 agosto 2015, la prevenzione incendi, oggi in Italia, può essere approcciata secondo due strategie sostanzialmente differenti, l’approccio deterministico/prescrittivo e l’approccio ingegneristico/prestazionale.
La metodologia di tipo deterministico/prescrittivo, utilizzato da quando esiste la prevenzione incendi, si concretizza nell’emanazione di norme prescrittive che impongono per ogni tipo di attività o per gruppi di attività una serie di obblighi cogenti, da rispettare per potere presentare la segnalazione certificata di inizio attività di prevenzione incendi (SCIA) e ottenere, nei casi previsti dalla legge il Certificato di prevenzione incendi.
Per esempio, nel campo prescrittivo il decreto del Ministero dell’Interno del 9 aprile 1994 con le successive integrazioni, disciplina compiutamente l’adozione di misure di prevenzione, protezione attiva e protezione passiva negli alberghi, indipendentemente dalla tipologia dell’albergo; relativamente all’aspetto strutturale, alla voce resistenza al fuoco delle strutture prevede:
Resistenza al fuoco delle strutture.
I requisiti di resistenza al fuoco degli elementi strutturali devono essere valutati secondo le prescrizioni e le modalità di prova stabilite dalla Circolare del Ministero dell’Interno n. 91 del 14 settembre 1961 (disposizione superata dai DD.MM. 16/02/207 e 9/3/2007), prescindendo dal tipo di materiale impiegato nella realizzazione degli elementi medesimi (calcestruzzo, laterizi, acciaio, legno massiccio, legno lamellare, elementi compositi).
In altre parole, non si deve tenere conto della tipologie dei materiali, delle condizioni di carico e conseguentemente dello stato tensionale e deformativo degli elementi strutturali sottoposti all’azione del fuoco, con la conseguenza di sottovalutare o sopravalutare gli effetti del fuoco.
Un approccio di tipo deterministico/prescrittivo comporta l’applicazione in modo “asettico” di una normativa, prescindendo dagli obiettivi che il progettista ha prefissato.
Il pregio di tale approccio consiste nella garanzia di una omogeneità di applicazione su tutto il territorio nazionale, nella possibilità di fornire, in modo abbastanza semplice una formazione uniforme ed accettabile agli addetti alle verifiche e ai progettisti.
Il limite più evidente di questa metodologia di gestione della problematica della prevenzione incendi, consiste nella rigidità, a volte eccessiva, delle prescrizioni normative.
Un approccio di tipo ingegneristico–prestazionale, si basa sulla predizione della dinamica evolutiva dell’incendio tramite l’applicazione di modelli di calcolo. Questo tipo di approccio prevede modelli estremamente flessibili, che consentono la simulazione di incendi di notevole complessità, infatti i modelli di campo più evoluti non conoscono limitazioni in tal senso se non per l’hardware utilizzato. I modelli funzionano previa valutazione di un certo numero di dati di input: la geometria del dominio di calcolo, le condizioni di ventilazione, il tipo e la quantità del combustibile, la curva HRR nel tempo.
Oggi, i limiti più evidenti di tale approccio sono da ricercare nella problematica validazione sperimentale dei modelli in argomento, in particolare delle caratteristiche chimico-fisiche dei materiali che sono coinvolti nella combustione.
L’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio, può essere adottato, nell’ambito della valutazione del rischio incendio, per lo studio delle misure di prevenzione e protezione ritenute più idonee, mediante calcolazione analitica utilizzando le nuove tecnologie informatiche.
Ciò consente di attivare nuove metodologie di progetto relativamente alle opere di ingegneria, alle distribuzione architettonica, alla realizzazione degli impianti, ecc..
Un grande campo di applicazione delle nuove metodologie è da ricercare nella progettazione/studio del restauro dei beni culturali e nella pianificazione territoriale, in relazione alle aree industriali a rischio di incidente rilevante, l’ottenimento delle deroghe di prevenzione incendi, la progettazione delle attività prive di norme tecniche specifiche. L’adozione delle cosiddette “Soluzioni Alternative”1, per le attività dotate di RTV (Uffici, Attività Ricettive, Autorimesse, Scuole) e per le attività non provviste da RTV ma contemplate dal D.M. 3/8/2015 (attività 9; 14; da 27 a 40; da 42 a 47; da 50 a 54; 56; 57; 63; 64; 66, ad esclusione delle strutture turistico – ricettive nell’aria aperta e dei rifugi alpini; 70; 71; 75; 76.).
La progettazione in tali settori richiede notevoli conoscenze ed esperienza, infatti devono essere affrontati e risolti numerose problematiche legate alla sicurezza che coinvolgono vari settori dell’ingegneria (chimica, fisica tecnica, scienza e tecnica delle costruzioni, valutazione del rischio, idraulica, impiantistica, studio del comportamento umano in emergenza, ecc). I “professionisti antincendio” sempre più spesso integrano l’applicazione delle norme tecniche prescrittive con soluzioni di carattere prestazionale, utilizzando tecniche che nell’ultima decade hanno trovato sempre più si diffusione in ogni parte del mondo.
Il contemporaneo sviluppo di software di calcolo (strutturale e impiantistico) e di simulazione (dell’incendio e del comportamento umano in caso di emergenza), consentono l’elaborazione di nuovi metodi di analisi per lo studio del “fenomeno incendio”, prevedendone lo sviluppo, la propagazione e gli effetti sulle persone, strutture e beni.
Nel campo dei rischi di “incidenti rilevanti“ (ex direttiva Seveso), compreso il rischio ambientale, possono essere simulati e calcolati gli effetti degli incidenti legati a fenomeni di rilascio di sostanze: infiammabili, esplosive, tossiche e in genere pericolose, al fine di consentire alle autorità competenti l’adozione delle misure ritenute necessarie per mitigare il rischio.
I metodi della “Fire Safety Engineering” (FSE), inoltre, trovano particolare applicazione al fine dell’ottenimento delle deroghe di prevenzione incendi, là dove, le norme di tipo prescrittivo non sono applicabili, in quanto concepite per una molteplicità di attività e quindi difficilmente adattabili a casi particolari, come per esempio, in edifici di particolare pregio artistico, in costruzioni di articolata complessità volumetrica, in caso di edifici esistenti, nati prima dell’emanazione delle regole prescrittive, ecc..
Laddove vincoli urbanistici, architettonici, strutturali o produttivi rendono impossibile il rispetto delle norme tecniche prescrittive o nei casi in cui si debba far riferimento solo a principi generali di prevenzione e protezione, allora è necessaria l’adozione di misure compensative di sicurezza, attraverso strategie e tecniche, la cui validità possa essere dimostrata e accettata mediante simulazioni, basate su modelli matematici (convalidati dall’esperienza sperimentale), di eventi incidentali.
Nell’ultimo decennio, la normativa antincendio specifica di settore, delle varie nazioni, è stata orientata verso un approccio di tipo ingegneristico-prestazionale, in quanto le costruzioni sono diventate sempre più grandi e complesse, l’approccio prescrittivo ha cominciato a diventare insufficiente per gestire le sempre più articolate necessità di protezione dagli incendi, inoltre, la pesantissima crisi economica degli ultimi anni ha imposto una migliore razionalizzazione delle risorse e quindi la necessità di evitare di realizzare misure ridondanti e sovrapposte, finalizzate all’ottenimento di prefissati livelli di sicurezza.
E’ già in atto un cambio di mentalità epocale, auspicato e spinto dalle normative già emanate e da quelle di prossima emanazione, che vede il settore della prevenzione incendi orientarsi sempre di più verso un approccio di tipo prestazionale.
Obiettivo dei metodi della FSE è la predizione dello sviluppo e della severità di un incendio e del comportamento delle persone esposte al fuoco e ai prodotti della combustione.
Per ingegneria della sicurezza antincendio si possono intendere molte cose. Ad un livello più basso, può significare il calcolo del diametro ottimale di un tubo di un sistema di spegnimento automatico di tipo sprinkler; ad un livello più elevato, il calcolo della risposta strutturale di un elemento da costruzione, una trave, un pilastro o l’intera costruzione considerata soggetta a un incendio di progetto gestito mediante l’utilizzo dei metodi propri della FSE. Sarà sempre più importante la conoscenza delle proprietà dei materiali alle alte temperature, della risposta strutturale in funzione della variazione della temperatura e dei carichi che insistono sulla struttura e così via.
Ad un livello superiore, l’ingegneria della sicurezza antincendio, mediante l’utilizzo di modelli destinati all’elaboratozione integrata, permette la valutazione delle conseguenze di un incendio sulla vita delle persone.
Ad un livello più strategico, l’ingegneria della sicurezza antincendio, può significare un insieme di misure (metodologia, strumenti di calcolo e dati) che ha l’obiettivo di ridurre il potenziale di danno dell’evento incidentale ad un livello accettabile.
L’ingegneria della sicurezza antincendio può apportare molti benefici al sistema di progettazione di edifici sicuri, è possibile:
- costituire la base del progetto antincendio, in particolare per alcune tipologie di progettazioni relative a grandi complessi come: terminal di aeroporti, stadi, centri commerciali, grandi costruzioni, ospedali;
- realizzare progetti alternativi della stessa costruzione, in modo da potere effettuare il confronto fra le varie scelte e quindi determinare il livello di sicurezza che si possa ritenere accettabile;
- permettere ai progettisti di giustificare le scelte tecniche effettuate, valutandole in termini di sicurezza;
- valutare l’effetto delle scelte assunte, in termini di protezione attiva e/o passiva, al fine della determinazione delle cosiddette “misure di sicurezza equivalenti” da adottare per l’ottenimento delle deroghe alle norme di tipo prescrittivo;
- facilitare il progetto di costruzioni complesse riuscendo a mantenere un livello di sicurezza adeguato;
- permettere l’utilizzo di prodotti e/o impianti innovativi da utilizzare nella realizzazione delle costruzioni;
- realizzare dei corretti piani per la gestione della protezione antincendio, anche in considerazione di eventuali cambiamenti nella destinazione d’uso del fabbricato.
Come accennato il D.M. 9 maggio 2007 ”Direttive per l’attuazione dell’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio”, che segue due importanti decreti riguardanti la resistenza al fuoco (DM 16 febbraio 2007 e DM 9 marzo 2007), segna indubbiamente un passo epocale nell’attività di prevenzione degli incendi. Con l’emanazione del D.M. 3 agosto 2015 “Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi, ai sensi dell’articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006, n. 139”, il cosiddetto “codice della prevenzione incendi” il sistema della prevenzione incendi diventa finalmente maturo per l’utilizzo dei metodi ingegneristici che si basano sul calcolo delle prestazioni anziché sull’applicazione di prescrizioni cogenti per classi di attività. Il D.M. 3 agosto 2015 prevede le cosiddette RTO (regole tecniche orizzontali), utilizzabili per la progettazione, per la realizzazione e l’esercizio delle attività elencate all’art. 2 dello stesso D.M., mentre rimanda alla pubblicazione di apposite RTV (regole tecniche verticali), l’applicazione integrale del “codice” anche alle attività dotate di regola tecnica specifica di tipo prescrittivo, come per esempio: locali di pubblico spettacolo, ospedali, alberghi, uffici, edifici per civile abitazione, autorimesse, locali commerciali, ecc.
Il Ministero dell’Interno ha avviato la pubblicazione delle RTV con il D.M. 8 giugno 2016 “Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi per le attività di ufficio, ai sensi dell’articolo 15 del decreto legislativo 8 marzo 2006, n. 139” (GU n.145 del 23-6-2016) e ha proseguito con la pubblicazione dei ben più importanti, in quanto interessano un grande numero di attività, seguenti DD.MM.:
- Decreto del Ministero dell’Interno 8 giugno 2016. Regola Tecnica Verticale (RTV) – Uffici.
- Decreto del Ministero dell’Interno 9 agosto 2016. Regola Tecnica Verticale (RTV) – Attività ricettive turistico alberghiere.
- Decreto del Ministero dell’Interno 21 febbraio 2017. Regola Tecnica Verticale (RTV) – Autorimesse.
- Decreto del Ministero dell’Interno del 7 agosto 2017. (Regola Tecnica Verticale (RTV) – Scuole
Con il “Codice” e le successive RTV il metodo prestazionale è utilizzabile, da parte dei professionisti antincendio, senza dovere ricorrere all’istituto della deroga (art. 7 D.P.R. 151/2011).
L’utilizzo delle metodologie previste nel combinato dei DD.MM. 3 agosto 2015, 9 agosto 2016, 21 febbraio 2017 e 7 agosto 2017, cioè della RTO e delle RTV, consente ai professionisti la massima flessibilità nella progettazione delle misure di prevenzione e protezione da adottare per la riduzione del rischio incendio, infatti, le tecniche di “fire engineering”, previste come “soluzioni alternative” [1] alle classiche “soluzioni conformi” [2], consentono di affrontare e risolvere molti problemi di prevenzione incendi superando i tradizionali metodi prescrittivi previsti dalle regole tecniche. Poiché l’analisi è più “mirata”, le nuove disposizioni consentono di ottenere risultati più aderenti alla “realtà” e consentono di adattare le misure di prevenzione e protezione antincendio alle “reali” necessità, con risparmi anche sui costi degli interventi di prevenzione incendi.
L’ingegneria della sicurezza antincendio è una materia multidisciplinare, che affronta con metodi scientifici il problema della scelta delle misure di sicurezza più adeguate. Essa è stata definita per la prima volta in modo ufficiale con il documento ISO TR 13387 (international standard organization).
L’aspetto scientifico di questa materia è legato essenzialmente al fatto che possono essere svolte simulazioni dell’incendio con metodi di calcolo, in modo da avere un’idea abbastanza precisa di cosa succede in un ambiente quando al suo interno si verifica un incendio. I risultati delle simulazioni, infatti, permettono di capire esattamente, ad esempio, quanto tempo hanno a disposizione le persone per fuggire e quanto tempo possono resistere le strutture. Nell’approccio tradizionale questo calcolo è sostituito da valutazioni convenzionali, che si adattano ad intere classi di edifici senza distinzione particolare del loro effettivo contenuto.
A differenza del metodo prescrittivo, che si basa principalmente su un approccio storico-empirico, la “Fire Engineering” si fonda su una prospettiva di tipo scientifico–predittivo.
La novità dell’approccio ingegneristico alla sicurezza consiste nel fatto che, di ogni misura alternativa, può esserne quantificato l’effetto.
Il vantaggio economico deriva dal fatto che, mentre con l’approccio tradizionale si potrebbe finire con l’accettare indifferentemente un gruppo di misure di sicurezza piuttosto che un altro, con le valutazioni ingegneristiche tale indifferenza svanisce, perché diviene noto e misurabile l’effetto sulla sicurezza complessiva dei singoli miglioramenti accettati
L’approccio prestazionale alla sicurezza in caso d’incendio può dare indubbi vantaggi, soprattutto in termini di ottimizzazione nell’uso delle risorse disponibili, specie nel caso di opere complesse per le quali le metodologie prescrittive possono risultare inapplicabili oppure portare all’applicazione di misure di protezione troppo onerose.
Per contro l’applicazione dei metodi e dei modelli della FSE richiede conoscenze multidisciplinari: dalla chimica alla fisica dell’incendio, alla fisica tecnica, al calcolo impiantistico e strutturale, alle tecniche che permettono di descrivere il comportamento delle persone in caso di incendio. Inoltre i modelli di calcolo utilizzati non sempre permettono un approccio diretto e immediato.
Il modello di calcolo, riconosciuto a livello internazionale come lo “stato dell’arte” dei programmi di calcolo degli effetti dell’incendio è il Fire Dynamics Simulator (FDS), sviluppato dal NIST (National Institute of Standards and Technology); un modello di calcolo di fluidodinamica computazionale (CFD), che permette enormi possibilità in termini di risultati calcolo. L’utilizzo di FDS richiede conoscenze specifiche nei campi dell’ingegneria sopracitati, risulta inoltre di non agevole controllo, in quanto l’input dei dati avviene mediante un file di dati e l’utilizzo del software tramite la shell del DOS.
[1] D.M. 3 Agosto 2015 punto G.1.3 – Soluzione alternativa (alternative solution): soluzione progettuale alternativa alle soluzioni conformi. Il progettista è tenuto a dimostrare il raggiungimento del collegato livello di prestazione impiegando uno dei metodi di progettazione della sicurezza antincendio ammessi.
[2] D.M. 3 Agosto 2015 punto G.1.3 – Soluzione conforme (deemed to satisfy provision): soluzione progettuale di immediata applicazione nei casi specificati, che garantisce il raggiungimento del collegato livello di prestazione. Nota Le soluzioni conformi sono soluzioni progettuali prescrittive che non richiedono ulteriori valutazioni tecniche (es. “La distanza di protezione è pari a 5 m.”).