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1. 206 rol T Ma se POLITECNICO DI MILANO e i NEC Rudi MANE td MILANO PA Facolt Ingegneria Edile Architettura 6 2 5 Commento finale ai risultati L iter procedurale proposto per la progettazione di un idoneo sistema di sicurezza antincendio per la gestione dei fumi pu essere riassunto come segue Ventilazione naturale I NON VERIFICATO I aly Me Sistema di evacuazione progettualmente VERIFICATO irrealizzabile VERIFICATO 207 IAEA POLITECNICO DI MILANO i VA f fi CH wo Facolt Ingegneria Edile Architettura Si possono evidenziare all interno di esso 7 determinanti poich punti di svolta del processo decisionale CASO STRATEGIA ROOM ROOM Se si prendono in considerazione i risultati numerici ottenuti dal programma si evidenzia come la procedura risulti efficace per l ottimizzazione del sistema garantendo i requisiti necessari alla sicurezza Bisogna specificare che le scelte che portano ad escludere o a ritenere valido un valore dipendono da un processo complesso in cui si considerano differenti aspetti di natura tecnologica funzionale geometrica dimensionale gestionale e impiantistica della specifica soluzione sovradimensionamento requisiti non verificati sistema di evacuazione forzato verifica room
2. nn d ood india bn ln a donan dtt st OOOD0O BODO OOOO oe Figura 103 installazione in copertura di evacuatori naturali secondo UNI9494 Risulta evidente come questa possibile soluzione non sia accettabile dal punto di vista progettuale ed inoltre richiederebbe una spesa troppo elevata da renderla realizzabile o ottimale dal punto di vista economico Si procede con l analisi della tipologia di sistema di evacuazione fumo e calore alternativa quella dei forzati si dimensiona l impianto con la normativa di riferimento considerando l altezza totale del corpo di fabbrica la norma UNI 9494 parte 2 Oo Afflusso d aria E ENFC E EFFC posizione focolare room 3 caratteristiche focolare RHRmax 5 MW strategie EFFC 183 x LITEG MAA POLITECNICO DI MILANO So Facolta Ingegneria Edile Architettura Caratteristiche EFFC portata di estrazione Pour 64 m s portata di estrazione Pour 32 m s
3. i 102 flusso attraverso un apertura orizzontale i 103 wall and cormerplium e icdiiii bile aiar 104 218 VE i ste CO i AERA f EA 7 j i i a 19 lt Weg Wye JA RI LS Seq MILANO a Figura 64 Figura 65 Figura 66 Figura 67 Figura 68 Figura 69 Figura 70 Figura 71 Figura 72 Figura 73 Figura 74 Figura 75 Figura 76 fuga sicura Figura 77 Figura 78 Figura 79 Figura 80 Figura 81 Figura 82 Figura 83 Figura 84 Figura 85 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura adhered Spill PIUME acilia ili 105 balcony o free Spill PIUME 105 caratteristiche geometriche balcony spill PIUME 106 confronto produzione di fumo di diversi Spill PIUMES 107 confronto tra produzione di fumi axysimmetric e balcony spill plumes 107 schematizzazione flusso metodo BRE 108 ventilazione naturales a ai nile 111 influenza del vento sul sistema di ventilazione naturale in copertura 112 ventilazione MECCANICA tria 113 PIUGr ONgLaricciclibceiali iii 114 altezza limite dello strato libero dai fumi 120 altezza strato libero dai fumi a PIU liVElli ccc ccs eeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeesseaeeeeeens 121 schema dei processi coinvolti nel tempo di esodo rispetto al tempo disponibile per l
4. n 42 dispersione dei fumi a quota intermedia i 42 AXISyMMETIc plumeigsill ililiaiic ili ai 43 adhered spill plume e balcony Spill PIUME cece eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeeeeeeeeeaaneeeeeees 43 differenza di installazione rilevatore puntiforme e lineare n 48 sistemi di ventilazione meccanica e naturale 49 esempi di evacuatori fumo e calore in copertura 50 esempi di evacuatori fumo e calore a parete i 51 applicazione delle barriere mobili al fumo in un centro commerciale 52 impianto splinker di SOppressione e 53 condivisione degli elettroni nella reazione dell idrogeno 58 condivisione degli elettroni nella reazione del carbonio n 58 iIhangolo del iUoco prodotti rale 61 lasidell ineendio a ai cia 63 TE OKA CINETICA ALTERAZIONE sibili acli 64 217 VE i ste CO i AERA f EA 7 j i i a 19 lt Weg ty JA RI SS Seq MILANO a Figura 42 Figura 43 Figura 44 Figura 45 Figura 46 Figura 47 Figura 48 Figura 49 Figura 50 Figura 51 Figura 52 Figura 53 Figura 54 Figura 55 Figura 56 Figura 57 Figura 58 Figura 59 Figura 60 Figura 61 Figura 62 Figura 63 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura differenza tra reazio
5. risultati delle elaborazioni A Tale metodologia risulta idonea per l individuazione delle misure di sicurezza che si ritengono esaustive a compensare il rischio aggiuntivo caratteristico degli ambienti oggetto di studio nell ambito del procedimento di deroga Infatti l approccio ingegneristico non deve necessariamente riguardare tutti gli aspetti antincendio ma pu riferirsi per esempio alla sola problematica dell evacuazione delle persone all estrazione dei fumi e gas caldi oppure alla sicurezza strutturale Recentemente il 10 aprile 2014 si svolto presso l Istituto Superiore Antincendi un congresso sul tema Progetto delle Norme di prevenzione incendi generali e semplificate durante il quale stato illustrato il Nuovo Testo Unico di Prevenzione Incendi Principi base di questo nuovo documento in fase di approvazione sono 33 TEGIA x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO LIS S Wa MILANO Bas agtaneni F Facolt Ingegneria Edile Architettura e semplificazione delle procedure e uniformit delle metodologie di progettazione della sicurezza antincendio per tutte le attivit e Standardizzazione del linguaggio adottato che risulta conformato agli standard internazionali e approccio prestazionale il progettista pu individuare autonomamente specifiche soluzioni progettuali alternative a quelle prescritte ma nel rispetto degli obiettivi di sicurezza prefissati Nelle prime
6. tempo di apertura portata di estrazione Pour 32 m s coefficiente di riduzione C 0 65 Altezza Layer m oO N Tempo s 184 2 TECARS ell NON AEEA POLITECNICO DI MILANO SICA l gi x Sw Facolt Ingegneria Edile Architettura Q Dalla simulazione risulta che con questo sistema a 265 secondi dall inizio dell incendio i livelli di sicurezza non sono garantiti L altezza del layer dei fumi caldi dell ambiente 2 infatti scende al di sotto del limite dei 2 metri Il sistema scelto non in grado di garantire i requisiti richiesti poich la portata di aria estratta non sufficiente risulta quindi necessario verificare se questa soluzione possa essere ottimizzare Per prima cosa si effettua un dimensionamento ipotizzando il seguente modello di evacuatore sulla base della scheda tecnica fornita dal produttore modello EFFC assiale per tetto Portata di estrazione Punita 4 72 m s singolo elemento oats pret n 3 portata di estrazione _ 3 richiesta dio sie ortata di estrazione p a Pour 66 08 m s 185 eotem d pi IL nai INTER Ni P A by 477 ab 19 AF Sao tN oak Ma MILANO y Min Sint ae POLITECNICO DI MILANO li w El Facolt Ingegneria Edile Architettura Figura 104 installazione in copertura di evacuatori forzati secondo UNI9494 Ottimizzare significherebbe aumentare il
7. 44 3 4 Strategie per il controllo dell incendio e dei fumi cceccseeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeaeees 47 S202 iModellidicaltoloaicere lle 54 4 Analisi quantitativa del fenomeno incendio 56 4 1 Cennisulla meccanica dei fluidi i 56 4 2 Processo drcombustione nellaslo lella 58 4 53 INcenalteali a nani ia 63 A 9 1 IGNIZIONE anice 63 ADe OO SCE rile ala 70 4 3 3 Flashover e incendio generalizzato 71 43 A M SCAGIME MO sisi 72 AA RIGSCIOTCIMICO sara aaa re 72 4 59 PIOGUZIONCIUMEi tieni 78 VI OTEC NS Fiac POLITECNICO DI MILANO ILE im Facolt Ingegneria Edile Architettura 5 Propagazione dei prodotti della combustione 84 Sl SWdLed esperienze alii Lia 84 Dies A YSIMMETE piume rela Tin imimeu ea ho edandedi 86 5 2 1 Caratteristiche della fiamma i 88 5 2 2 Caratteristiche del PIUME i 92 29 Arenan ease a leeala 95 Di2 4 Slraticazione der tUM a E 97 529r SIMI OU cect tii tates Sete a a aa 99 5 2 6 Influenza delle aperture Lr aaa 102 Didi OONMONUIM Ceatschenauadetisansnchebisncadt a r e iaia 104 5 4 Sistemi di evacuazione fumo e calore ii 110 5 4 1 Ventilazione naturale ici aaa 111 5 4 2 Ventilazione MECCANICA ala 113 6 Modellazione Lbaellubillbiizliilibilecile ia 116 621s Approccio procedural brr iaia rai 116 6 lil
8. In cui E una costante di proporzionalit adimensionale e G dipende dalla posizione della colonna di fumi rispetto alla punta della fiamma Sostituendo ai parametri della formula i valori corrispondenti a combustibili normali in condizioni atmosferiche ordinarie la produzione di fumo intesa come massa di aria trascinata dal plume al di sopra della fiamma pari a _ 1 3 5 3 Fie 5 3 ritene 0 071 Qc 2 29 9 3 1 0 027 00 20 58 Con queste semplificazione evidente come l equazione risulta essere costituita da due termini che rispettano il principio fisico sopra descritto Il primo rappresenta la portata massica di fumo e gas di combustione generata dal combustibile che viene convogliato attraverso il plume nello strato caldo che si forma a soffitto nella letteratura esso prende il nome di Megmoxe Il Secondo costituisce la portata massica di aria ambiente richiamata strettamente dipendente dalla regione della fiamma m Ment Msmoke Mair In combustioni che determinano plume deboli invece la portata individuabile con la seguente relazione 96 42 POLITECNICO DI MILANO Xii Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO ja OTER 5 2 4 si 2 Ment EPoUugby dove E una costante adimensionale mentre gli altri termini rappresentano la densit dell aria kg m la velocit media in direzione verticale sull asse m s ed il raggio del plume nel punto in cui il rap
9. TEGIA x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO eee 79 A SALE VI ls Sme Facolt Ingegneria Edile Architettura F una funzione complessa che dipende da diverse variabili come cp T P g Hof frazione del calore totale del combustibile trasportato per convezione T temperatura all altezza media della fiamma Ultima dimensione per descrivere le caratteristiche del focolare il valore del diametro equivalente che non deducibile dell area poich nel caso di una sorgente non confinata e continuamente fluente essa non nota a priori e non pu essere calcolata facendo solo riferimento ad un rilascio di quantit di calore La natura transitoria in questione molto dipendente dalla tempistica di accensione del combustibile e dalla velocit di propagazione della fiamma rispetto alla portata del carburante Nonostante ci si considera che un flusso continuo raggiunge uno stato stazionario caratterizzato da un diametro equivalente D equivalent steady state diameter possibile che la sorgente raggiunga un diametro maggiore al momento dell innesco ma successivamente lo sviluppo porter ad una riduzione fino ad arrivare al valore del diametro equivalente di regime L area A viene calcolata attraverso un equilibrio tra il la portata volumetrica rilasciata dal combustibile V e la velocit della combustione y V Assy m s Sostituendo le seguenti espressioni Dss T Im
10. di energia tale da permettere la collisione malgrado le forze elettriche repulsive generate dalle loro nubi di elettroni esterne Tale livello minimo di energia costituisce la barriera di potenziale Se l energia disponibile sufficiente le forze repulsive vengono vinte e le molecole coinvolte vengono a trovarsi ad una distanza tale da poter riorganizzare legami tra gli atomi che le compongono e dare vita a nuovi composti prodotti della reazione L energia di attivazione consente alle molecole dei reagenti che collidono di formare il cosiddetto complesso attivato o stato di transizione la cui esistenza estremamente breve Una volta formato lo stato di transizione avviene la rottura dei legami iniziali e la formazione di nuovi che danno origine ai prodotti della reazione Energia liberata durante la reazione v energia posseduta dai prodotti Figura 41 teoria cinetica di reazione Sotto una certa temperatura detta appunto temperatura di accensione o temperatura di ignizione le collisioni molecolari abbastanza veloci da superare la barriera di attivazione sono poco probabili e la combustione procede perci in forma lenta o latente Sopra la temperatura di accensione invece un gran numero di collisioni danno luogo a complessi attivati e perci la loro concentrazione cresce e la combustione diventa pi rapida Pi alta la temperatura pi veloci si muovono in media cio in senso statistico le molecole e qu
11. Facolt Ingegneria Edile Architettura Da tale considerazione e per quanto riguarda gli spazi con una o pi gallerie ai piani superiori che si affacciano sull ambiente centrale deriva la necessit di coordinare la posizione della struttura di ogni piano definendo gli spazi coperti confinati e aperti in funzione della posizione della struttura che deve reggere la copertura LC P SL yA di i inen N Shopping e Shopping NAN an Mall LS ff Mall Y Scelta di posizionare le colonne al Scelta di posizionare le colonne al piano superiore lungo il bordo piano superiore lungo il bordo interno della galleria estemo della galleria Minor visibilit delle vetrine Miglior visibilit delle vetrine Galleria superiore chiusa Galleria superiore aperta Copertura meno estesa Copertura pi estesa Come riportato nella figura la scelta di posizionare le colonne del piano terra in linea o dietro le vetrine determiner la presenza di colonne al piano superiore lungo il bordo interno della galleria Questo diminuir la visibilit da parte degli utenti che si trovano nella Mall Un esempio di questa configurazione spaziale ossia la Mall che si sviluppa verticalmente mantenendo la stessa ampiezza il centro commerciale Sevens a Dusseldorf Germania completato nel 2001 dagli architetti di Dusseldorf RKW Rhode Kellermann Wawrowsky Il centro commerciale ha un estensione di 15000 m ed distribuito su sette livelli
12. MAL USCITA DI EMERGENZA TL va i ma A A GI NT TFT pak fuk gli iF LIL ff ge A Sig EF El yi A A EF Col ff Ie IE pak fas fot JANE Mk i of ff Ag fe ff ff E JEN USCITA DI EMERGENZA Sulla base delle ipotesi e considerazioni relative agli spazi con queste caratteristiche riportate nella prima parte di questo capitolo risulta Ataet 0 S e At 60s e Atpre 180 s e Attray distanzacrizzyvelocit orizz 97 3 2 24 25 6s e Vorizz k akD 2 4 2 4 0 266 0 25 2 24 e trsgr Atger Ata Atpre Atirav 605 Os 1805 25 65 265 s ca 171 RE POLITECNICO DI MILANO xi Facolt Ingegneria Edile Architettura 6 2 3 Scenari d incendio L iter procedurale continua andando a definire tre scenari d incendio valutando il possibile sviluppo nei tre ambienti individuati e identificando per ognuno le caratteristiche plausibili dell innesco e i relativi elementi di rischio per oggetti e persone L esito della ricerca porter a una scelta di due tra essi poich pi gravosi per lo sviluppo e la propagazione dell incendio la salvaguardia degli occupanti e la sicurezza delle squadre di soccorso All interno di questi due scenari si andr ad effettuare la successiva analisi quantitativa Innanzitutto si considera la propagazione del fumo posizionando l origine dell incendio in ciascuna delle stanze Si evidenzia come indi
13. Standard Vent Height m 1 distributi 2D Adhered Plume Vent Sill Height m 3D Adhered Plume Horizontal Offset in Wall m O 20 Plume Vent OpeningTime sec O 3D Channeled Balcony Plume Vent Closing Time sec O 3D Unchannelled Balcony Plume Discharge Coeff Projection Distance m 0 Glass Fracture Model Use Manual Vent Opening Settings n O Auto Break Glass use glass fracture model Prob Vent Initially Closed U distribution Hold Open Device Reliability distribution Vent Glass Properties Vent Open Close Options Figura 84 definizione aperture verticali Il programma considera come consigliato dalla norma un coefficiente di scambio di 0 65 riferito a porte o finestre per considerare l effettivo flusso di aria fresca entrante dalle aperture verticali 137 4 2 POLITECNICO DI MILANO ie Facolt Ingegneria Edile Architettura Allo stesso modo il programma consente di prevedere aperture in copertura che vengono posizionate al centro del soffitto del locale che viene scelto essere quello predisposto all evacuazione dei fumi Edit Vent Connecting upper room y Bal i Vent Area m2 tolowerroom 4 Vent OpeningTime sec Vent Opening Method Vent Closing Time sec Manual C Automatic smoke or heat detector Figura 85 definizione aperture a soffitto Nel caso in cui si decida di inserire un sistema di evacuazione di fumo e calore forzato alle d
14. e Part 8 Life safety Occupant behaviour location and condition Questo rapporto per non riporta compiutamente i parametri analitici che risultano necessari per eseguire in modo dettagliato la valutazione del livello di sicurezza antincendio presente in un attivit Di conseguenza a livello internazionale sono stati pubblicati specifici documenti per la pratica applicazione dei metodi dell ingegneria della sicurezza antincendio In Inghilterra stata emessa la norma BS 7974 Application of fire safety engineering principles to design of buildings in Germania la norma VdS Schadenverhutung Design fire for fire simulations and fire protection concepts e in Norvegia la NS 3901 A Norma BS PD 7974 ni British Standards Norma VdS Germania gt Verband der Schadenverhuetung Norma NS 3901 Norvegia B Norges Standardiseringsforbund 35 SII AREA POLITECNICO DI MILANO Sao Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO Le tecniche di Fire Safety Engineering vengono anche utilizzate in Giappone Svezia Australia Nuova Zelanda e Canada mentre negli U S A tale approccio ingegneristico sviluppato da parecchi anni Infatti gli unici documenti che descrivono specificatamente l approccio da adottare nei confronti di ambienti di elevata altezza con riferimento ad Atri o Mall sono di matrice Americana U S A Norme NFPA Pubblicazioni della SFPE National Fire Protection Association Society of Fi
15. f pei t SAR n a SI a aie 3 3 Yi ys n s A CM es i Ns d e W MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura 14 R L P Custer SFPE HandBook of Fire Protection Engineering in Desigh Calculations Quincy Massachusetts National Fire Protection Association 2002 p Section 4 15 J Klote Method of Predicting Smoke Movement in Atria With Aplication to Smoke Management National Institute of Stantards and Technology NIST 1994 16 J Milke Smoke Management in Covered Malls and Atria in SFPE HandBook of Fire Protection Engineering Quincy Massachusetts National Fire Protection Association 2002 pp Section 4 Chapter 13 17 G P Forney User s Guide for Smokeview Version 5 A Tool for Visualizing Fire Dynamics Simulation Data Washington National Institute of Standards and Technology Special Publication 2007 18 G Heskested Fire plumes Flame Height and Air Entrainment in SFPE HandBook of Fire Protection Engineering Quincy Massachusetts National Fire Protection Association 2002 pp Section 2 Chapter 1 19 L Y Cooper Smoke and Heat Venting in SFPE HandBook of Fire Protection Engineering Quincy Massachusetts National Fire Protection Association 2002 pp Sezione tre Capitolo 9 20 L P Puglisi La storia dell architettura 1905 2008 2013 213 4 amp 2 POLITECNICO DI MILANO Siac Facolt Ingegneria Edile Architettura Normative Norme cogenti Approvazion
16. numero ENFC previsti Rm rapporto di superficie Rg 1 5 superficie di afflusso Aw 30 75 m coefficiente di riduzione C 0 65 Room 1 Mx Room 2 Mm Altezza Layer m O O O oO o Oo o oO o Ce N co lt t wo N co wT w N m m lt tr wv LO o Tempo s 193 Ge POLITECNICO DI MILANO il Facolt Ingegneria Edile Architettura Visibilit a 2 metri m Tempo s O La i gt a 2 E 5 5 E Tempo s Temperatura Lower Layer C Tempo s 194 a tto ED 4 Facolt Ingegneria Edile Architettura o o E v e v E Ri D D i am Tempo s 150s 300 s 450s 600 s 195 IAEA POLITECNICO DI MILANO ey SO MEA tue Facolt Ingegneria Edile Architettura Dati evacuatore marca Bovema modello Essertop superficie utile A 0 79 mi singolo elemento oe superficie geometrica singolo Aca tis m elemento superficie utile A 20 5 m richiesta superficie utile totale A 20 54 m superficie Ay 30 68 m geometrica totale Il risultato appena ottenuto porterebbe a un sovradimensionamento dei dispositivi di evacuazione naturale in copertura con conseguenti spese aggiuntive superflue Si nota come il fumo rimanga all interno della room 1 e non si propaghi nell ambiente adiacente La temperatura media dello strato di fumi caldi 80 C a contatto con l elemento sottotra
17. 11 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Figura 8 shopping center Sevens Dusseldorf 2001 Se invece si decide di posizionare le colonne dei piani superiori in linea con le vetrine per cercare di renderle piu visibili al piano inferiore gli elementi strutturali cadranno internamente all attivit commerciale Questa seconda scelta porta alla realizzazione di gallerie superiori completamente aperte sullo spazio centrale e ad una copertura pi estesa Un approccio alternativo potrebbe essere quello di realizzare una copertura modesta con l obiettivo di massimizzare la visibilit inserendo colonne snelle e con interassi maggiori ai piano superiori Esempio italiano della seconda tipologia di recente inaugurazione e ampliamento 2014 il centro commerciale 20Twenty di Bolzano sviluppato su 4 livelli comunicanti tramite una Mall nella quale stato realizzato un sistema di ascensori e scale mobili L estensione della zona commerciale del centro di circa 30500 m lt Ton Lo ai w e a a Figura 9 shopping center 20 Twenty Bolzano 2014 12 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Musei Analoghe considerazioni si possono fare per gli spazi che ospitano attivit con caratteristiche similari a quelle di natura commerciale In questi spazi nel caso in cui sia presente un ambiente di elevata altezza si denota una tendenza a realizzare spazi totalmente comuni
18. 1906 E costituito da un corpo principale a corte centrale illuminata dall alto da un ampio lucernario a vetri su cui si affacciano le gallerie superiori degli uffici Esempio simile di pi recente realizzazione 1989 il KI Building di Kajima Design a Tokyo Figura 20 Larkin Administration Building Buffalo New York 1906 KI Building Tokyo 1989 19 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura La St Pancras international railway station di St Pancras a Londra e il Terminal 3 dell aeroporto di Dubai sottolineano ulteriormente come questo genere di spazi sia comune a pi destinazioni e come l architettura moderna sia orientata verso volumi sempre pi estesi realizzabili grazie alle nuove tecnologie es one pina pe sa s gt ay MIHIS ITION ya 7 ti i Suh alt Figura 22 Terminal 3 aeroporto Dubai 20 21 OTEC NS i PS ON r ra n IRC pees e nme POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura yi j ly 3 ple ye Sd S Ney MILANO a Capitolo 2 Il rischio incendio in ambienti di elevata altezza 2 1 Interesse per la sicurezza al fuoco L interesse per lo studio degli incendi di questi ambienti nasce dalla difficolt nell affrontare la loro progettazione antincendio derivante dall unicit delle loro relazioni geometriche e spaziali e dalle caratteristiche degli utenti Le problematiche che li caratterizzano sono di
19. Analsriprelimmnere aaa 117 6 k2 ANAlsFguanitaVi bia abieanieiiioi 130 6 2 Caso studio Museo MAGA di Gallarate i 161 6 2 1 Caratteristiche geometriche e VINCOll 164 6 2 2 Livelli di prestaziONne 170 6 2 3 Scenari d incendio i 172 6 2 4 Iter di progettazione e ottimizzazione del sistema di evacuatori 178 6 2 5 Commento finale ai risultati 207 CONcClUsicrii ee 210 BILI EgrRl eo 212 TeSt E pPUDDICAZIONI inian a a a a ra 212 INQ UIA IY O ce hier 214 INdicesdelle tgu Eare a a salari 216 vii vill gee POLITECNICO DI MILANO gt Alay IKAR L IN Ca A Sie Facolt Ingegneria Edile Architettura Introduzione Gli ambienti di elevata altezza sono spazi caratterizzati da uno sviluppo in altezza prevalente rispetto alle altre dimensioni in pianta oggi sempre pi diffusi in edifici complessi come shopping malls teatri musei uffici ecc La valutazione del rischio incendio la comprensione della dinamica del fenomeno e in particolare della propagazione dei prodotti della combustione risulta una tematica particolarmente complessa ed interessante La tesi inizialmente descrive l evoluzione storica e il quadro attuale degli edifici che adottano questa tipologia di spazi le destinazioni d uso pi frequenti i principali vincoli e le caratteristiche architettoniche che possiedono Succes
20. Ass I y ra m s In cui m la massa di combustibile che viene bruciata per unit di superficie p la densit nel plume Si ottiene 91 oe TEC EEA POLITECNICO DI MILANO S Facolt Ingegneria Edile Architettura 5 2 2 Caratteristiche del plume Il termine plume o pennacchio utilizzato per descrivere la colonna di prodotti della combustione convettiva che si sviluppa al di sopra della sorgente di calore solida o liquida Il modello matematico basato su una sorgente puntiforme dalla quale si estende verticalmente una colonna di fumo ideale che richiama aria dall ambiente circostante air entrainment Quest aria mischiata con i prodotti della combustione porta ad un aumento del volume dei fumi ed un conseguente abbassamento dell interfaccia tra strato di aria pulita e strato di fumi a soffitto Nella figura che segue con la linea tratteggiata viene indicato il confine del pennacchio o plume ossia la zona che limita gli scambi tra flusso dei prodotti della combustione e quello di aria ambiente che viene trascinato velocity profile entrained entrained e entrained l fire elica virtual origin Figura 55 schema fire plume Lo sviluppo a campana della curva che indica nella figura la variazione di velocit dei gas all interno del plume velocity profile descrive anche l andamento della temperatura media in questa zona e la concentrazione di gas gen
21. Tale modellazione quindi in grado di gestire sistemi complessi composti da pi ambienti con pi fuochi presenti anche in posizioni diverse valutando la composizione chimica dell aria considerando le aperture presenti l effetto di aperture a soffitto a parete e a pavimento la presenza di sistemi di spegnimento automatico e di rivelazione e l azione di sistemi di ventilazione meccanica Queste assunzioni semplificano anche il fenomeno legato alla presenza di aperture all interno dell ambiente Come esplicitato nel capitolo precedente in corrispondenza dell apertura si ha una variazione di pressione nella parte inferiore la pressione interna pi bassa rispetto a quella dell ambiente esterno e spinge l aria ad entrare nel locale mentre in prossimit della parte superiore essa pi elevata e costringe i gas e i fumi a fluire verso l esterno bilanci delle varie grandezze fanno si che questo andamento sia rettilineo e lineare e che si formi un piano neutro in corrispondenza del quale la pressione all interno del locale uguaglia quella esterna La posizione dell asse neutro viene determinata mediante un bilancio tra le masse Inside Outside Pressure Figura 80 asse neutro e andamento delle pressioni 134 Gees POLITECNICO DI MILANO Ye tg f df Vasa wy of Facolta Ingegneria Edile Architettura Immissione degli Input In primo luogo vengono inseriti nel programma i dati relativi agli amb
22. aumento repentino della quantit di prodotti della combustione che vengono rilasciati in ambiente e di conseguenza pu compromettere la sicurezza degli utenti In generale la velocit di combustione m per unit di superficie A coinvolta nell incendio se accompagnato dalla presenza di fiamma pu essere cos descritto _ 4 ta as kg Ly m s dove qf qr flusso termico convettivo e radiante kW mf dr flusso termico disperso per irraggiamento KW m Ly quantit di energia termica necessaria per produrre la pirolisi di 1kg di combustibile kJ kg valori dei flussi termici sono influenzati dalla tipologia di combustibile e dalla concentrazione di ossigeno presente nell ambiente e a seguito di indagini sperimentali viene indicato con RHR Rate of Heat Release oppure a livello internazionale con HRR Heat Release Rate Viene indicato anche con Q sia in letteratura che nel programma di modellazione B RISK 12 GE POLITECNICO DI MILANO Xi Facolt Ingegneria Edile Architettura sono stati valutati i valori massimi di m per alcuni combustibili nelle migliori condizioni ambientali possibili che consentono di definire il rischio incendio in determinate condizioni Vengono riportati nel seguito i valori associati a materiali che possono essere pi facilmente presenti negli ambienti oggetto di studio come il legno o le materie plastiche Sostanza combustibile Schiuma di poliuretano 0 02
23. i 169 Figura 96 MAGA strutture espositive estraibili 174 Figura 97 MAGA danni alle tende clelia 174 Figura 98 curve RHR delle scaffalature ii 175 Figura 99 tabella dei valori di RHR per i tendaggi 175 Figura 100 MAGA area espositiva a doppia altezza ee cece eee eeeeeeeeeeeeeaaeeeeeeeeeeeeaas 176 Figura 101 MAGA materiale del MUSEO i 177 Figura 102 influenza del vento su una copertura inclinata nn 182 Figura 103 installazione in copertura di evacuatori naturali secondo UNI9494 183 Figura 104 installazione in copertura di evacuatori forzati secondo UNI9494 186 220
24. strato superiore posto a contatto con il soffitto ed al di sopra di un interfaccia orizzontale che lo separa dallo strato inferiore dove le temperature dei gas si mantengono pi fredde Le Sezione 4 Capitolo 13 86 eetiee 4 amp 2 POLITECNICO DI MILANO ia gs SG say NAT A Ji Pee uy Als Ng HlLANO 4 Facolta Ingegneria Edile Architettura Smoke layer Smoke plume Entrained air er Figura 51 approssimazione funzionamento axysimmetric plume Un incendio che si sviluppa seguendo questa dinamica e che agisce indisturbato poich posizionato lontano dalle pareti segue le seguenti fasi e inizio della combustione flames e formazione del pennacchio plume e richiamo di aria incombusta nel plume air entrainment e stratificazione dei fumi a soffitto e formazione di moti orizzontali ceiling jet e aumento dello spessore dello strato di gas ed abbassamento graduale dell interfaccia La produzione e propagazione dei prodotti della combustione derivanti da questa tipologia di incendio possono essere valutate mediante un approccio ingegneristico e quindi specifici modelli analitici che verranno descritti nel seguente capitolo In particolare essendo interessati soprattutto all incolumit delle persone presenti e date le caratteristiche degli ambienti analizzati lo studio delle grandezze di interesse limitato principalmente alla fase dell incendio precedente al flashover Questo permett
25. tempo di rivelazione decisione reazione e movimento possono essere molto variabili Nonostante ci per valutare l adeguatezza di un sistema di esodo dal punto di vista del rispetto dei criteri di esposizione accettabili per gli esseri umani si rende necessario adottare dei valori di calcolo adeguatamente documentati In un locale con presenza di pubblico risulta quindi necessario assicurare condizioni interne in caso di incendio che consentano alle persone di lasciare rapidamente l edificio ed il criterio di sicurezza dato dalla evacuazione sicura delle persone e dalla facilitazione dell intervento dei vigili del fuoco Questa condizione deve essere raggiunta stabilendo delle soglie di prestazione per salvaguardare non solo la vita degli occupanti ma anche quella dei soccorritori quando sottoposti agli effetti dell incendio xX A questo scopo si scelto di far riferimento alla BS PD 7974 6 che individua i parametri limite per la valutazione delle condizioni di sicurezza antincendio dell utenza e Altezza dello strato libero dei fumi e Temperatura e Livello di visibilit e J rraggiamento termico e Tempo totale di evacuazione BS PD 7974 Part 6 Human factors Life safety strategies Occupant evacuation behaviour and condition 119 POLITECNICO DI MILANO LI gt ey 7 DY 2 e i A Site Facolt Ingegneria Edile Architettura 1 Altezza dello strato libero dei fumi Per quanto riguarda il tempo di
26. 2 2 Livelli di prestazione livelli di prestazione vengono stabiliti come seguono Si prevede che il parametro pi limitativo risulter essere l altezza dello strato libero dei fumi poich dati i volumi d aria coinvolti le temperature dei layer saranno limitate come anche l irraggiamento termico Tmax lower layer irraggiamento termico Come gi specificato i volumi degli ambienti vengono semplificati in parallelepipedi in funzione dell altezza media dei locali viene valutata la profondit massima che lo strato dei fumi pu assumere oltre la quale non vengono pi garantiti i limiti di sicurezza per la salvaguardia degli utenti hfo 2 m hii 6 4 m n oa a Seasann en en 170 Ba POLITECNICO DI MILANO Say a Edi i ce Facolt Ingegneria Edile Architettura Q Tempo totale di evacuazione Il calcolo del tempo di esodo RSET deve essere affrontato tenendo conto di numerosi aspetti come il comportamento umano il tipo e dimensione dell edificio la geometria dell ambiente ecc Per quest area del fabbricato per lavorare a favore di sicurezza viene calcolato ipotizzando che una delle due porte previste per piano come vie d esodo sia bloccata durante l evento Di conseguenza l utenza deve percorre una distanza doppia rispetto a quella prevista dal piano di evacuazione ordinario Si considera il percorso pi lungo che interessa il primo piano dell are espositiva Laie
27. 3 sistema di evacuazione naturale sovradimensionato sistema di evacuazione naturale verifica room 1e2 sistema di evacuazione forzato verifica room 1 e 2 Vengono proposte due alternative che prevedono una compartimentazione al fumo ossia la divisione della room 3 dalla room 1 e 2 Nella room 3 si prevede l installazione di un sistema di evacuatori forzato mentre nelle room 1 e 2 sono possibili due soluzioni un sistema naturale o un sistema forzato L installazione di un sistema di evacuazione naturale potrebbe rispondere in modo pi adeguato alle esigenze del museo in quanto la tecnologia si presta ad essere una risorsa illuminotecnica importante Nonostante ci se sussistono vincoli architettonici o richieste da parte della committenza come per esempio il divieto di prevedere aperture in copertura oppure l esigenza di un ambiente di ridotta illuminazione possibile l installazione di un sistema di tipo forzato 208 209 42 POLITECNICO DI MILANO Me 5 Ad La i 5 Sas Facolt Ingegneria Edile Architettura Conclusioni La tesi ha permesso di sottolineare come lo scopo principale della progettazione antincendio di questi ambienti sia la salvaguardia della vita umana Per raggiungere questo obiettivo si utilizza un approccio prestazionale largamente diffuso in un contesto estero ma di ridotta applicazione in Italia Spesso infatti si tende a seguire le prescrizione e le restrizioni delle normative che in questo
28. DI MILANO ix Facolt Ingegneria Edile Architettura UA a i Figura 24 distribuzione utenza su pi livelli Infine la tipologia di popolazione ospitata all interno dell ambiente influenza il comportamento la risposta nei confronti dell incendio e i tempi d esodo essa pu essere descritta tramite i seguenti aspetti e numero elevato di presenze e imprevedibilit della distribuzione degli occupanti all interno degli spazi e tendenza degli occupanti ad evacuare verso l ambiente centrale e a considerarlo come punto di riferimento e movimento disordinato degli utenti e occupanti che non hanno familiarit con l edificio in termini distributivi e maggior parte degli occupanti non a conoscenza dei sistemi di gestione della sicurezza in caso d incendio e dei piani di sicurezza Anche la protezione dei beni potrebbe essere di rilevante importanza nel caso in cui per esempio si stia progettando uno spazio espositivo o museale Sar quindi necessario minimizzare il danneggiamento della propriet e proteggere i contenuti dal fuoco e dall esposizione ai prodotti della combustione Per comprendere ulteriormente l importanza della sicurezza al fuoco si riportano a seguire alcuni esempi di incendi che hanno interessato questi ambienti sottolineando come un inadeguata gestione dell incendio possa comportare disastri in termini di vite umane e delle propriet 24 ATA SEA POLITECNICO DI MILANO Say 1 SE Facolt
29. Edile Architettura Incendio centro commerciale Matalan UK 1 Marzo 2006 Vittime nessuna evacuate 1000 persone Dinamica L incendio divampato durante orario di apertura ed ha coinvolto tutto il centro rapidamente poich era sprovvisto di un sistema di estinzione Possibili cause non note 28 ASA f 4 Da eS A EAO POLITECNICO DI MILANO yif i IAA OF Facolt Ingegneria Edile Architettura Incendio First United Methodist Church Memphis 16 Ottobre 2006 Vittime nessuna Dinamica l incendio sembra essere partito dal seminterrato e si sviluppato rapidamente nel santuario della chiesa L edificio stato in gran parte distrutto il tetto ha ceduto ed sprofondato il campanile si rovesciato e alcuni muri sono crollati in strada Possibili cause si suppone che l incendio sia stato provocato da un fulmine 29 GE POLITECNICO DI MILANO Xi Facolt Ingegneria Edile Architettura Ma LANC a 2 3 Quadro legislativo italiano Nel campo della sicurezza antincendio il Ministero dell Interno tramite il Dipartimento dei Vigili del Fuoco del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile ha il compito di emanare le norme contenenti le misure di prevenzione e protezione contro gli incendi che devono essere rispettate nelle attivit a rischio d incendio In Italia le procedure previste per la verifica delle condizioni di sicurezza antincendio sono state stabilite da diversi anni C
30. Jp cp A KW s 5 m TRP 5 q de ye ia DAIN 69 42 POLITECNICO DI MILANO 19 LU Via Sie Facolt Ingegneria Edile Architettura dove i fattori p cp A Tig Ts A dc SONO rispettivamente la densit il calore specifico la 1g conduttivita termica la temperatura di ignizione la temperatura iniziale del combustibile il flusso termico e il flusso termico critico E importante sottolineare come questa fase sia molto lenta e vi sia inoltre la possibilit di invertire con successo un principio di incendio poich le temperature risultano alquanto ridotte 4 3 2 Crescita Dopo lignizione nei primi istanti della fase successiva di crescita l incendio cresce in funzione del combustibile e risulta essere del tutto indipendente dalle caratteristiche di ventilazione del locale la temperatura ancora relativamente bassa per effetto della diluizione dell aria presente che ancora fredda ma si raggiungono localmente in prossimit della zona che brucia valori di temperatura elevati E importante sottolineare questa situazione che quella caratteristica per questi ambienti in quanto non si raggiunge mai il flashover Per studiare questa fase si fa riferimento al fenomeno di propagazione della fiamma da un materiale all altro infatti se l oggetto che brucia isolato da altro materiale la combustione non si propaga e l incendio si arresta per esaurimento del combustibile invece se a c
31. aot Mee 42 POLITECNICO DI MILANO Ay vg ilo x i I Nardo Facolta Ingegneria Edile Architettura Figura 90 incendio del MAGA zona espositiva a doppia altezza L altra motivazione che ha influenzato la scelta l incendio avvenuto il fenomeno di propagazione dei prodotti della combustione stato rilevante e tale da aver reso l evento particolarmente critico Infine l incendio ha provocato numerosi danni all edificio facendo ipotizzare un assenza o una carenza di una corretta progettazione della sicurezza antincendio e dimostrando come sia necessaria la corretta progettazione di un adeguato ed efficace sistema di evacuazione e gestione dell incendio per prevenire questo evento poich evidente come possa causare danni rilevanti e mettere in pericolo l utenza Figura 91 incendio del MAGA particolare dei danni alla copertura 163 1 Facolt Ingegneria Edile Architettura b 3 F eS 6 2 1 Caratteristiche geometriche Come gi descritto il museo costituito da due compartimenti il primo di nuova realizzazione e il secondo nato dalla ristrutturazione di un edificio industriale esistente Come caso di studio viene valutata la realizzazione di un sistema di gestione dei fumi del secondo di questi ma devono essere considerati i vincoli di contesto dovuti alla vicinanza dei due corpi di fabbrica Figura 92 MAGA pianta copertura e prospetto Nord Ovest 164 POLI
32. casi precedenti nonostante la diversa destinazione d uso Qui per l ambiente centrale non ha esigenze legate al benessere luminoso La progettazione degli spazi finalizzata a garantire a tutti gli utenti soprattutto a quelli che si trovano sulle balconate buoni livelli di visibilit e acustica delle attivit svolte nell ambiente centrale Numerosi sono gli esempi di edifici caratterizzati da un ampio volume sviluppato anche in altezza realizzato allo scopo di accogliere concerti e rappresentazioni teatrali e attorno al quale sono posizionate balconate destinate gli spettatori dell opera Il Royal Conservatory of Music di Marianne McKenna a Toronto in Canada per esempio distribuito su quattro livelli ed aperto al pubblico dal 2009 ed ospita rappresentazioni liriche e spettacoli teatrali Figura 18 Royal Conservatory of Music Toronto 2009 Un ulteriore esempio il KKL Kultur und Kongresszentrum di Jean Nouvel a Lucerna in Svizzera del 2000 realizzato su cinque livelli 18 ae POLITECNICO DI MILANO Say Facolta Ingegneria Edile Architettura Figura 19 teatro KKL Lucerna 2000 Altre destinazioni La casistica non si risolve con le tipologie sopra descritte Spazi con caratteristiche assimilabili a quelle appena trattate possono essere molti altri aeroporti stazioni ferroviarie chiese uffici Un esempio rivoluzionario di uffici il Larkin Administration Building di F L Wright Buffalo New York
33. contesto risultano inadeguate Attraverso un esempio applicativo e alla sua estensione ad una situazione reale si dimostrato come la norma fornisca dei valori che portano a sovradimensionare il sistema di evacuazione rendendo necessario un approccio che miri all ottimizzazione dei risultati I modelli di calcolo e i software di modellazione applicati sono stati utilizzati come supporti all intero di un processo pi complesso in cui il ragionamento e le conoscenze non possono essere sostituite dal solo utilizzo di strumenti informatici Si confida quindi che questo approccio possa diffondersi maggiormente in Italia poich se utilizzato in modo corretto permette l ottimizzazione dell intervento dal punto di vista tecnologico funzionale ed economico Inoltre la sua potenzialit sta nel fatto che pu essere sviluppato e implementato cos da fornire un maggior supporto alla progettazione antincendio in futuro 210 211 TEGIA s ak BETES POLITECNICO DI MILANO f i Lr Ly A NC le sy M eg FA Wy A es x 1 tue Facolt Ingegneria Edile Architettura di Bibliografia Testi e pubblicazioni 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A Malfa Prevenzione incendi approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Legislazione Tecnica 2007 F Z e G Zaccarelli Centri commerciali siamo sicuri Antincendio dal 1949 la rivista della pre
34. della fiamma m 89 oon POLITECNICO DI MILANO ey Lui So Facolta Ingegneria Edile Architettura Q Grazie all esecuzione di prove sperimentali e studi specifici in riferimento ad incendi naturali stata ricavata la seguente relazione che permette di valutare la variazione dell altezza media visibile della fiamma nel tempo 2 L t 3 7 Q 5 D 1 02 D m Figura 54 dimensioni di un focolaio indisturbato Oltre all estensione verticale della fiamma possibile ricavare analiticamente la posizione d origine del focolare Analizzando le fasi iniziali l incendio pu essere schematizzato come una sorgente puntiforme di calore assunzione che viene seguita anche dalla maggior parte dei modelli di calcolo basati sull FSE L origine virtuale di un incendio viene determinata attraverso un analisi della variazione di temperatura al di sopra delle fiamme lungo l asse del pennacchio il risultato porta ad un valore approssimato in quanto possono esserci delle lievi imprecisioni dovute al possibile posizionamento fuori asse di sensori errori indotti dalle radiazioni del segnale di temperatura o inadeguata media dei valori del segnale L incendio viene quindi assimilato ad una sorgente puntiforme concentrata in una origine virtuale posta a profondit zo sotto il livello del pavimento distanza negativa la cui espressione viene determinata a partire dalla relazione precedente 2 Za F Q 5 D 1 02 D m 90
35. e la tipologia di utenza In Italia gli strumenti normativi in materia di prevenzione incendi sono di natura essenzialmente prescrittiva e in funzione della destinazioni d uso dell edificio e non presente alcun documento che permetta una valutazione esaustiva del fenomeno dell incendio sviluppatosi in ambienti di questo tipo L approccio che quindi deve essere adottato di tipo prestazionale basato sulla Fire Safety Engineering affrontata in Italia solo da un punto di vista procedurale e non supportata da modelli di calcolo o linee guida specifiche Dalla necessit di gestire il fenomeno incendio in questi ambienti e dall assenza di strumenti italiani idonei la tesi si propone di ricercare nel panorama straniero i modelli analitici semplificati per la comprensione del fenomeno incendio e della dinamica di propagazione dei prodotti della combustione individuare le criticit e le peculiarit derivanti dall evento sviluppatosi in questa tipologia di ambienti definire e comprendere i modelli di calcolo numerico pi idonei a supportare la progettazione antincendio e individuare i rischi associati a diversi scenari d incendio L analisi viene supportata a livello pratico dall applicazione dell approccio prestazionale e dell ingegneria antincendio ad un caso studio specifico CMEC x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO eae SAE VA 97 xi Facolt Ingegneria Edile Architettura Abstract english version Complex build
36. forzato sempre attraverso un dimensionamento normativo 186 AEEA POLITECNICO DI MILANO ie Facolt Ingegneria Edile Architettura Oo Afflusso d aria mM ENFC Mm EFFC posizione focolare room 3 caratteristiche focolare RHRmax 5 MW strategie EFFC Caratteristiche EFFC Room 3 altezza libera dal fumo y 2 5m gruppo di dimensionamento GD 3 portata di estrazione Pour 21 m s coefficiente di riduzione C 0 65 187 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Altezza Layer m l im D Q Q gt im Q S H Room 3 mE Eee Temperatura Lower Layer C Tempo s 188 POLITECNICO DI MILANO Say Facolta Ingegneria Edile Architettura Visibilita a 2 metri m Tempo s i ie 2 he O c eb amp O d 4 ha Tempo s altezza strato libero fumi visibilit 10m irraggiamento termico 2 5 kW m 189 GER POLITECNICO DI MILANO Yi 3 g Fi SUN Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO parametri sono verificati Il sistema potrebbe essere ottimizzato con B RISK ma si notato che portando l evacuazione ad un valore di 19 m s i livelli di prestazione non sono garantiti Si assumono quindi questi valori come utilizzabili per il dimensionamento del sistema riferimento ad una specifica tecnologia 190 4 2 POLITECNICO DI MILANO RCE i j sae
37. la concentrazione di massa del fumo m K Km m E 3 Ma 1 Am Jd Densit ottica La densit ottica misura la quantit di fumo visibile prodotto durante un incendio e dimensionalmente viene descritta con la seguente espressione D Vo A D dove Vc il volume della stanza e A l area del campione Se invece si misura la perdita di massa del campione allora ci si riferisce alla densit ottica di massa Dy pari a Di M AM 19 Git T Ma EEC BR LANO POLITECNICO DI MILANO guy Facolta Ingegneria Edile Architettura Questa tecnica richiede un accurata valutazione della perdita di massa AM e misurazioni delle perdite di luce Visibilit S La visibilit dei segnali delle porte e delle finestre pu essere di grande importanza per un individuo che tenta di sopravvivere al fuoco Per vedere un oggetto si richiede un certo livello di contrasto con lo sfondo Per un oggetto isolato inserito in sfondo esteso il contrasto C pu essere definito come B C 1 Bo dove B la luminanza dell oggetto e By quella dello sfondo La visibilit dell oggetto S la distanza in cui il fattore di contrasto ridotto ad un valore di 0 02 nella maggior parte delle misurazioni si fatto affidamento ai soggetti stessi per determinare la distanza alla quale l oggetto non era pi visibile piuttosto che gli effettivi valori del fattore di contrasto Infatti la visibilit dipende da molti fat
38. la configurazione 82 POLITECNICO DI MILANO Ya j ra ga N wy x Un Sf VE Ug Seo Facolt Ingegneria Edile Architettura Centri commerciali x Il centro commerciale un complesso edilizio omogeneo nel quale sono presenti numerose attivit come punti vendita di grande distribuzione cinema e ristoranti L ambiente centrale attorno al quale vengono organizzati vari negozi integrati con altre attivit e disposti su pi livelli detto Mall La configurazione spaziale delle attivit commerciali segue una logica basata sui seguenti aspetti e spazi d affaccio sulla Mall centrale adibiti alla sosta e al passaggio e sistemi di collegamento verticali interni alla Mall e percorsi e arredi fissi che non devono costituire ostacolo o impedimento alla fruizione degli spazi visibilit delle vetrine delle attivit commerciali dai diversi livelli e utenza che non ha familiarita con gli spazi e numero elevato di presenze Una delle motivazioni che portano a prevedere l inserimento di una Mall all interno di un centro commerciale la possibilit di dare all utente una visione d insieme delle attivit presenti nel complesso Questo influenza per esempio la scelta di come posizionare le strutture rispetto agli spazi di circolazione del pubblico Shop Shop Figura 7 schema visibilit piani superiori nella Mall 10 Ba POLITECNICO DI MILANO e
39. numero degli elementi e quindi il costo dell intervento che risulta gi rilevante Si ricercano quindi altre possibili alternative Si sono quindi analizzate tutte le possibili soluzioni per lo scenario d incendio all interno della room 3 comunicante con gli altri ambienti ma nessuna ha portato a un risultato accettabile sia dal punto di vista antincendio sia di effettiva fattibilit Bisogna quindi dividere questa stanza dal restante volume inserendo una barriera o un elemento di tenuta al fumo si vanno quindi a garantire le prestazioni in questo ambiente preso singolarmente e successivamente si considerano gli altri due ambienti nel nuovo scenario d incendio Si isola la room 8 attraverso una barriera o un elemento fisso che impedisce la propagazione dei fumi non si attua una vera e propria compartimentazione antincendio ma una compartimentazione al fumo L elemento scelto deve impedire la propagazione dei fumi all ambiente adiacente e risulta necessario verificare le temperature che raggiunte dallo strato dei fumi per poterne stabilire le caratteristiche tecniche Si esclude l installazione di un sistema di evacuazione naturale poich l ambiente dotato solamente di una parete in cui possibile installare degli evacuatori in cui sono gi presenti le aperture di immissione quindi risulterebbe poco ottimale non solo dal punto di vista progettuale ma anche di efficienza del sistema La scelta ricade sul sistema di evacuazione
40. ossia non influenzata dalla vicinanza di pareti Secondariamente il focolare d innesco dell incendio viene posizionato nell ambiente al piano terra per cui si ha come fenomeno di propagazione dei prodotti della combustione lo spill plume Questo il caso pi pericoloso poich massimizzato il fenomeno di air entrainment nel plume con conseguente elevato tasso di produzione di fumi e gas Da vedi capitolo 5 paragrafo 5 2 Axysimmetric plume vedi capitolo 5 paragrafo 5 3 Spill plume 129 TEGIA x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO eae SISA i 37 xi Facolt Ingegneria Edile Architettura 6 1 2 Analisi quantitativa Nella seconda fase quella quantitativa si passa al calcolo ed alle analisi che permettono di definire il progetto e determinare le strategie di protezione piu idonee 1 SCELTA DEI MODELLI DI CALCOLO gini 2 RISULTATI DELLE ELABORAZIONI modellazione a 3 INDIVIDUAZIONE PROGETTO FINALE zone B RISK Di conseguenza sviluppata un ipotesi progettuale il passo successivo consiste nella scelta dei modelli di calcolo da applicare al caso in esame per la valutazione dello sviluppo dell incendio e delle sue possibili conseguenze modelli di calcolo che le attuali conoscenze tecniche di settore mettono a disposizione per la valutazione specifica della propagazione e produzione di fumi e gas sono modelli a zone per ambienti confinati Cfast Ozone Branz Fire B Risk o modelli degli in
41. problematica dei fumi in caso di incendio esiste invece a livello internazionale un alto interesse di studio in questo campo Questo ha portato allo sviluppo di diversi programmi di calcolo tendenti a simulare e verificare la propagazione delle fiamme la diffusione dei fumi l efficienza dei sistemi di spegnimento automatici l intervento dei sistemi di rilevazione ed allarme A questo scopo l University of Canterbury e BRANZ hanno lavorato insieme per sviluppare il programma di simulazione del tipo zone models chiamato B RISK Il programma trova i suoi fondamenti sull analisi o giudizi basati sulla chimica sulla fisica e correlazioni sviluppate da prove sperimentali per prevedere le conseguenze di un incendio In particolare utilizza i principi di conservazione di massa e energia per predire fenomeni associati ad un preciso incendio nella fase di pre flashover ossia quando le temperature all interno dell ambiente non sono uniformi upper layer lower layer Figura 77 modello a due zone Si tratta quindi di un modellatore del tipo in grado di simulare lo sviluppo di un incendio in ambienti confinati risolvendo separatamente le equazioni differenziali di conservazione dell energia termica della massa e della quantit di moto in due diverse zone ipotizzando che l ambiente in cui progredisce la combustione sia diviso in regioni distinte zone all interno delle quali la temperatura e le altre grandezze di interesse siano spaz
42. pu essere riassunta schematicamente in quattro fasi principali ignizione crescita flashover o incendio generalizzato e decadimento Come specificato precedentemente per questo tipo di ambienti non si raggiungono le condizioni tali al raggiungimento del flashover ed un conseguente incendio generalizzato per questo motivo l analisi non verr approfondita per le suddette fasi ma per completezza vengono descritte in seguito nei loro aspetti fondamentali a 3 o t D Q m a Ignizione Crescita Incendio Decadimento generalizzato Figura 40 fasi dell incendio 4 3 1 Ignizione Nella fase di ignizione ha inizio il processo di combustione una sorgente termica esterna interessa per un determinato tempo il combustibile e se rilascia un sufficiente quantitativo di energia lo riscalda fino al valore della temperatura di ignizione temperatura minima alla quale la miscela combustibile comburente inizia localmente a bruciare L energia posseduta dalle molecole di tipo cinetico cio legata al loro moto e quindi alla temperatura L energia di attivazione l energia minima necessaria ad un sistema per innescare una reazione chimica Perch una reazione avvenga necessaria la collisione di due o pi molecole opportunamente orientate e dotate di un minimo livello 63 WEG fe Ma Gees POLITECNICO DI MILANO pie X AA de iva of NE Facolta Ingegneria Edile Architettura uo
43. sperimentalmente per questi materiali e si osserva come i valori per le tende siano ridotti rispetto a quelli delle 1 4 p GEG SESA POLITECNICO DI MILANO Ne y ills i sce Facolt Ingegneria Edile Architettura scaffalature Il confronto porta ad assumere l ipotesi di una potenza termica totale rilasciata pari a 5 MW 2 tu n Dj 2 de a I Time s Figura 98 curve RHR delle scaffalature Number of Wall and Peak Ceiling Weight HRR Panels Type of Fiber g m Configuration kW Ignited Cotton 124 Closed 188 Cotton 260 Closed 130 Cotton 124 Open 157 Cotton 260 Open 152 Cotton 313 Closed 600 Rayon cotton 126 Closed 214 Rayon cotton 288 Closed 133 Rayon cotton 126 Open 176 Rayon cotton 288 Open 191 Rayon cotton 310 Closed 177 Rayon acetate 296 Closed 105 Acetate 116 Closed 155 Cotton polyester 117 Closed 267 Cotton polyester 328 Closed 338 Cotton polyester 117 Open 303 Rayon polyester 367 Closed 658 Rayon polyester 268 Closed 329 Rayon polyester 53 Closed 219 Cotton polyester 328 Open 236 Polyester 108 Closed 202 Acrylic 99 Closed 231 Acrylic 354 Closed 1177 Acrylic 99 Open 360 Acrylic 354 Open NA Cotton polyester foam Closed Rayon polyester foam Closed Rayon fiberglass Closed Rayon fiberglass Glosed 05 nc So Ho JR Nn cr DNC COWN OH nano Figura 99 tabella dei valori di RHR per i tendaggi 175 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingeg
44. t NA gt r gt dh Doe GEE A POLITECNICO DI MILANO y Facolt Ingegneria Edile Architettura Nella tabella a seguire viene riportata la quantita r in grammi di ossigeno e rria di aria necessari per la combustione completa di 1 g di alcuni combustibili 802 mare lt r Parna ea Yo Scomb Sostanza combustibile g comb Acetato di cellulosa Sirene 307 Formaldeide 107 Policloruro di vinile 1 4 aa Cellulosa 1 2 5 1 La combustione quindi una reazione di ossidazione con sviluppo di calore processo esotermico che necessita di tre elementi per poter essere avviata ossia e combustibile materiale in grado di combinarsi chimicamente con l ossigeno con conseguente emissione di energia termica e comburente sostanza che alimenta la combustione mediante ossidazione del combustibile 60 ull SUS i ee dee 77 i nre 1947 phere W MILANO PA POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura sorgente in grado di dare avvio al processo di combustione e permettere il raggiungimento della temperatura di ignizione del combustibile comburente Figura 39 triangolo del fuoco e prodotti Per quanto riguarda il comburente data la natura degli ambienti studiati esso sar tendenzialmente l ossigeno Il combustibile invece ossia la sostanza che presenta nella sua composizione molecolare elementi che hanno sviluppata tendenza a combinarsi con l ossigeno dell
45. un tempo utile ad assicurare il soccorso agli occupanti e limitata propagazione del fuoco e dei fumi anche riguardo alle opere vicine e possibilit che gli occupanti lascino l opera indenni o che gli stessi siano soccorsi in altro modo e possibilit per le squadre di soccorso di operare in condizioni di sicurezza L entrata in vigore del D M 09 05 2007 Direttive per l Attuazione dell Approccio Ingegneristico alla Sicurezza Antincendio sancisce anche dal punto di vista normativo la possibilit del ricorso alle metodologie dell ingegneria antincendio prestazionale Fire 32 Bitte Seo POLITECNICO DI MILANO Se W 7 D ees Facolta Ingegneria Edile Architettura Safety Engineering come strumento di analisi per la progettazione nell ambito della sicurezza antincendio Il decreto costituito da 8 articoli che stabiliscono le procedure da seguire ed i documenti da produrre e da un allegato tecnico suddiviso in 5 punti che indicano il processo di valutazione e progettazione non riporta n formule n algoritmi Per quanto riguarda il processo di valutazione e progettazione esso suddiviso in analisi preliminare e quantitativa e organizzazione della sicurezza antincendio ANALISI PRELIMINARE individuazione degli scenari di incendio ANALISI QUANTITATIVA I I I I I I I I I I x NI di scelta dei modelli di calcolo l l h SA ka
46. 1 0 027 Polipropilene granulare 0 026 Carta corrugata 0 014 In generale si pu assumere che la potenza rilasciata sia per 2 3 convettiva e un 1 3 irraggiamento La temperatura massima e la portata di fumo e dei gas nocivi che si liberano durante la combustione sono due grandezze importanti per valutare il rischio incendio presente negli ambienti e il loro valore dipende dalla potenza termica che indica la rapidit con la quale tale energia termica viene rilasciata Il valore della potenza termica varia nel tempo durante l evoluzione dell incendio e il suo valore viene calcolato come segue RHR t m t H KW con H che indica il potere calorifico del combustibile in kJ kg e la velocit di combustione espressa in kg s Il valore di potenza termica totale massima rilasciata risulta essere invece RHR m A H kW Per avere un ordine di grandezza noto che la combustione di un uguale superficie A di 1 m di legno e di polistirene rilascia in ambiente una potenza termica totale di circa 193 kW nel primo caso e di 1480 kW nel secondo In ogni caso il modo pi preciso per calcolare l RHR quello di eseguire prove sperimentali ma tale procedura non i nella specifico si applica come consigliato dalla BS7974 un coefficiente da 0 4 a 0 9 al valore totale di RHR in funzione del combustibile i valori calcolati assumendo un potere calorifico del legno pari a 17500 kJ kg e del polistirene di 40000 kJ kg 73 T
47. 65 all inalazione di gas caldi nocivi ed asfissianti generati dalla combustione dei materiali e 25 all esposizione ad alta temperatura provocando ustioni ed altre alterazioni fisiche irreversibili e 10 a crolli o cedimenti strutturali L inalazione dei prodotti della combustione da parte degli esseri umani comporta una riduzione della capacit di prendere decisioni e un peggioramento delle capacit motorie che possono portare all incapacit e alla morte Inoltre molto importante tenere conto del fatto che anche in caso di sopravvivenza le vittime possono riportare danni permanenti Gli effetti possono variare a seconda della tipologia di occupanti del tempo di esposizione e dall aumento del ritmo respiratorio dovuto a temperature pi alte con conseguente pi rapida assunzione di tossici Si riportano nel seguito facendo riferimento ad una comune combustione in aria gas rilasciati e le possibili cause dovute all inalazione per gas si indicano i prodotti del processo che rimangono allo stato gassoso anche dopo il raffreddamento ambiente a 15 C 3 dati riportati nella UX35 Sicurezza evacuatori di fumo e calore Linee guida per la realizzazione a cura dell Ufficio Tecnico Uncsaal Zenital Ing Giuseppe Giuffrida e Ing Paolo Rigone 2004 44 So gt DI GETS POLITECNICO DI MILANO te N tuo Facolt Ingegneria Edile Architettura Monossido di carbonio CO Anidride carbonica
48. A 11 8 m geometrica totale ee 200 C Q N x oe x POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Volendo mantenere le aperture preesistenti i due ambienti risultano essere caratterizzati da due diverse superfici di immissione Di conseguenza quella di evacuazione viene dimensionata in rapporto ad esse ottenendo un differente numero di evacuatori per ciascuna room Anche i serramenti che devono essere provvisti di un dispositivo automatico di apertura sono in numero ridotto Risulta evidente come i valori si riducono notevolmente rispetto a quelli normativi ottenendo una situazione vantaggiosa dal punto di vista economico tecnico e progettuale nel rispetto degli obbiettivi previsti L elemento di separazione tra i due ambienti inoltre funziona come barriera al fumo poich e
49. CNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Capitolo 1 Ambienti di elevata altezza 1 1 Premessa Negli ultimi decenni i gli edifici complessi nei quali presente un volume centrale su cui si affacciano diversi ambienti distribuiti su pi livelli si sono diffusi con sempre pi frequenza Il progetto di questi sistemi il risultato della combinazione congiunta di diversi fattori che possono essere riassunti in tre categorie la funzionalit dell opera in rapporto alla destinazione a cui riferita la sicurezza che l opera garantisce nei confronti dell utenza durante il suo esercizio la fattibilit tecnico economico ambientale Progettazione ambienti elevata altezza Funzionalit Sicurezza Fattibilita Sicurezza Antincendio In particolare nel caso di edifici caratterizzati da tali ambienti questi tre fattori si combinano in modo da essere quasi inscindibili e ogni aspetto di progetto diviene cosi un tutt uno con le esigenze funzionali e di sicurezza coordinate nell ottica della fattibilit Si riporta di seguito l evoluzione storica e il panorama attuali con particolare attenzione nell individuazione delle principali caratteristiche che possiedono da un punto di vista funzionale e spaziale e le differenti destinazioni d uso con l obiettivo di comprenderne gli aspetti peculiari che influenzeranno la progettazione della sicurezza antincendio JE Aer POLITECNICO DI MILANO ee Facolt
50. CO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Risultati delle elaborazioni Si propone un esempio pratico di come sia possibile ottimizzare l intervento su un modello semplificato di un ambiente di elevata altezza in cui si sceglie come strategia antincendio un sistema di evacuazione naturale Si analizzano entrambi gli scenari sopra descritti in cui la posizione del focolare viene variata mentre le caratteristiche dell incendio vengono mantenute costanti Inoltre possibile in questo modo verificare come il fenomeno dello spill plume costituisca lo scenario peggiore e debba essere necessariamente tenuto in considerazione Scenario 1A_APPROCCIO NORMATIVO Caratteristiche sistema tipologia evacuatore naturale in copertura posizione room 1 superficie out Aout 57 8 m C1 superficie in An 133 38 m C 0 65 142 PA NT O GEL j aE 5 gt 3 A IATL NY di AT NL POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Altezza Layer m une Ho gt 18 54m Room 1 Mux Room 2 uu Room 3 Room 4 Room 5 E 3 54 m Y N 143 POM Fi 4 Q F PARA f aT AES 5 gt 5 t ECAA x 0 MILANO y POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Scenario 1A_OTTIMIZZAZIONE B RISK A z Eo E AG V A posizione focolare room 1 strategie EFC naturale Caratteristiche sistema tipologia evacuatore naturale in
51. CO2 Solfuro di idrogeno H2S Anidride solforosa SO2 Ammoniaca NH4 Acido cianidrico HCN Acido cloridrico HCI Ossidi di azoto N205 Acroleina CH2 CH COH Fosgene dicloruro di carbonile COCI2 Generato in presenza di poco ossigeno in ambiente chiuso con scarsa ventilazione L esposizione a un atmosfera contenente una percentuale di CO del 0 05 e fatale dopo 3 ore 0 15 fatale dopo 1 ora 1 3 porta ad incoscienza e morte in pochi minuti Deriva in presenza di combustibili organici e si forma sempre in grandi quantit negli incendi generici E un gas asfissiante che in una percentuale gi del 5 rende l aria irrespirabile Deriva dalla presenza di combustibili contenenti zolfo es lana gomma pelli e presenta un odore caratteristico di uova marce In percentuale del 0 05 provoca vomito e vertigini dopo mezz ora gt 0 05 tossico per il sistema nervoso Si ha in presenza di combustibili contenenti zolfo ed in ricchezza di aria In percentuale del lt 0 05 irritante per occhi e mucose gt 0 05 mortale in tempi brevi Si produce dalla combustione di materiali contenenti azoto es lana seta materiali acrilici e fenolici ed inoltre impiegata per impianti di refrigerazione E irritante per le vie respiratorie ed in percentuale dello 0 5 conduce alla morte in mezz ora Deriva da combustione incompleta di resine e materiali plast
52. ET ISEA POLITECNICO DI MILANO Wy Facolt Ingegneria Edile Architettura sempre applicabile se non nel caso di oggetti aventi dimensioni limitata Per questo motivo vi sono programmi di calcolo in grado di valutare questo parametro immettendo le caratteristiche del combustibile e dell ambiente Si riportano a seguire alcuni esempi di curve RHR ottenute sperimentalmente e Metal office storage units clear aisle Metal office storage units aisle with fuel shelf metal bookcase with X ray films comes 3 shelf wood bookcase with files I a fi pi 4 g v EH L Figura 44 curve di rilascio termico di differenti scaffali a confronto Single chair _ 5 chairs in 1 row B chairs in 4 rows s 6 chairs in 1 stack 12 chairs in 2 stacks Heat release rate kW Pi 1000 Time s Figura 45 curve di rilascio termico di differenti sedie a confronto 74 Cig SEA POLITECNICO DI MILANO UP VASSAR eg MILANO demone oF ar Facolt Ingegneria Edile Architettura Dato che nella trattazione uno degli obiettivi fondamentali la sicurezza degli occupanti durante l esodo necessario concentrare la propria attenzione sulla fase pre flashover ossia la fase di crescita dell incendio e la conseguente diffusione dei prodotti della combustione in ambiente Inoltre in ambienti con un volume d aria cos rilevante e in cui sono necessariamente presenti
53. Edile Architettura MILANO Inoltre bisogna valutare l azione del vento su un tetto a doppia falda nelle zone sottovento correnti d aria di basse velocit che impattano direttamente con i gas e fumi caldi estratti dall evacuatore producono un raffreddamento delle particelle facendo ricadere all interno del fabbricato gli elementi di combustione ostruendo cos l uscita dei fumi e gas caldi Ipotizzando che il vento possa agire in una direzione o in quella opposta si raddoppia il numero degli elementi installandoli in ogni falda evitando quindi che l efficienza del sistema venga alterata Figura 102 influenza del vento su una copertura inclinata Si scelgono e si verificano sulla base della scheda tecnica il seguente modello di evacuatore Dati evacuatore marca Bovema modello Essertop superficie utile Axa 0 79 m A singolo elemento superficie geometrica o 3 singolo elemento Auna 1 18 m superficie utile An 34 5 m richiesta superficie utile totale A 34 76 m superficie geometrica A 52 16 m totale sia 182 PIE SESA POLITECNICO DI MILANO 3 VAL of x Sa Facolta Ingegneria Edile Architettura Q Hog 9 0909000 m m m m Iim a
54. Facolt Ingegneria Edile Architettura 7 yO Dati evacuatore marca Bovema modello EFFC assiale per parate Portata di estrazione singolo elemento Punta 7 97 m s portata di estrazione _ 3 richiesta Pour 21 m s numero previsti portata di estrazione GL Pour 23 91 m s Bisogna sottolineare la presenza di una criticita che riguarda la progettazione del sistema di evacuazione forzato in questa particolare situazione L ambiente posizionato al piano terra e confina su tre lati con gli altri ambienti inoltre l unica parete libera caratterizzata dalla presenza di serramenti dotati di un sistema di apertura automatico per garantire l ingresso di aria pulita Per questo motivo si prevede l installazione di esse in copertura o su una facciata che non confini con la room 3 grazie all utilizzo a un sistema di condotte che convogliano prodotti nelle zone di espulsione Si scelgono questi sistemi poich sono flessibili e possono essere sfruttati sia in parete sia in copertura 191 Si RZ ESA Ney MILANO of taco POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Infine l elemento divisorio tra i due ambienti deve impedire la propagazione dei fumi senza avere particolari caratteristiche di resistenza al fuoco quindi si pu ipotizzare una lastra in cartongesso o anche in vetro L importante che il materiale sia ignifugo e che resista alle temperature previste d
55. GER POLITECNICO DI MILANO Me 5 Ad La i 5 NE le wu i Ad k I e MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Possono essere aperte su pi piani a tutt altezza avere una copertura trasparente o comunque grandi finestre allo scopo di conferire a questo spazio una buona illuminazione naturale P Coleman Shopping environments evolution planning and design Architectural Press 2006 Gli shopping center esprimono al massimo l ambiguit odierna pubblico privato Gli edifici non vengono pi concepiti come delle perfette macchine funzionanti ma come un insieme interagente di volumi spazi percorsi interrelazioni che creano nuova permeabilit aprendo in questo modo nuove occasioni di utilizzo con la consapevole tendenza a modellare una scena sempre pi dinamica sinonimo di una ricerca di sviluppo di nuove socialit Questo layout compositivo crea un collegamento non solo visivo tra gli spazi ma anche pratico e funzionale poich diverse scale e ponti assicurano collegamenti brevi tra le diverse aree Il panorama urbano degli edifici con caratteristiche di fruibilit simili sembra essere cos ritmato da un idioma universale apparentemente replicabile ovunque cui sembra corrispondere un idea di spazio universale adattabile a tutti gli usi climaticamente artificializzato attraverso un architettura sempre pi concepita come un opera spettacolare che si inserisce nella scena urbana come una performance e che
56. H2 0 195 Q3 E gt 0 15 r6 distance below ceiling velocity Figura 60 variazione delle velocit nel ceiling jet In entrambi i casi le prime formule si riferiscono alle misurazioni a soffitto direttamente sopra la sorgente di fuoco e sono indipendenti dalla direzione radiale mentre le altre correlazioni sono applicabili alla zone al di fuori di questa regione cio dove il flusso si allontana dalla zona centrale 101 AEEA POLITECNICO DI MILANO By ASA x A sim Facolt Ingegneria Edile Architettura Q 5 2 6 Influenza delle aperture L incendio pu anche interessare un locale adiacente agli ambienti oggetto di studio risulta quindi interessante osservare il fenomeno della propagazione al di fuori del luogo di accensione In particolar modo si analizza l espansione di gas attraverso le aperture che mettono in comunicazione i diversi locali Un incendio provoca il movimento di gas attraverso due fenomeni il riscaldamento dell aria che porta l aria ad espandersi spingendola fuori dalla stanza attraverso ogni apertura e il fenomeno di galleggiamento del flusso L aria riscaldata con i prodotti della combustione crea uno strato a soffitto che aumenta di spessore con il tempo e quando viene in contatto con un apertura si crea una fuoriuscita nella parte superiore La pressione della stanza diminuisce e porta all entrata di aria fredda e ossigeno nella parte inferiore con la conseguente ulteriore
57. Ingegneria Edile Architettura ALITO a 1 2 Dall atrium alle Mall agli atri e ai grandi volumi Nell antichit il confine tra lo spazio urbano e quello familiare pi intimo era rappresentato nella casa romana antica da uno spazio apposito l atrio Quasi sempre la domus romana si sviluppava con ingresso dal vestibulum che attraverso un breve corridoio conduceva all atrium luogo centrale dell abitazione oltre a ricevere la luce dall alto e a raccogliere l acqua piovana nell impluvium qui si ricevevano le visite ufficiali e da qui si dipartivano tutti gli altri locali Questo spazio era situato nella parte anteriore della casa ove erano esposte le immagini degli antenati le statue dei Lari dei Mani e dei Penati protettori della casa della famiglia e di altre divinit le opere d arte gli oggetti di lusso e altri segni di nobilt o ricchezza atrium in una casa Figura 1 ricostruzione domus romana e veduta dell pompeiana Vitruvio individua cinque tipologie di atri tuscanicum corinthium tetrastylum displuviatum testudinatum in base alla modalit costruttiva e alle caratteristiche formali De Architectura libro VI cap IIN XN Durante il Medioevo l atrio soprattutto il cortile a cielo aperto antistante la chiesa spesso circondato da portici quadriportico o triportico a seconda che i quattro o tre lati dello spazio antistante la chiesa siano circondati da portici Nella maggior parte de
58. LCH 5m L 5m BALC H 3m L 5m Figura 68 confronto tra produzione di fumi axysimmetric e balcony spill plumes 107 Ea fi ESA2 Y Bas y Q POLITECNICO DI MILANO E Ay gf x ce Facolt Ingegneria Edile Architettura Milke dimostra cos che per le condizioni studiate nello spill plume coinvolta una maggior quantit di aria trascinata rispetto a quella dell axysimmetric plume per altezze di risalita fino a 40 metri determinando di conseguenza una maggior produzione di fumi Questa altezza limite ben rispecchia le dimensioni tipiche degli ambienti di elevata altezza e prova che generalmente lo scenario peggiore di incendio quello in cui si assiste al fenomeno dello spill plume Per altezze superiori a 40 metri i due fenomeni hanno un comportamento simile e non pi necessario fare tale distinzione poich hanno analoga produzione di fumi e gas La formulazione analitica del fenomeno segue quanto riportato nella teoria di Morgan and Marshall successivamente ampliata e semplificata tale metodo noto come BRE spill plume method Il flusso dei prodotti della combustione nel caso di free spill plume o balcony viene suddiviso in tre zone principali 1 regione di flusso dei fumi orizzontali a soffitto prima di raggiungere l apertura 2 la zona di rotazione attorno all ostacolo in cui si mette in evidenzia il passaggio da un movimento in orizzontale a un flusso verticale 3 il flusso vert
59. O DI MILANO Xii Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO ai agtaneni F 3 5 Modelli di calcolo Allo stato attuale esistono dei modelli di calcolo di matrice analitica e numerici che permettono la quantificazione effettiva degli aspetti di cui si discusso fino ad ora Essi sono riportati in particolare da normative manuali e linee guida straniere e permettono di descrivere sia la fase di avvio e produzione dei prodotti della combustione sia la fase di propagazione e controllo dei fumi modelli pi frequentemente utilizzati per un approccio di tipo prestazionale alla sicurezza antincendio che permettono di descrivere al meglio anche gli ambienti oggetto di studio sono e modelli analitici e modelli numerici tra cui modelli di simulazione dell incendio a zone per ambienti confinati codici di calcolo CFAST Ozone B RISK modelli di simulazione dell incendio di campo codici di calcolo CFX FDS modelli di simulazione dell esodo es codici di calcolo FDS EVAC modelli di analisi termostrutturale Nei capitoli a seguire vengono quindi descritti i principali modelli analitici utilizzati per descrivere l incendio individuare i parametri da cui dipende la propagazione dei fumi e osservarne le variabili in modo tale da comprenderne i meccanismi Questo serve come passaggio fondamentale per la comprensione non solo della dinamica e criticit del fenomeno aspetto fondamentale se si intende oper
60. O O O o O wv N 9 40421 saddp eunjesodwiay Facolt Ingegneria Edile Architettura POLITECNICO DI MILANO O PE ESA ca AK Im LNO x NEI 157 4 amp 2 POLITECNICO DI MILANO Q Ay A f gf me Facolt Ingegneria Edile Architettura gt Scenario 2A_OTTIMIZZAZIONE B RISK Barriera mobile room 5 T closing 120 Sec Barriera mobile room 5 T closing 120 Sec strategie EFC naturali barriere mobili Caratteristiche SEFC evacuatore naturale in copertura room 2 Aww 15 3 m C 0 65 Room 1 Mux Room 2 MU Room 3 E Room 4 Room 5 E hy 8 87 m Altezza Layer m Tempo s BARRIERA Room 4 e 5 158 POLITECNICO DI MILANO Sine Facolt Ingegneria Edile Architettura 00 O Tmax 150 C Room 1 Mill Room 2 E Room 3 Room 4 Room 5 lm ayer AL DN e O O O AL O O O O O O Temperatura Upper Layer DS O N O O 159 MTEC ex O E i Yiri POLITECNICO DI MILANO Ad 39 Mit Ce w Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO ma vela ter F Si nota come il dimensionamento degli evacuatori naturali condotto seguendo quanto riportato dalla normativa di riferimento non possa essere considerato accettabile poich propone un sistema di aperture di afflusso e di evacuatori sovrastimato Questo determina la necessit di iterare con il programma i valori delle ap
61. POLITECNICO DI MILANO Scuola di Ingegneria Edile Architettura Corso di laurea Magistrale in Ingegneria dei Sistemi Edilizi evil 2000 ECAS dt 53 x S x Il rischio incendio in ambienti di elevata altezza Propagazione del fumi e ottimizzazione dei sistemi di evacuazione Relatore Prof Ing Paolo SETTI Tesi di laurea dl Debora BUSNELLI Matricola 787035 Beatrice FOSSATII Matricola 787076 Anno Accademico 2013 2014 42 POLITECNICO DI MILANO DA P p i 5 Sas Facolt Ingegneria Edile Architettura Abstract Gli edifici complessi sono sempre piu caratterizzati dalla presenza al loro interno di ambienti comunicanti tra loro dove spesso attorno ad un ampio volume centrale di elevata altezza si affacciano diversi spazi che accolgono attivita di vario genere Questa tendenza nasce da esigenze distributive funzionali e di comfort dell utenza ma contemporaneamente resa possibile grazie alle nuove tecnologie disponibili La progettazione di tali sistemi richiede necessariamente di combinare tra loro la funzionalit dell opera la sicurezza che questa deve garantire nei confronti dell utenza durante la sua vita utile e la fattibilit tecnico economico ambientale Tra questi fattori rientra quindi la progettazione della sicurezza antincendio con particolare interesse alla propagazione e alla gestione dei prodotti della combustione che risulta essere critica e articolata data la configurazione architettonica degli spazi
62. TECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Nella progettazione di prevenzione incendi le due parti dl museo sono considerate come due compartimenti antincendio separati Per questo motivo nella progettazione del sistema di evacuazione fumi dovr essere esclusa la possibilit di realizzare aperture sulla partizione che divide queste due aree Valutando il singolo compartimento esso suddiviso in cinque zone zona espositiva a doppia altezza zona espositiva rialzata area movimentazione materiale magazzino o Po iI a servizi vari del museo Mentre la zona del magazzino e quella dei servizi sono compartimentate rispetto agli ambienti circostanti le zone espositive e quella adibita alla movimentazione dei materiali del museo costituiscono un unico compartimento al fuoco Sono questi quindi i volumi che vengono presi in analisi considerando il fatto che la presenza di ambienti circostanti comporta ulteriori vincoli servizi nella zona sud est escludono infatti la possibilit di prevedere anche su questo lato aperture per la ventilazione 165 PS 4 2 POLITECNICO DI MILANO ey Facolta Ingegneria Edile Architettura ee AREA 419 mq h 6 74m PT Wi Yj AREA 419 mq h 342m Vuoto su PT 1 P AREA 419mq h S4m AREA 419mq h 53m 2 P Vuoto su 1 P Per quanto riguarda la connessione tra questi tre ambienti gli spazi espositivi comunicano tra loro attraverso aperture alte 2 2 metri distribu
63. a CERI IRR RITO RO OI 123 mod l a AUS zone 131 flussi di massa scambiati tra volumi di controllo nel modello a due zone 133 flussi di energia scambiati tra volumi di controllo nel modello a due zone 133 asse neutro e andamento delle pressioni 134 Miodelloselaborato con iB FRSkRarhel lee 135 definizione delle aperture tra ambienti 136 definizione delle strategie di ventilaziONe 137 definizione aperture verticali 197 definizione aperture a SOFTIMNO irriiziiniii iaia 138 219 VE ok Y i BER POLITECNICO DI MILANO ee Facolta Ingegneria Edile Architettura FigUla 86 definizione degll EFFC i aiar 138 Figura 87 museo MAGA di Gallarate 2010 e 161 Figura 88 incendio del MAGA vista dei fumi in copertura 162 Figura 89 incendio del MAGA danni provocati alla copertura 162 Figura 90 incendio del MAGA zona espositiva a doppia altezza 163 Figura 91 incendio del MAGA particolare dei danni alla copertura 163 Figura 92 MAGA pianta copertura e prospetto Nord Ovest 164 Figura 93 MAGA vista interna area espositiva a doppia altezza 167 Figura 94 MAGA aperture prospetto Sud OVESt t 168 Figura 95 MAGA aperture prospetto Nord Ovest
64. a lt n AT de N Figura 33 esempi di evacuatori fumo e calore in copertura Se come nel caso dei teatri non ci fosse la possibilit di intervenire in copertura possibile installare dei sistemi di evacuazione a parete Questa tipologia di installazione presenta alcune problematiche legate alla garanzia di funzionamento in ogni condizione ambientale soprattutto in presenza di vento 50 JEG cA aK 7 Sa A POLITECNICO DI MILANO ly noi Facolt Ingegneria Edile Architettura XN La complessit del progetto definita dal sistema di controllo di apertura degli evacuatori che deve garantire che siano aperti solo gli evacuatori sotto vento e questa condizione deve essere mantenuta per tutta la durata di funzionamento del sistema La scelta degli evacuatori da parete deve essere fatta tenendo conto di questi fattori e che il numero degli evacuatori sia doppio rispetto alla soluzione in copertura Figura 34 esempi di evacuatori fumo e calore a parete Nei volumi di grandi dimensione rilevante il fatto che potrebbe non formarsi uno strato a soffitto dei fumi a causa della eccessiva quantit di aria coinvolta e in alcuni casi quindi non possibile o conveniente prevedere che l evacuazione del fumo e del calore avvenga attraverso l ambiente alto Di conseguenza pu essere utile attraverso l installazione di adeguate barriere evitare che il fumo si propaghi dagli ambienti adiacenti in quello centrale
65. a Edile Architettura 6 2 4 Iter di progettazione e ottimizzazione del sistema di evacuazione Inizialmente si sceglie lo scenario d incendio caratterizzato dalla posizione del focolare all interno della stanza 3 e con potenza termica totale rilasciata pari a 5 MW che corrisponde alla condizione pi sfavorevole come specificato precedentemente Inoltre si considera l assenza di un sistema di evacuazione fumi e la sola presenza di una ventilazione naturale garantita dalle sole aperture esistenti room 1 g Afflusso d aria E ENFC E EFFC posizione focolare room 3 caratteristiche focolare RHRmax 5 MW Ventilazione naturale superficie A 50 16 m coefficiente di riduzione C 0 65 178 Sta A POLITECNICO DI MILANO ESA a k a r SLA Facolt Ingegneria Edile Architettura Altezza Layer m Tempo s Nonostante siano previste le condizioni pi favorevoli possibili cio in quelle in cui tutte le aperture permettano lo scambio di flussi d aria con l esterno dai risultati evidente come a 260 secondi dall inizio dell incendio i livelli di prestazione antincendio non siano garantiti Risulta quindi necessario introdurre un sistema di evacuazione fumo e calore la scelta ricade su quello naturale e il dimensionamento avviene seguendo la normativa di riferimento la norma UNI 9494 parte 1 Inserire questi elementi porta a dei vantaggi anche dal punto di vista progettuale gl
66. a Ingegneria Edile Architettura 2 2 Casi significativi d incendio Incendio al teatro Iroquois Theater Chicago Illinois USA 30 Dicembre 1903 Vittime 605 decessi Dinamica L incendio divampato durante una rappresentazione teatrale e sviluppato velocemente per l assenza di presidi antincendio e la chiusura delle vie d uscita Possibili cause l incendio divampato dal sipario in velluto del palcoscenico al piano terra del tre livelli che costituivano il teatro 25 POLITECNICO DI MILANO IVI 3 Say Facolta Ingegneria Edile Architettura Incendio all Innovation Department Store di Bruxelles Belgio 22 Maggio 1967 Vittime 322 decessi e dispersi Dinamica L incendio divampato al quarto piano del centro commerciale e si propagato velocemente a causa della mancanza di allarmi e di un sistema adeguato antincendio 2 l le cifre variano a seconda delle fonti d informazione 26 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Incendio in un centro commerciale ad Asuncion Paraguay 1 Agosto 2004 Vittime 394 decessi 4 dispersi e 512 feriti ustionati e intossicati Dinamica L incendio divampato quando il centro commerciale era affollato intrappolandovi molte delle persone che lo occupavano Possibili cause incendio preceduto dall esplosione di una bombola del gas in uno dei numerosi ristoranti del centro 27 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria
67. a dell incendio ad un incendio completamente sviluppato in cui tutti i materiali combustibili sono coinvolti nell incendio 71 42 POLITECNICO DI MILANO 19 LU Via ae Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO Mia tnt 4 3 4 Decadimento 4 4 Infine con la fase di estinzione e raffreddamento l incendio si siede per esaurimento del combustibile o soffocamento con il successivo raffreddamento della zona interessata dall incendio La velocit di combustione diminuisce essendo il combustibile privato delle sue parti volatili La fase di decadimento pu ritenersi praticamente conclusa quando la temperatura media nell ambiente diminuita a valori inferiori a 200 C in quanto in tale situazione possono ragionevolmente escludersi improvvisi re inneschi dei materiali Rilascio termico La caratteristica essenziale per descrivere l entit di un incendio la curva di rilascio termico nota come RHR Rate of Heat Release che indica l energia termica rilasciata da un incendio per unit di tempo Come descritto precedentemente quando una sostanza solida viene sufficientemente riscaldata tende a vaporizzare parzialmente liberando vapori combustibili detti prodotti di pirolisi Questi reagendo con l ossigeno generano calore e producono una fiamma che a sua volta alimenta ancora la combustione e pertanto la loro ulteriore formazione Questo fenomeno di particolare importanza poich la presenza di fiamma provoca un
68. acent walls and corner la portata prodotta si ridurrebbe rispettivamente di circa 40 e 60 Figura 63 wall and corner plume 104 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Figura 64 adhered spill plume e balcony o free spill plume in questa situazione il fumo una volta incontrato il bordo che separa i locali sale senza aderire alla superficie sopra l apertura il trascinamento dell aria si verifica da tutti i due lati del plume per questo motivo viene chiamato anche double sided spill plume Figura 65 balcony o free spill plume 105 i y f x Nea f SR Li ADE gt oa E POLITECNICO DI MILANO 3 4 Facolt Ingegneria Edile Architettura Un incendio che si sviluppa nell ambiente pi basso che si affaccia su quello principale massimizza il fenomeno dell air entrainment ossia il fenomeno di trascinamento dell aria da parte del plume con una conseguente elevata produzione di fumi e gas Nella definizione degli scenari questa la condizione pi pericolosa Gli aspetti peculiari che governano il fenomeno dell air entrainment e determinano l entit dello spill plume sono riportati da Morgan e Marshall e consistono in e il flusso di massa d aria e la temperatura dei gas nel punto di rotazione del flusso e il flusso di calore convettivo dei gas e l estensione laterale del plume che entra nell ambiente centrale misurata subito dopo aver sorpassato l angolo di r
69. alcune azioni siano prese dagli occupanti dell edificio dalle squadre di addetti antincendio e dai vigili del fuoco Alcuni apparati sono intesi per essere usati da chiunque si trovi in presenza di un incendio come gli estintori i naspi i sacchi di sabbia In alcuni casi per questi ambienti pu essere necessario garantire che la dimensione del fuoco non diventi eccessiva per non inficiare il corretto funzionamento degli evacuatori e per questo motivo in taluni casi si include l uso di sistemi di soppressione automatici di estinzione a pioggia per controllarne la dimensione Inoltre i sistemi di spegnimento automatico come gli sprinkler vengono generalmente installati all intradosso di passerelle ballatoi corridoi per proteggere gli ambienti che si affacciano su quello centrale 48 TECH EA POLITECNICO DI MILANO ees PN i q SLA pei Ney MILANO a taco Facolta Ingegneria Edile Architettura L erogazione di acqua pu essere comandata da un impianto di rilevazione incendi oppure essere provocata direttamente dalla apertura delle teste erogatrici per fusione di un elemento metallico o per rottura a determinate temperature di un elemento termosensibile a bulbo che consente in tal modo la fuoriuscita d acqua Data la dimensione dell ambiente preferibile prevedere l erogazione tramite un sistema di rilevazione poich potrebbero non essere raggiunte le temperature sufficienti per l attivazione del sistema Ventila
70. alimentazione dell incendio stesso Figura 61 gradiente di pressione tra due ambienti adiacenti Per creare questo flusso deve essere presente una differenza di pressione tra l interno e l esterno dell ambiente Apr Pr Pa Sempre considerando che le seguenti propriet dell aria intesa come fluido di densit p definite dalle leggi dell idraulica 102 MENA POLITECNICO DI MILANO So Facolta Ingegneria Edile Architettura C 2 p hp Se si considera invece il flusso attraverso una superficie orizzontale la velocita e la portata sono influenzati dalla caduta di pressione a monte della bocchetta al lato della contrazione della vena Figura 62 flusso attraverso un apertura orizzontale Cos la velocit del flusso ascendente diventa 2 Vn gh Apt Ap Ph in cul le differenze di pressione e di densita sono riferite ai due ambienti comunicanti in verticale e he la distanza tra la superficie e il punto di contrazione del flusso 103 AE POLITECNICO DI MILANO Ras x I i j ee Facolta Ingegneria Edile Architettura 5 3 Spill plume Il volume del fumo che si genera in un incendio dipende dalla quantit d aria trascinata e dalla configurazione che assume il plume Fino a questo momento la trattazione ha analizzato solo un tipo di plume axisymmetric plume riferito ad un incendio situato al centro dell ambiente lontano dalle pareti del compartimento che crea un moto di trascinamento uguale
71. alizzato p Figura 25 andamento tempo temperatura dell incendio 38 4 POLITECNICO DI MILANO a Facolt Ingegneria Edile Architettura L evoluzione dell incendio cos rappresentato prevede una fase iniziale di ignizione seguita da una di crescita in cui la temperatura varia di poco in funzione del tempo Questa fase si conclude al raggiungimento del flashover che segna il passaggio dalla fase di crescita ad un incendio completamente sviluppato ossia il limite tra incendio localizzato e generalizzato Pu anche essere definito come la transizione dalla combustione controllata dal combustibile a quella controllata dalla ventilazione Convenzionalmente il flashover segna il momento in cui la temperatura ambientale tende all uniformit e raggiunge valori compresi fra 500 C e 600 C in dipendenza delle caratteristiche del compartimento e dei materiali combustibili in esso contenuti oppure quando la potenza radiante raggiunge i 20 kW m a livello del pavimento Nel caso di ambienti di elevata altezza lo studio dell incendio limitato alla sola fase che precede il flashover poich improbabile che questo fenomeno avvenga data la quantit di aria coinvolta e le potenze che caratterizzano questa tipologia di incendio Non si raggiungono quindi temperature tali per cui tutti i materiali combustibili presenti nell ambiente siano coinvolti Si riporta nel seguito una tabella riassuntiva che sintetizza gli aspetti peculi
72. all VS Facolt Ingegneria Edile Architettura o ie i eb O c eb amp O d 4 ha 152 2 TECARS ell NON AEA POLITECNICO DI MILANO NSA Ly te ils Facolta Ingegneria Edile Architettura gt Scenario 1A_ OTTIMIZZAZIONE B RISK Barriera fissa room 5 Barriera mobile room 4 Tolosing 120 sec Barriera mobile room 3 Tolosing 120 sec EFC naturali bariere mobile fisse Caratteristiche sistema evacuatore naturale in copertura room 1 Room 1 MU Room 2 E Room 3 Room 4 Room 5 a Altezza Layer m h4 3 23 m O 00 tr m Tempo s BARRIERA Room3e4 153 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Tmax 100 C Temperatura Upper Layer C Tempo s Temperatura Lower Layer C oD Tempo s Visibilit a 2 metri m Tempo s 154 BAT AN A POLITECNICO DI MILANO wire Facolt Ingegneria Edile Architettura bw My 091w opuswe H Hey 55 1 AEEA POLITECNICO DI MILANO 4 Y EF ORIDE i EA Se Facolta Ingegneria Edile Architettura Barriera mobile room 5 Tolosing 120 sec evacuatore naturale in copertura Room 1 Sill Room 2 uN Room 3 Room 4 Room 5 Hill Altezza Layer m EL rrTr_r_ m6 6 h4 2 32 m O wz Lam N oD Tempo s BARRIERA Room 5 156 148 C Tmax i an AO I V VN O O
73. amente collegato ai processi chimici che avvengono in una fiamma piatta 4 3 3 Flashover e incendio generalizzato Successivamente la temperatura aumenta rapidamente cos come il calore sviluppato per effetto della maggiore quantit di materiale combustibile coinvolto e per l aumento della velocit di combustione In questa fase la velocit di rilascio del calore maggiore rispetto a quella di dispersione per irraggiamento conduzione e convezione verso l esterno Ne consegue che la temperatura nell ambiente aumenter tanto pi rapidamente quanto maggiore la differenza fra il calore sviluppato e quello disperso Secondo la norma ISO 13387 2 Fire safety engineering Part 2 Design fire scenarios and design fires il flashover viene definito come una fase di transizione in corrispondenza della quale la temperatura di gas caldi a soffitto raggiunge il valore di 600 C e il flusso termico a pavimento pari a 20 KW m Nel momento in cui tutti i materiali partecipano alla combustione e la temperatura raggiunge valori elevati circa 1000 C e si ha il flashover con conseguente fase di incendio generalizzato La fase d incendio completamente sviluppato quella in cui massima la potenza termica dell incendio il combustibile subisce la pirolisi in modo che venga bruciato con l ossigeno disponibile in ambiente 6 Lo se l l Il flashover viene generalmente definito come la transizione dalla fase di crescit
74. anche tecnologicamente afferma la sua natura espressiva Indipendentemente dalla destinazione d uso tale spazio universale e oggettivo viene definito in questo studio come spazio coperto libero di forma variabile pi o meno ampio circondato da attivit di vario genere e realizzato su pi piani sito o all incrocio di pi corridoi e pi largo di essi o progettato in modo tale che abbia la funzione di spazio di raccolta L ambiente ivi definito caratterizzato da un estensione prevalentemente verticale e la sua larghezza in pianta molto minore dell altezza b lt lt h Bitte Seo POLITECNICO DI MILANO Se W 7 D ees Facolta Ingegneria Edile Architettura Attualmente edifici caratterizzati da questi ambienti possono essere destinati ad occupazioni differenti e generalmente sono sedi di attivit aperte ad un pubblico indifferenziato essi comprendono ambienti principalmente destinati ad attivit culturali e o luoghi di vendita senza escluderne la presenza in tipologie di altra natura aeroporti teatri gt centri commerciali hi Ambienti di elevata Fic MESI 1 altezza a pi livelli Maia musei biblioteche Come gi accennato si cerca di affrontare lo studio prescindendo dalla destinazione d uso degli ambienti ma per individuarne la volumetria e gli spazi comunque necessario valutare a quali destinazioni d uso pu essere associato e le motivazioni progettuali che portano a determinarne
75. are secondo un approccio prestazionale ma anche per la comprensione e un corretto utilizzo di modelli numerici di simulazione pi o meno complessi 54 99 So gt I Ses ee SSA POLITECNICO DI MILANO A 61 y Les x n a a xi Facolt Ingegneria Edile Architettura Capitolo 4 Analisi quantitativa del fenomeno incendio 4 1 Cenni sulla meccanica dei fluidi Per comprendere il meccanismo di funzionamento del fenomeno degli incendi dal punto di vista fisico si deve fare riferimento alla teoria della meccanica dei fluidi la meccanica dei fluidi il ramo della meccanica del continuo che studia le propriet dei fluidi cio liquidi vapori e gas e anche alcune fasi di sostanze che non hanno struttura cristallina come i solidi pseudocristallina come i liquidi e che non sono aeriformi Indipendentemente dal grado di complessit del sistema fluido che si vuole studiare nel caso in esame si tratta di vapori e gas il principio base la conservazione di grandezze come la massa la quantita di moto l energia e anche l evoluzione nel tempo dell elemento ci consente di determinare senza ambiguit il comportamento dinamico dell intero sistema L unica informazione addizionale richiesta riguarda il tipo di fluido che dipende dal legame costitutivo del materiale stesso Di seguito si riportano tutte le formule che sono alla base di questa teoria e che saranno un punto di riferimento di quanto spiegato ne
76. are tale andamento fa riferimento al processo di riempimento idraulico di un contenitore Si riporta nel seguito l esempio Figura 26 analogia tra riempimento di un locale di fumi e di una vasca d acqua Nello specifico la propagazione dei prodotti della combustione data dalla spinta verso l alto e dall aumentare di volume di gas prodotti pi caldi rispetto all ambiente circostante La loro temperatura determina quindi la spinta di galleggiamento e dipende dalla potenza termica prodotta e per calcolarla necessario valutare il contributo della quantit di aria che entra nel plume Questo aspetto di essenziale importanza nei volumi ivi studiati poich l aria che viene richiamata nel plume ne riduce la concentrazione e la temperatura dei fumi e gas di combustione Di norma infatti il plume si eleva fino ad arrivare a soffitto e una volta raggiunto i prodotti della combustione iniziano a propagarsi orizzontalmente formando lo strato a soffitto 41 AMEE f EAO j 1 SI lo I i a Facolt Ingegneria Edile Architettura POLITECNICO DI MILANO Figura 27 esempio di propagazione dei fumi nella fase pre flashover Negli spazi ampi e ad elevata altezza il plume pu non raggiungere il soffitto e determinare una dispersione di fumi a bassa temperatura a quote intermedie a causa della eccessiva quantit di aria inglobata Tale massa infatti pu essere tale da abbassare la temperatura del
77. ari della fase di pre flashover sia per quanto riguarda gli effetti sulle persone e cose che per le misure impegnate attive e passive Pre flashover Ignizione Crescita Eventi i del RIS oggetto produzione di fumo e gas produzione di fumo e gas Effetti sulle l aria inizia ad essere l aria diventa progressivamente persone contaminata intollerabile fino ad essere letale Effetti sui m i materiali sono contaminati ed effetti trascurabili nei datumo impianti sprinkler intervento VVF sistemi di controllo del fumo Misure attive monitoraggio ambientale con impegnate rilevatori di fumo Misure passive materiali classificati per materiali classificati per impegnate reazione al fuoco reazione al fuoco 39 TEGIA s Che GER POLITECNICO DI MILANO ise 5 Ad 4 i 5 NE ile wu i Ad k I e MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Per questo motivo l interesse nell affrontare lo studio della sicurezza antincendio in questi ambienti relativo al monitoraggio al controllo ed estinzione dell incendio e alle conseguenze della produzione di gas tossici e riduzione della visibilit causata dai fumi di combustione Inoltre lo stadio iniziale dell incendio caratterizzato da un debole aumento della temperatura nel locale e i pericoli principali in questa fase sono costituiti dalla temperatura di innesco e dalla forte emissione di fumo Di conseguenza passa in secondo piano l analisi strutturale poich esse non ragg
78. aria carbonio idrogeno zolfo ecc saranno essenzialmente quelli solidi e in casi pi remoti quelli liquidi I combustibili liquidi subiscono inizialmente una fase di vaporizzazione in quanto la reazione di ossidazione avviene in fase gassosa ed interessa solo gli aeriformi prodotti Tale reazione risulta molto influenzata dalla temperatura alla quale si trova il liquido e dalla concentrazione di vapori di combustibile nell aria L indice della maggiore o minore combustibilit di un liquido fornito dalla temperatura di infiammabilit descritta a seguire La combustione dei solidi invece preceduta da un processo che coinvolge la liquefazione e la vaporizzazione la sublimazione e la pirolisi Con pirolisi si intende il fenomeno per il quale una sostanza solida portata ad una determinata temperatura emette vapori infiammabili Parte dell energia rilasciata dalle fiamme sotto forma di irraggiamento termico riscalda il solido stesso favorendo ulteriore pirolisi cos il processo si autoalimenta fino all esaurimento di tutte le sostanza volatili per proseguire senza fiamma sotto forma di braci Le caratteristiche principali dei combustibili 61 TEGIA s Che GER POLITECNICO DI MILANO 5 Ad 4 i 5 NE ile wu i Ad k I e MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura solidi sono solitamente la natura il grado di porosit del materiale la pezzatura e forma il contenuto di umidit e le condizioni di v
79. assimo valore ammissibile pu variare in funzione degli obiettivi antincendio come per esempio la capacit d esodo degli occupanti permanenza del personale addetto per il tempo necessario alla messa in sicurezza degli impianti intervento dei soccorritori ecc In ogni caso per gli occupanti pu essere ritenuta ammissibile una esposizione ad una temperatura non superiore a 50 60 C mentre per i soccorritori pu essere prevista anche una temperatura di 80 C La temperatura media dello strato di fumi caldi deve essere invece di 200 C per gli occupanti e 250 per i soccorritori velo di prestazione temperatura media dello strato di aria 00 60 C Pero catum La temperatura media dello strato di fumi caldi deve essere invece di 200 C per gli occupanti e 250 per i soccorritori Prestazione livello di prestazione temperatura media dello strato di fumi 200 C ji 250 121 So gt DI GEE DO SCAN POLITECNICO DI MILANO w Facolt Ingegneria Edile Architettura 3 Livello di visibilit Per il raggiungimento degli obiettivi previsti deve essere determinata la diminuzione della visibilit causata dalla presenza dei fumi che pu influire anch essa sulla capacit degli occupanti di riuscire a raggiungere l esterno di un edificio in sicurezza fattori che peggiorano la visibilit includono l ammontare di particolato nel campo visivo e l effetto fisiologico sull occhio La visibilit a
80. canti con quello centrale di grandezza non rilevante e che sfruttano la luce naturale per rendere visibili le opere o i testi La configurazione spaziale delle strutture sociali e culturali segue la stessa logica di quelle commerciali in pi necessario prevedere l illuminazione naturale per garantire la visione delle opere Illuminazione naturale dell ambiente 1 I I if a iz Lee E 13 IEZA POLITECNICO DI MILANO Say Facolta Ingegneria Edile Architettura XN Esempio esplicativo il Guggehheim Museum di Frank Lloyd Wright a New York realizzato tra il 1943 e il 1959 il suo nucleo costituito da una rampa a spirale in espansione che sale attraverso un volume centrale in bande sempre pi ampie favorendo l ingresso di luce naturale dalla coperture e la visione delle opere da diverse posizioni M Colombo I Maestri dell Archiettura Frank Lloyd Wright San Giovanni Lupatoto VR Hachette 2009 pp 56 67 Anche nel panorama italiano sono presenti strutture museali progettate attorno ad un ambiente a tutt altezza la Mole Antonelliana simbolo dell architettura di Torino ultimata nel 1889 e sede del Museo del Cinema il MAXXI Museo nazionale delle arti del XXI secolo a Roma inaugurato nel 2010 e progettato dall architetto Zaha Hadid due esempi illustri Figura 11 MAXXI Museo Nazionale delle arti Roma 2010 14 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura B
81. cato nel paragrafo 3 2 la propagazione dei fumi negli ambienti studiati pu avvenire in due modi differenti a seconda della posizione del focolare Nel caso in cui esso sia posizionato nell ambiente centrale si verifica il fenomeno dell axisymmetric plume mentre se il focolare si propaga da un ambiente confinato verso quello centrale di maggiore altezza si ha lo spill plume Lo studio di questo fenomeno e di recente interesse ed i primi studi relativi alla dinamica del plume generato da una sorgente puntiforme risalgono al 1956 con la teoria di Morton B R Taylor G I e Turner J S Turbulent gravitational convection from maintained and instantaneous sources Successivamente il metodo di calcolo stato applicato agli ambienti chiusi introducendo il concetto di axisymmetric plume per esempio da McCaffrey B J Momentum Implication for Buoyant Duiffusion Flames Combustion and Flame 1983 Zukoski 1982 Heskestad 1984 In particolar modo il lavoro di Heskestad alla base dell NFPA 92B National Fire Protection Association publication No 92B aggiornata successivamente nel 2000 e nel 2009 84 gt TEGIA x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO MILANO ai agtaneni F So Facolt Ingegneria Edile Architettura Un altro dei primi studio sul comportamento del plume generato dalla combustione fu teorizzato e condotto da Shao Lin Lee e Emmons H W nel 1961 in A study of natural convection above a line fire Pre
82. ccarda 2011 Figura 15 biblioteca Universitaria Aberdeen Scozia 2012 Una particolarit costituita da edifici che in passato avevano tutt altra destinazione d uso e che in tempi recenti sono stati convertiti in librerie conservando l impianto tipologico originale il caso della Selexyz Dominicanem a Maastricht una delle pi incredibili librerie del mondo ospitata in una ex chiesa gotica del XIII secolo trasformata nel 2005 ad opera dello studio Merkx amp Girod in cui gli spazi commerciali sfruttano la magnificenza spaziale dell architettura della chiesa oppure la libreria El Ateneo a Buenos Aires che da teatro inaugurato del 1919 stata trasformata nel 2000 in una suggestiva libreria o la Barter Books ad Alnwick situata in una ex stazione della ferrovia vittoriana costruita nel 1987 e aperta nel 1991 16 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura re eo 21 Un nf Lai i SE A ad A i a i Le ye ee qui to mm Ue nie sa wu DI vst Yn gen a we e a Figura 17 libreria El Ateneo Buenos Aires 2000 1 Et pe EA POLITECNICO DI MILANO ry Y j fi Gilg Sime Facolt Ingegneria Edile Architettura Teatri Anche per le strutture per lo spettacolo si rileva l esigenza di disporre attorno ad un ambiente centrale altri spazi che comunicano con il primo direttamente e senza separazioni di alcun genere molti aspetti che caratterizzano questi luoghi sono assimilabili ai
83. cendi di campo FDS CFX Fluent In questa trattazione si scelto di utilizzare come codice di calcolo il programma di modellazione B RISK che propone un calcolo a due zone ovvero in grado di determinare le condizioni che si determinano nell ambiente suddividendo il compartimento in due aree macroscopiche all interno delle quali si riscontrano grandezze termodinamiche e concentrazioni di specie chimiche uniformi I modelli di simulazione di campo invece dividono l ambiente in un elevato numero d elementi tridimensionali e all interno di essi risolvono le equazioni differenziali di conservazione tenendo in conto anche le variazioni che in ogni elemento intervengono a seguito delle modificazioni negli elementi limitrofi Si tratta di calcoli agli elementi finiti certamente pi complessi dei modelli a zone ed in grado di fornire risultati di maggior dettaglio ma attualmente orientati prevalentemente all attivit di ricerca perch molto complessi La decisione di impiegare un modellatore a due zone piuttosto che quello di campo derivata dalla necessit di analizzare il movimento dei fumi e dei gas caldi di combustione all interno di edifici con geometria anche complessa 130 ATER GER POLITECNICO DI MILANO e Ad 37 owas PRI Sepe Seg MILANO a dna toe er gt 7 ad Facolt Ingegneria Edile Architettura Scelta del modello di calcolo La normativa italiana non affronta in modo organico la
84. colt Ingegneria Edile Architettura 3 Temperatura di autoaccensione la temperatura pi bassa alla quale una miscela combustibile comburente in presenza d aria inizia a bruciare spontaneamente in modo continuo senza ulteriore apporto di calore o di energia dall esterno I dati sperimentali delle temperature di autoaccensione dipendono da alcuni fattori chimico fisici riferiti al solvente Infatti il volume del recipiente la pressione catalizzatori e lo stato fisico del combustibile nebbie vapore possono fare variare la temperatura di autoaccensione di uno stesso solvente Sostanze Temperatura di autoaccensione C Upper flammability limit Vapor pressure curve Flammable mixtures Autoignition Flash point Combustible concentration Autoignition temperature Lower flammability limit Temperature Figura 43 effetti della temperatura e della concentrazione sul limite di infiammabilita 68 42 POLITECNICO DI MILANO ERO Ad 7 i 19 rh el tf E sie Facolt Ingegneria Edile Architettura solidi Quando invece una sostanza solida viene sufficientemente riscaldata tende parzialmente a vaporizzare liberando vapori combustibili denominati prodotti di pirolisi che reagiscono con l ossigeno generando calore e producendo nella maggior parte dei casi una fiamma che a sua volta alimenta ancora la combustione e la loro ulteriore formazione Inoltre la quantit di energia termica necessaria al raggiun
85. copertura posizione room 1 superficie in An 24 6 m 7 12 m Altezza Layer m 2 12 m O m Tempo s Room 1 Sill Room 2 MU Room 3 Room 4 Room 5 iil 144 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Room 1 Sill Room 2 MI Room 3 gt Room 4 m Room 5 E Tmax 100 C Tmaxs 87 C Temperatura Upper Layer C O m Tempo s Temperatura Lower Layer C Tempo s Room 1 Sill Room 2 Mu Room3 Room 4 mM Room 5 Hill Visibilit a 2 metri m Tempo s 145 42 POLITECNICO DI MILANO Ly La of x g H gt Facolt Ingegneria Edile Architettura Irrs 0 89 kW m Irraggiamento termico kW mq F ce cies tes ADD AG ag 146 JOTE NA i i Se i I Aes Ae 1b lat i fe A POLITECNICO DI MILANO x y A i i N SENS Facolt Ingegneria Edile Architettura Scenario 1A_ OTTIMIZZAZIONE B RISK Barriera mobile room 5 Telosing 120 sec AA AAA VAVA A NA V Caratteristiche sistema evacuatore naturale in copertura Room 1 Sill Room 2 MU Room 3 Room 4 Room 5 iil h 12 8 m Altezza Layer m y O O O O 00 DNA O CO tr m Tempo s BARRIERA Room 5 14 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Room 1 Mill Room 2 uu Room3 Room 4 Room 5 la Twaxt 71 7 C Temperatura Upper Layer C O O O O O oO N wr Co ni _ N
86. diversa natura dalla difficolt o impossibilit di applicare alcune strategie antincendio elementari alla gestione di flussi numerosi e disordinati di persone separazione e compartimentazione 2 verticale e orizzontale tra ppa ambienti luoghi di raccolta e di incanalamento flusso amp ua di utenti Problematiche della progettazione anticendio in ambienti di elevata altezza garantire sicurezza ee ti doad PIE u caratteristiche degli Patt ee ie occupanti non familiarit altezze dei luoghi Generalmente per garantire la protezione antincendio in un determinato ambiente vengono realizzate chiusure e partizioni verticali e orizzontali per creare un compartimento in grado di contenere la propagazione del fuoco e dei prodotti di combustione Tuttavia gli ambienti ivi studiati sono progettati in modo tale da essere collegati a locali o spazi adiacenti aperti su quello principale Per questo motivo viene violato questo approccio in termini di compartimentazione orizzontale e verticale inoltre la mancanza fisica di queste separazioni permette la facile diffusione di fumo negli spazi che si rendendo affacciano sull ambiente la progettazione antincendio particolarmente complessa 22 AAN POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura sistema di compartimentazione verticale realizzabile XN Un altro asp
87. dividuazione degli scenari devono essere identificati gli elementi di rischio che caratterizzano l ambiente e valutati gli incendi realisticamente ipotizzabili nelle condizioni di esercizio previste scegliendo i pi gravosi per lo sviluppo e la propagazione dell incendio la salvaguardia degli occupanti e la sicurezza delle squadre di soccorso Vengono quindi riportati i dati relativi alla situazione pre incendio pi plausibile e ipotizzato come caso esemplificativo un volume il pi rappresentativo della geometria complessa che si intende analizzare Queste informazioni influenzano i modi nei quali pu svilupparsi e diffondersi l incendio e sulla sua potenziale possibilit di causare danno agli occupanti Durante la definizione di questi valori vengono riportate esplicite e motivate assunzioni derivanti da osservazioni gi illustrate nei capitoli precedenti Per ogni singolo scenario devono essere valutati i seguenti aspetti e rischio d incendio ossia la probabilit o la frequenza con cui si verifica un determinato evento e l entit del danno che l incendio produce e caratteristiche dell edificio geometria del locale condizioni di ventilazione interna ed esterna stato delle porte e delle finestre ecc e caratteristiche dell innesco tasso di crescita potenza massima raggiunta posizione ecc Per ricercare quale sia la strategia antincendio pi idonea da adottare per la sicurezza antincendio degli utenti necessari
88. divisione degli elettroni nella reazione dell idrogeno Analogamente nella combustione del carbonio ogni atomo di carbonio mette in comune all inizio i suoi elettroni di legame con gli altri atomi di carbonio Nel prodotto di reazione con l ossigeno invece gli elettroni di legame risultano tutti spostati verso l ossigeno pi elettronegativo nn a O f Figura 38 condivisione degli elettroni nella reazione del carbonio 58 TEGIA s Che AESA POLITECNICO DI MILANO Ke 5 Ad 4 i 2 ESS SIAT i Ad k I e MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Nelle reazioni di combustione i reagenti hanno quindi pi energia dei prodotti di reazione e la differenza di energia tra reagenti e prodotti pari al calore emesso Il calore generato a sua volta innalza la temperatura dei partecipanti alla reazione e molto spesso la porta a valori tali per cui essi irradiano energia elettromagnetica con lunghezze d onda comprese nel campo del visibile Le zone di reazione ci appaiono allora luminose e si parla di fiamme Le sostanze combustibili pi comuni sono in larga parte composte di idrogeno e carbonio Nelle combustioni in aria si ha quindi formazione di acqua liquida o vaporizzata e di anidride carbonica Cos sul lato carburante della fiamma avvengono processi di decomposizione termica e a causa della mancanza di ossigeno in questa regione avviene la formazione di carbonio e la fiamma ha il caratteristico c
89. e di valutare successivamente la compatibilit dei tempi di esodo previsti con le condizioni che si hanno durante le prime fasi di sviluppo dell incendio 8 Kp AG f 7 FAR aS 5 2 1 E POLITECNICO DI MILANO id di lt i i gt Facolt Ingegneria Edile Architettura Nei paragrafi a seguire vengono quindi calcolate alcune grandezze che sono necessarie per descrivere in termini quantitativi l evoluzione temporale dell incendio come per esempio le caratteristiche della fiamma e le temperature dei gas caldi lungo il soffitto E importante sottolineare che questa situazione ben rappresentata anche da modelli a due zone basati sull approccio ingegneristico validi per tutte le condizioni pre flashover che oltre al calcolo dell evoluzione della temperatura dei gas possono predire la propagazione dei fumi negli edifici e stimare le condizioni di vivibilit in funzione dell altezza dello strato dei fumi della concentrazione dei gas tossici del flusso radiante e delle condizioni di visibilit Caratteristiche della fiamma La struttura della fiamma influenza le caratteristiche di sviluppo dell incendio ed suddivisibile in tre parti principali il pennacchio superiore contenente il flusso dei prodotti della combustione parte A la parte centrale in cui la luminosit risulta intermittente parte B ed infine la regione inferiore in cui la fiamma costante parte C Figura 52 stru
90. e della regola tecnica di prevenzione incendi per la D M 19 08 1996 progettazione costruzione ed esercizio dei locali di intrattenimento e di pubblico spettacolo D M 10 03 1998 Criteri generali di sicurezza antincendio e per la gestione dell emergenza nei luoghi di lavoro Disposizioni relative alle modalit di presentazione ed al contenuto D M 04 05 1998 delle domande per l avvio dei procedimenti di prevenzione incendi nonch all uniformit dei connessi servizi resi dai comandi provinciali dei Vigili del Fuoco D M 09 05 2007 Direttive per l attuazione dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio Norme armonizzate Approvazione della regola tecnica di prevenzione incendi per la D M 27 07 2010 progettazione costruzione ed esercizio delle attivit commerciali con superficie superiore a 400 mq Regolamento recante semplificazione della disciplina dei D P R 01 08 2011 n 151 Procedimenti relativi alla prevenzione degli incendi a norma dell art 49 comma 4 quater del Decreto Legge 31 Maggio 2010 n 78 convertito con modificazioni dalla legge 30 Luglio 2010 n 122 UNI 9494 1 2012 Sistemi per il controllo di fumo e calore Parte 1 Progettazione e installazione dei Sistemi di Evacuazione Naturale di Fumo e Calore Umaasa z202 Sistemi per il controllo di fumo e calore Parte 2 Progettazione e UNI 9494 2 2012 installazione dei Sistemi di Evacuazione Forzata di Fumo e Calore Norme Fire Saf
91. e di evacuazione la cui determinazione viene affrontata con studi specifici come proposto da norma di letteratura tecnica anglosassone che stabilisce che per la valutazione della sicurezza antincendio debba essere verificato il rispetto della seguente disequazione RSET lt ASET e RSET required safety egress time l intervallo di tempo in cui una persona si porta in un luogo al riparo da qualunque effetto dell incendio richiesto e ASET available safety egress time tempo consentito dall incendio per garantire le condizioni di sopravvivenza disponibile La differenza tra ASET ed RSET rappresenta il margine di sicurezza della valutazione che viene scelto dal progettista sceglie e giustificato in relazione alle ipotesi assunte ed all incertezza risultante dei valori calcolati dei tempi di ASET Available safe escape time ASET I 3 Loo l Ateser 3 Required safe escape time RSET I Margin of At i i safety eval i Evacuation time I Afi Pre movement time I Attray Travel time J Ee I Recognition time I i Afa Alarm time Response time l Afdet l l Detection I 1 et erre Licence tri Lei Ignition Detection Alarm Evacuation hability complete limit Figura 76 schema dei processi coinvolti nel tempo di esodo rispetto al tempo disponibile per la fuga sicura Il calcolo del tempo di esodo RSET deve essere affrontato tenendo con
92. e di trascinamento p la densit del plume e p la densit dell ambiente T la temperatura del plume e T la temperatura dell ambiente 93 AMER ERE POLITECNICO DI MILANO Wate Sa Facolta Ingegneria Edile Architettura Q flow profile Figura 56 andamento velocit e temperatura nel plume lungo il proprio asse Il plume rappresentato nella maggior parte dei modelli sotto forma di un elemento del sistema nel quale temperatura e velocit dei gas sono omogenee In realt tali valori differiscono sia in funzione della quota che della distanza radiale dall asse In ogni caso la temperatura media e la velocit media in direzione verticale del plume possono essere valutate come segue T dove con Qc indicata la frazione di calore generato dalla combustione rilasciata per convezione 94 42 POLITECNICO DI MILANO Xi Facolt Ingegneria Edile Architettura 5 2 3 Air entrainment Nell approccio ingegneristico la valutazione della quantit di fumo prodotta da una combustione uno dei punti pi importanti per la soluzione dei problemi legati alla valutazione degli effetti dell incendio sulle persone e cose Dopo l accensione infatti il plume trasporta i prodotti della combustione verso il soffitto trascinati dai movimenti di aria dell ambiente si crea quindi uno strato al di sotto del soffitto che si addensa e si riscalda con l avanzamento dell incendio Le caratteristiche d
93. e essere corretta con il fattore c in funzione del tipo di apertura Tipo di apertura Angolo di apertura Fattore di correzione c Porte o portoni finestre incernierate su un lato verticale 0 65 Gelosie apribili 0 65 Finestre incernierate su un lato orizzontale gt 90 0 65 Da 60 a 90 0 5 Da 45 a 60 0 4 Da 30 a 45 0 3 In alcune situazioni risulta necessario utilizzare una ventilazione meccanica e il dimensionamento preliminare segue lo stesso iter di quelli naturali una volta scelto il 140 Ba POLITECNICO DI MILANO Say a Edi i sae Facolt Ingegneria Edile Architettura Q gruppo di dimensionamento e l altezza libera dal fumo una tabella fornisce il valore della portata volumetrica di aspirazione in m h Riga Altezza dello strato Gruppo di dimensionamento 7 311 000 512 000 10 123 000 166 000 231 000 387 000 681 000 A Oo gt N DI A DN Per quanto riguarda invece le aperture di afflusso la minima superficie efficacie AEF si calcola dividendo la portata aspirata dal compartimento a soffitto calcolata in m s per la velocit massima ammissibile per l ingresso dell aria di ricambio pari a 1 5 2 m s Come nel caso precedentemente la superficie geometrica di passaggio di aria deve essere corretta con il fattore c in funzione del tipo di apertura sempre posto pari a 0 65 141 ty Sepe Seg MILANO a Ty boc rocca TA iT 77 VALE A POLITECNI
94. e prevedere l evacuazione dei prodotti della combustione in ognuno di questi Inoltre gli evacuatori posti negli spazi adiacenti a quello centrale devono essere in grado di asportare anche i fumi derivanti da un eventuale incendio nell ambiente in comune Pressurizzazione e depressurizzazione Un altra tecnica adottata quella di indurre dei differenziali di pressione con il fine di dirigere il Movimento del fumo dalle aree ad alta pressione alle aree di bassa pressione Questa strategia pu quindi essere utilizzata per convogliare i prodotti della combustione verso l ambiente centrale ad altezza elevata ma ci implica che questo sia separato dagli spazi adiacenti tramite piccole aperture e quindi risulta essere di difficile applicazione L obiettivo principale di questa strategia come gi specificato quello di impedire al fumo di propagarsi negli spazi adiacenti ed importante sottolineare che non fornisce particolare protezione all ambiente centrale 51 POLITECNICO DI MILANO H Facolt Ingegneria Edile Architettura Contenimento Il fumo pu essere trattenuto usando sistemi di contenimento mobili o fissi che permettono di proteggere le vie d esodo e contenere i fumi in determinate porzioni dell edificio Figura 35 applicazione delle barriere mobili al fumo in un centro commerciale A questo scopo le barriere al fumo mobili trovano largo impiego negli ambienti di grandi dimensioni e creano una compartim
95. ee Facolt Ingegneria Edile Architettura WR possono influenzare negativamente il loro corretto funzionamento come sistemi di condizionamento o impianti sprinkler che abbassano la temperatura dei gas e fumi di combustione Nella progettazione di un sistema di ventilazione naturale necessario valutare anche alle condizioni dell ambiente esterno tra cui il vento Se l ambiente in cui si intende progettare questo sistema confinante ad un edificio molto alto il vento pu produrre una pressione positiva sulla copertura interferendo con il funzionamento del sistema di ventilazione Velocity Unaffected By Buildin Note Because wind can produce positive pressures at the top of an atrium natural smoke venting is not recommended for an atrium attached to or near a tall building in open terrain Tall Building a o B N i Figura 71 influenza del vento sul sistema di ventilazione naturale in copertura Un altro aspetto importante per la progettazione che deve essere considerata con particolare attenzione la regolazione delle temperature dei sensori che permettono l attivazione dell intero sistema E importante che la discesa dello strato di fumi non impedisca con le sue temperature il corretto funzionamento dei sensori di attivazione Il motivo per cui questi sistemi naturali sono generalmente pi comuni legato anche ad aspetti economici infatti risultano essere molto meno costosi rispetto a
96. el 2002 2 ha effettuato un confronto tra il tasso Smoke management in covered malls and atria di produzione di fumo dell axysimmetric plume e del balcony spill plume per ambienti di dimensioni diverse dimostrando per i casi studiati come lo spill plume sia in grado di trascinare un quantitativo maggiore di aria rispetto all axysimmetric Sottolinea quindi come sia importante nel momento in cui si voglia studiare la propagazione dei fumi in un ambiente come quelli analizzati valutare con attenzione il caso in cui l incendio si verifichi in un ambiente che si affaccia su quello centrale poich risulta essere la condizione pi gravosa e pericolosa Pi recentemente nel 2004 Roger Harrison nello studio Smoke control in atrium buildings a study of thermal spill plume ha approfondito la teoria ed effettuato esperimenti pratici sul fenomeno dello spill plume all universit di Canterbury Axysimmetric plume Sulla base delle teorie descritte precedentemente e sulle considerazioni fatte da Milke in relazione allo spill plume viene descritta analiticamente l evoluzione di un incendio che si sviluppa al centro dell ambiente fenomeno dell axysimmetric plume per poi approfondire nello specifico le differenze tra questo e il caso pi complesso di incendio nell ambiente adiacente a quello centrale In un incendio localizzato caratterizzato dal meccanismo dell axysimmetric plume vi un accumulo di prodotti di combustione in uno strato
97. ell approccio a casi studio pi complessi come quelli ivi analizzati 30 gt TEGIA x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO MILANO ai agtaneni F So Facolt Ingegneria Edile Architettura Il D P R 01 08 2011 n 151 documento piu recente che apporta una semplificazione della disciplina individua le attivit soggette ai controlli di prevenzione incendi in funzione della destinazione d uso Disciplina la verifica delle condizioni di sicurezza antincendio per il deposito e l esame dei progetti le visite tecniche e l approvazione di deroghe a specifiche normative che in base alla vigente normativa sono attribuite alla competenza del Corpo nazionale dei Vigili del Fuoco Solo alcune delle attivit soggette hanno uno specifico riferimento normativo normativa verticale mentre per le attivit per cui non sono disponibili norme tecniche specifiche vengono adottate le norme generali norme orizzontali Tra le attivit soggette riportate dal D P R 01 08 2011 vi sono per esempio e Attivit 65 Locali di spettacolo e di trattenimento D M 19 08 1996 e Attivit 69 Locali adibiti ad attivit commerciali D M 27 07 2010 e Attivit 72 Edifici sottoposti a tutela ai sensi del D Lgs 22 Gennaio 2004 n 42 destinati a contenere biblioteche archivi musei gallerie esposizioni e mostre D M Beni Culturali e Ambientali 20 05 1992 e D P R 30 06 1995 Valutando i contenuti dell apparato normativo con l obiett
98. enerata dalla differenza di densit dell aria tra la base e la sommit dell ambiente stesso In base alle modalit di estrazione dei fumi dall ambiente e di immissione di aria all interno di esso si possono distinguere due tipologie di impianti di evacuazione quelli naturali ENFC e quelli forzati EFFC 110 oe EEA POLITECNICO DI MILANO Ss Facolt Ingegneria Edile Architettura 5 4 1 Ventilazione naturale Figura 70 ventilazione naturale In funzione delle caratteristiche dell ambiente esterno e dei fumi possibile determinare la quantita di massa in uscita dall apertura in copertura vent _ CAvP ov 2 gdp Ts Ty Ts To ty Ir Ay A To dove Ay area apertura di ventilazione m A area apertura di afflusso m d altezza dello strato di fumi sotto l apertura m T temperatura fumi K Ty temperatura aria estena K p densita aria esterna kg m C coefficiente di scambio Da questa relazione evidente che si ha una maggior capacit di estrazione all aumentare della differenza tra la temperatura dei fumi e quella dell aria esterna L uso di sistemi di ventilazione naturale per la gestione dei fumi in ambienti ad elevata altezza generalmente una delle strategie migliori tuttavia vi sono fenomeni che 15 ba oi 1 valida in condizioni stazionarie 111 pantera 4 amp 2 POLITECNICO DI MILANO i S tal 7 2 x k
99. entazione a soffitto o chiudono e dividono ambienti diversi altrimenti difficilmente separabili E inoltre una tecnologia che facilmente si adatta alle temperature che interessano tali ambienti poich sono progettate per raggiungere temperature tipiche della fase pre flashover mentre la loro applicazione a temperature pi alte caratteristiche del flashover 1000 C critica L utilizzo di tali barriere in questi ambienti comporta importanti vantaggi primo tra tutti la capacit di migliorare l efficacia dell l impianto di evacuazione grazie ai migliori rapporti tra le superfici di scarico dei gas caldi e gli ingressi d aria fresca Inoltre permettono di evitare che fumi e gas caldi si raffreddino mescolandosi con maggiori volumi d aria interna con la conseguenza di restare nell edificio e di espandersi in basso mettendo a rischio persone e cose e agevolano lo spegnimento dell incendio perch intere zone restano libere da fumi mentre lo strato libero da fumi maggiore nelle zone dove l incendio ben definito 52 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Le barriere mobili hanno pero tempi di funzionamento che in alcuni casi non le rendono utilizzabili perci necessario inserire barriere fisse Dato che negli ambienti ivi studiati non vengono raggiunte temperature elevate per rendere gli ambienti adiacenti almeno comunicanti visivamente con quello centrale possono essere installate ba
100. entilazione In ogni caso indipendentemente dalla tipologia di combustibile si assume per qualsiasi fenomeno di combustione l ipotesi che le reazioni chimiche inizino a svilupparsi solamente quando la temperatura della miscela abbia raggiunto un conveniente valore al di sotto del quale essa si comporta come un inerte Si pu tuttavia affermare che la velocit di propagazione tanto maggiore quanto piu la quantit di combustibile e quella di comburente risultano tra loro in un rapporto prossimo a quello detto stechiometrico con cui effettivamente si combinano nella reazione di combustione La velocit di reazione aumenta a causa dell aumento della temperatura con conseguente aumento della potenza termica sviluppata che provoca un ulteriore aumento di temperatura in un circolo virtuoso che presto interessa l intera massa di combustibile fino all esaurimento della miscela formatasi Data per la probabilit che negli ambienti oggetto di studio il combustibile sia solido nella tipologia di incendio che pu instaurarsi normalmente l ossidazione non risulta essere particolarmente rapida perci si avr una normale combustione e non una deflagrazione o detonazione con pezzatura del combustibile solido si intende il rapporto tra il volume e la superficie esterna 62 Sr BEN POLITECNICO DI MILANO X SY ay LASA yy SMES wy 4 3 Facolta Ingegneria Edile Architettura Incendi reali L evoluzione di un incendio
101. erati dal focolare Inoltre pu essere riportata la variazione della velocit e della temperatura lungo l asse del plume in funzione dell altezza uo e ATp 92 42 POLITECNICO DI MILANO Xi Facolt Ingegneria Edile Architettura La descrizione del plume ivi condotta si basa su alcune ipotesi e sorgente puntiforme e variazioni di densit nel campo del moto sono ridotte rispetto a quelle dell ambiente e la velocit di trascinamento dell aria sul confine del plume proporzionale alla velocit in direzione verticale dello stesso e andamento della velocit in direzione verticale del plume e le forze di galleggiamento in direzione orizzontale che interessano i fumi sono costanti a tutte le altezze Facendo riferimento alle tre equazioni di conservazione della continuit della quantit di moto e delle forze di galleggiamento stata ricavata la prima formulazione integrale del plume dalla quale stato possibile derivare le formule che descrivono l andamento della velocit e della temperature v continuit continuity d b u Cd sua dz v quantit di moto momentum d b u d b ut p2 g P P dz Po v forze di galleggiamento buovanc d b u g P2 P Po 0 dz v legge dei gas ideali pi Nelle espressioni qui sopra z indica la distanza tra la sorgente e lo strato di gas a soffitto b il raggio del plume u la velocit in direzione verticale del plume a il coefficient
102. erture e verificare fino a che valori vengono rispettati i livelli prestazionali Si ipotizzano inoltre delle soluzioni alternative proponendo sistemi combinati di evacuatori e barriere fisse o mobili in grado di garantire i requisiti anche nei piani pi alti dell ambiente in cui il fenomeno risulta particolarmente critico Infine si mostrato come questi modelli consentano di valutare il fenomeno dello spill plume sottolineando nuovamente l influenza negativa dello stesso ragione per cui deve essere tenuto sotto controllo soprattutto negli ambienti studiati 160 POLITECNICO DI MILANO x 4 Facolt Ingegneria Edile Architettura Caso studio Museo MAGA di Gallarate II MAGA un complesso architettonico che ospita il museo di arte contemporanea di Gallarate in provincia di Varese inaugurato nel 2010 e costituito da due corpi edilizi attigui il primo un fabbricato industriale degli anni Trenta del Novecento appositamente ristrutturato e il secondo un edificio progettato e costruito ex novo in laterizio che per la sua forma curvilinea abbraccia la piazza circolare antistante Figura 87 museo MAGA di Gallarate 2010 All incrocio dei due corpi di fabbrica sono collocati la biglietteria il bookshop il guardaroba la caffetteria e gli uffici Dalla biglietteria si accede allo spazio espositivo dedicato alle mostre temporanee che si sviluppa tra il piano terra a doppia altezza e il primo piano attraverso un col
103. esis aims to search in the foreigner scene the simplified analytical models for understanding the fire phenomenon and the dynamics of propagation of the combustion products identify the criticalities and the peculiarities arising from the event developed in this type of environments define and understand the models of numeric calculation best suited to support the planning of fire protection and identify risks associated with different fire scenarios The analysis is pragmatically supported application of the performance approach and the engineering fire protection to a specific case of study 422 POLITECNICO DI MILANO IAIN xi Facolt Ingegneria Edile Architettura Indice INIFoduzio es Llccdilcdelecliaaele 1 il Ambientidrelevata allezza ns a a ioe lected 3 Ws RISSA allena 3 1 2 Dall atrium alle Mall agli atri e ai grandi volumi 4 2 Il rischio incendio in ambienti di elevata altezza 22 2 1 Interesse perla sicurezza al fuoco ii 22 2 2 Casi significativi d INCENAIO 25 2 3 Quadro legislativo italiano ii 30 2 4 Ingegneria antincendio e Fire Safety Engineering 32 3 Analisi qualitativa del fenomeno incendio 38 3 1 Caratteristiche dell INCENdiO i 38 3 2 Produzione e propagazione dei fUMi i 41 3 3 Effetti sulle persone e vie d esodo
104. etto critico che costituendo spesso luoghi di raccolta questi spazi possono contenere un numero significativo di occupanti e costituire via di fuga Figura 23 affollamento di un Centro Commerciale e di un Teatro durante una rappresentazione Si pensi a titolo esemplificativo al caso in cui si abbia una Mall di un centro commerciale su cui si affacciano attivit di vario genere in questo caso quest area potrebbe costituire uno spazio di raccolta per gli utenti ma anche la via d esodo pi intuitiva la conseguente presenza di un numero elevato di persone che potrebbe essere esposto a fumi gas tossici e fiamme porta a dover necessariamente studiare la prevenzione e protezione di questi ambienti con particolare attenzione Inoltre sempre per quanto concerne l utenza essa distribuita sui vari livelli dell ambiente lungo i percorsi e le aree adibite alla circolazione e alla sosta che si affacciano sullo spazio centrale Per questo motivo in materia di prevenzione incendi necessario garantire la completa sicurezza anche ai livelli superiori per poter permettere l esodo degli occupanti in modo ordinato e sicuro Questi spazi per la circolazione e la sosta dovranno essere quindi liberi da arredi e impedimenti che potrebbero pregiudicare l esodo degli occupanti in caso di incendio e dovranno avere andamento continuo eventuali cambiamenti di direzione ove previsti dovranno essere ben segnalati 23 2 POLITECNICO
105. ety Engineering ISO TR 13387 Fire safety engineering BS PD 7974 di of fire safety engineering principles to the design of uildings Standard for Smoke Management Systems in Malls Atria and Large Spaces 2009 Edition 214 215 MTEC Q w P f f ie i gt ly gt t i RSO AW q LW Me he NL MILANO a POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Indice delle figure Figura 1 ricostruzione domus romana e veduta dell atrium in una casa pompeiana 4 Figura 2 quadriportico basilica di Sant Ambrogio Milano 1099 5 Figura 4 Turbine Hall Tate Gallery Londra 1995 ii 6 Figura 3 Crystal Palace Londra 1851 current 6 Figura 5 Great Court British Museum Londra 2000 i 7 Figura 6 Galleria Vittorio Emanuele Il Milano 1877 7 Figura 7 schema visibilit piani superiori nella Mall 10 Figura 8 shopping center Sevens Dusseldorf 2001 12 Figura 9 shopping center 20 Twenty Bolzano 2014 12 Figura 10 Mole Antonelliana Torino 1889 i 14 Figura 11 MAXXI Museo Nazionale delle arti Roma 2010 14 Figura 12 biblioteca universitaria facolt di giurisprudenza Zurigo 2004 15 Figura 13 postazioni di studio biblioteca di Zurigo 15 Figura 14 b
106. gimento della temperatura di ignizione per questi tipi di materiali fortemente influenzata dalla sua pezzatura cio dal rapporto tra volume e superficie esterna del combustibile in quanto a piccoli valori di pezzatura sono associate basse quantit di energia termica in grado di produrre l innesco del combustibile anche l umidit contenuta nel combustibile rallenta l ignizione poich l energia termica rilasciata dalla sorgente esterna dovr prima di innalzare la temperatura provocare l evaporazione dell acqua in esso contenuta Non appena una zona della superficie del combustibile raggiunge la temperatura di ignizione e la combustione si avvia affinch essa possa procedere necessario che la fiamma generatasi sia in grado di autosostenersi Questo possibile se presente una sorgente di calore esterna che pu innescare prodotti di pirolisi oppure se la fiamma in grado di trasmettere alla superficie immediatamente adiacente del combustibile un valore di energia termica sufficiente a produrre un adeguata quantita di vapori La resistenza offerta da un materiale combustibile sottoposto all azione di un flusso termico radiante a creare prodotti di pirolisi e ad iniziare a bruciare nonch a propagare la combustione viene individuata con il parametro TRP di risposta termica Con questo parametro si valuta il tempo di ignizione tig dopo il quale il materiale raggiunge la suddetta temperatura TRP Tig Ts
107. gli esempi conosciuti i portici sono formati da arcate su colonne con pilasti d angolo Spesso tra atrio e basilica era interposto il nartece specie di vestibolo interno o esterno dove si trattenevano i catecumeni e i penitenti Se a Roma molte basiliche avevano l atrio ne erano in genere mancanti quelle d Oriente che avevano il solo nartece La scomparsa dei catecumeni e penitenti contribu verso il secolo XII e XIII al progressivo ridursi dell atrio e poi alla sua quasi totale abolizione Marco Vitruvio Pollione 80 a C circa 15 a C circa stato un architetto e scrittore romano attivo nella seconda met del secolo a C considerato il pi famoso teorico dell architettura di tutti i tempi POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Figura 2 quadriportico basilica di Sant Ambrogio Milano 1099 Anche tutta la trattatistica architettonica rinascimentale continua a studiare con interesse lo snodo progettuale dell atrio considerandolo il cuore dell edificio sorta di ingresso sontuoso e accogliente aperto all esterno mediante un porticato La vera svolta nella tipologia di fruizione avviene per con la Rivoluzione Industriale che inizia a separare distinguere specializzare gli spazi le funzioni i ruoli cos come fa con le classi sociali le professioni le famiglie non un caso se il XIX secolo produce i due elementi chiave nella costruzione dei moderni spazi del consumo il grande maga
108. hezza dell apertura k n fattore di correzione pari da 0 95 a 1 3 Per quanto riguarda i coefficienti di contrazione delle aperture Morgan attribuisce un valore di Ca 1 per aperture prive di barriere verticali o velette e un valore di C4 0 6 nel caso in cui sia presente un ostacolo come una veletta che deve essere superato dal flusso prima di poter propagarsi nell ambiente pi ampio Successivamente si calcola la quantit di gas che ruota attorno al bordo dell apertura 2 290 3 kg a 2 om gt powa FI Viene definita quindi la costante di trascinamento a al quale viene associato un valore compreso tra 1 1 e 0 9 Questo valore elevato di a dovuto alla grande quantit di aria trascinata dal flusso in rotazione attorno all ostacolo 109 42 POLITECNICO DI MILANO Xii Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO ai agtaneni F 5 4 Infine per descrivere il flusso verticale e l aumento di massa del pennacchio si combinano le precedenti equazioni My mx m La differenza tra i due tipi di spil plume risiede nella costante di trascinamento Nel balcony stata empiricamente determinata con il valore di 0 16 e al di sopra di una certa altezza dal bordo dell ostacolo si presuppone che il calcolo della portata massica sia indipendente da essa Nell adhered spill plume si utilizza un a pari a 0 077 trovato grazie alle relative sperimentazioni Sistemi di evacuazione fumo e cal
109. i ambienti 1 e 2 destinati ad accogliere le diverse aree espositive sono caratterizzati da una ridotta illuminazione quindi gli evacuatori possono essere sfruttati come lucernari e portare quindi ad un miglioramento delle prestazioni illuminotecniche dell edificio 1 9 EE POLITECNICO DI MILANO Sn tie Facolt Ingegneria Edile Architettura Oo Afflusso d aria mM ENFC mM EFFC posizione focolare room 3 caratteristiche focolare RHRmax 5 MW strategie ENFC in copertura Caratteristiche ENFC h 12m y 9 5m z 2 5m GD 3 Aout 22 3 m superficie geometrica numero ENFC previsti Rem superficie geometrica numero ENFC previsti ASSO 180 ER POLITECNICO DI MILANO VAL o x 5 A Se Facolta Ingegneria Edile Architettura Q Room 1 m Room mn Room 3 mE Altezza Layer m Tempo s Dall analisi risultano verificati tutti i requisiti antincendio all interno di ogni ambiente Data la conformazione del tetto a doppia falda l installazione dei dispositivi avviene su una superficie inclinata e per questa ragione risulta una scelta complessa dal punto di vista progettuale Bisogna considerare due aspetti in primo luogo l efficienza effettiva di funzionamento deve essere ridotta considerando un coefficiente pari a 0 65 che aumenta la superficie necessaria ad un valore pari a 35 4 m 181 gO cE Noa A SEN IL SATA O POLITECNICO DI MILANO L ie gi i i Seal Facolta Ingegneria
110. i questo strato influenzano le condizioni ambientali e per questo motivo risulta importante determinare la quantit di fumi e gas che vengono prodotti in funzione dell entit dell aria ambiente trascinata dal plume Si ricorda che la quantit di fumo prodotta dipende da alcuni fattori In primo luogo il fumo prodotto dalla combustione di un determinato materiale legato al fattore di emissione definito come la massa di fumo generato per unit di massa di combustibile bruciato A seconda dei materiali i valori variano da decimi di punto al venti per cento di massa Un ulteriore dipendenza anche se meno rilevante quella della quantit di fumo dalle dimensione del focolare all aumentare della dimensione aumenta la quantit prodotta mentre si ricorda che in caso di flusso di aria non sufficiente aumenta in misura notevole la quantit di particolato generato Stabilita la massa di fumo prodotta dal materiale si deve osservare l entit di aria interessata dal fenomeno alla quale la letteratura scientifica si riferisce con air entrainment Tale massa d aria pu essere calcolata in funzione delle caratteristiche geometriche e termiche del plume e tanto pi estesa sar la superficie del plume diametro altezza e tanto maggiore sar la differenza di temperatura dei gas prodotti dalla combustione rispetto all aria circostante tanto maggiore sar la massa di aria inglobata Il calcolo di queste grandezze complesso e le
111. i circa 100 C quindi non particolarmente critiche Una volta messa in sicurezza la room 3 si prosegue andando ad analizzare lo scenario successivo in cui l incendio situato all interno della stanza di elevata altezza ed caratterizzato da una potenza termica rilasciata pari a 5 MW All interno del suddetto scenario bisogna analizzare una particolare situazione la partizione interna tra i due ambienti dotata di aperture e crea un elemento sottotrave continuo per tutta la lunghezza del fabbricato esso pu essere considerato come una sorta di barriera al fumo Le barriere al fumo sono elementi che delimitano il perimetro del compartimento a soffitto inserite con lo scopo di diminuire la propagazione di fumo che pu invadere i compartimenti circostanti e inquinare lo strato libero Risulta necessario verificare che questo elemento sia effettivamente in grado di garantire questi requisiti e quindi valutare le temperature a cui viene esposto Per un predimensionamento si fa riferimento anche in questo caso alla norma UNI9494 Oo Afflusso d aria E ENFC E EFFC posizione focolare room 1 caratteristiche focolare RHRmax 5 MW strategie ENFC in copertura 192 MTEC AEEA POLITECNICO DI MILANO KSO Pa 146 N MEA s a ace Facolt Ingegneria Edile Architettura altezza dell ambiente altezza minima libera dal fumo altezza massima dello strato di fumo gruppo di dimensionamento Room superficie geometrica
112. i in base al fenomeno chimico fisico rilevato calore fumo gas e fiamma La strategia pi idonea per rilevare la presenza di un principio d incendio in ambienti con le caratteristiche descritte sopra prevede pertanto l utilizzo di rilevatori di fumo Esistono diversi tipi di dispositivi di rilevamento di questo genere e i pi comuni sono i rilevatori di fumo puntiformi come quelli ottici dotati al loro interno di un trasmettitore e un ricevitore di luce separati da un dispositivo opaco che impedisce alla luce emessa dall emettitore di raggiungere il ricevitore In presenza di fumo le particelle che lo costituiscono permettono alla luce di raggiungere il ricevitore e segnalare l avvio dell incendio Il limite dell applicazione di dispositivi puntiformi negli ambienti ad elevata altezza legato al fatto che sono in grado di rilevare la presenza di fumo in un solo punto e non detto che questo sia effettivamente raggiunto o che il tempo trascorso tra l avvio dell incendio e il raggiungimento da parte del fumo del rilevatore sia accettabile Per questo motivo i rilevatori di fumo pi idonei per volumi ampi e sviluppati prevalentemente in altezza sono quelli lineari Questi dispositivi sono anch essi dotati di un emettitore e un ricevitore ma vengono installati separatamente su pareti contrapposte e durante il loro normale funzionamento l emettitore invia un fascio infrarosso al ricevitore Se il segnale viene oscurato dal fumo viene attivat
113. i successivi capitoli v Conservazione massa dp E pV u dv 0 y at v Conservazione quantita di moto Sfo aay f c f dV ras 56 MTEC GETS POLITECNICO DI MILANO SAUN MESE Sao Facolta Ingegneria Edile Architettura Y Stato di tensione di un fluido newtoniano Licia Ff a TRE AGLI a Ox dx v Equazione del moto di Cauchy Da V T 0 pf i v Equazione di Navier Stokes ap p g h du du x 07u ax at 4 ax dx v Conservazione energia dE of wav CF u dS Ca n dS dt V S S v Equazione del bilancio termico dT ar T d a Ra dt Co p dt Cy v Equazione di stato dell aria umida _ p Ra i l Teorema di Bernoulli u p R 57 46 POLITECNICO DI MILANO Ss Wile i SI Facolt Ingegneria Edile Architettura 4 2 Q Processo di combustione La combustione una reazione chimica di una sostanza combustibile con l ossigeno accompagnata da sviluppo di calore fiamma gas fumo e luce Per spiegare chimicamente il fenomeno si fa riferimento alle due combustioni semplici quella dell idrogeno e del carbonio con l ossigeno 2H 0 gt 2H 0 Energia 476 kJ C 0 gt CO Energia 238 kJ All inizio nelle molecole di idrogeno ed ossigeno gli elettroni di legame sono egualmente condivisi tra gli atomi Nel prodotto di reazione invece gli elettroni di legame sono di fatto completamente spostati verso l ossigeno pi elettronegativo Figura 37 con
114. ialmente uniformi ma variabili nel tempo pertanto si assume che vi sar ad una determinata altezza dal pavimento la presenza di un interfaccia con una variazione a gradino della temperatura in corrispondenza di esse 131 TEGIA x Ck fi i i Cae Me 5 Ad La i f ELG DIER 4 Ad k I e MILANO POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura I locali in cui si sviluppa l incendio vengono appunto divisi in due zone e zona superiore interessata dai fumi ossia strato di gas caldi che si forma a soffitto upper layer e zona inferiore non inquinata ossia strato di aria fredda presente nella parte bassa del locale lower layer A causa della differenza di densit fra i gas caldi a soffitto e l aria fredda sottostante non vi una significativa miscelazione e quindi nella parte inferiore del locale pu ritenersi che l atmosfera non sia contaminata dal fumo e dai gas di combustione In questo modello quindi vi una curva temperatura tempo per ogni zona in cui il locale viene suddiviso La semplificazione introdotta suddividendo in zone l ambiente interessato da un incendio lecita soltanto fino a quando lo sviluppo dell incendio non sia ancora prossimo al flashover e quindi ben si presta allo studio ivi condotto Nel modello a zone infatti possibile analizzare il movimento del fumo e dei gas caldi di combustione nel tempo all interno di edifici aventi anche struttura complessa e pertanto possibi
115. iblioteca Civica Stoccarda 2011 i 16 Figura 15 biblioteca Universitaria Aberdeen Scozia 2012 i 16 Figura 16 libreria Selexyz Dominicanem Maastricht 2005 i 17 Figura 17 libreria El Ateneo Buenos Aires 2000 17 Figura 18 Royal Conservatory of Music Toronto 2009 18 Figura 19 teatro KKL Lucerna 2000 19 216 pe SEGA 3 en A ak x Y Fi i oa SZ SIA MEA k pe MANES i W MILANO i AI Figura 20 Figura 21 St Pancras international railway station Londra Figura 22 Figura 23 Figura 24 Figura 25 Figura 26 Figura 27 Figura 28 Figura 29 Figura 30 Figura 31 Figura 32 Figura 33 Figura 34 Figura 35 Figura 36 Figura 37 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Figura 41 POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Larkin Administration Building Buffalo New York 1906 KI Building Tokyo 1989 19 Terminal 3 aeroporto Dubai affollamento di un Centro Commerciale e di un Teatro durante una rappresentazione Setar natin ole am AE E ananassae dace aes 23 distribuzione utenza s pi IV lF scrl bieiala iis 24 andamento tempo temperatura dell INCEnNdio i 38 analogia tra riempimento di un locale di fumi e di una vasca d acqua 41 esempio di propagazione dei fumi nella fase pre flaShOVEr
116. iblioteche e Librerie Come gi anticipato spazi sociali realizzati attorno ad un ambiente elevato possono essere destinati a biblioteche o librerie per creare continuit tra gli ambienti e permettere il passaggio di luce naturale Un esempio la biblioteca della Facolt di Giurisprudenza dell Universit di Zurigo realizzata da Santiago Calatrava nel 2004 Figura 12 biblioteca universitaria facolt di giurisprudenza Zurigo 2004 Nella biblioteca di Zurigo sotto una cupola di acciaio e vetro si snodano sei anelli di forma ellittica la cui ampiezza diminuisce man mano che ci si avvicina al suolo ognuno degli anelli ospita le postazioni di lettura allineate lungo parapetti di legno che si affacciano sulla cavit centrale con alle spalle gli scaffali contenenti i libri M Colombo I Maestri dell Architettura Santiago Calatrava San Giovanni Lupatoto VR Hachette 2009 pp 42 45 Figura 13 postazioni di studio biblioteca di Zurigo 15 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Ulteriori esempi sono la biblioteca civica di Stoccarda inaugurata nel 2011 che si sviluppa su otto livelli oppure la biblioteca dell Universit di Aberdeen inaugurata nel 2012 in Scozia e progettata dallo studio danese Schmidt Hammer Lassen In entrambi casi il nucleo centrale dell edificio connette i vari livelli delle biblioteche e Ti er 9 Pa f T Figura 14 biblioteca Civica Sto
117. icale bidimensionale Figura 69 schematizzazione flusso metodo BRE Per poter determinare il flusso orizzontale di fumi a soffitto che fuoriescono dall apertura necessario determinare per prima cosa una delle seguenti combinazioni di parametri la the Building Research Establishment in the UK 108 GAMER x xk EA POLITECNICO DI MILANO ESTA Lise j AY Za tf gt Wa MILANO Bas Secon to Facolt Ingegneria Edile Architettura e portata di massa flusso di calore e portata di massa temperatura media del plume e portata dimassa temperatura a soffitto e flusso di calore temperatura media del plume e flusso di calore temperatura a soffitto e flusso di calore profondit dello strato e profondit dello strato temperatura media del plume e profondit dello strato temperatura a soffitto Determinati questi parametri pu essere calcolata la portata massica di gas attraverso un apertura con la teoria di Morgan e in particolare con la seguente equazione 2 1 Wp my ata 290 wT1 a die W dove Ca coefficiente di contrazione delle aperture d profondit dello strato di fumo e gas caldi in prossimit dell apertura Bew massimo incremento della temperatura strato di gas in prossimit dell apertura Tew massima temperatura strato di gas caldi in prossimit dell apertura T temperatura ambiente p densit dell aria ambiente w larg
118. ici Ha odore caratteristico di mandorle amare ed in percentuale gt 0 3 mortale Deriva dalla combustione di tutti quei materiali contenenti cloro quali la maggior parte delle materie plastiche es PVC ha odore acre ed irritante per le mucose In percentuale gt 0 01 mortale in tempi brevi Derivano dalla combustione di ammonio nitroglicerina e altri nitrati organici Sono fortemente tossici e in percentuali gi dello 0 02 risultano mortali Deriva dalla combustione di oli e grassi Altamente tossico e irritante in percentuale gt 0 002 pu essere mortale Si forma dalla combustione di materiali plastici contenenti cloro E altamente tossico in percentuali del 0 003 letale in trenta minuti in percentuali del 0 005 45 TEGIA s Ch GER POLITECNICO DI MILANO DA P p i 5 ag wu ee Ad I e MILANO 5 Facolt Ingegneria Edile Architettura Un altro effetto causato dalla propagazione dei prodotti della combustione la diminuzione di visibilit causata dalla presenza dei fumi che pu influire sulla capacit degli occupanti di riuscire a individuare e raggiungere l esterno di un edificio in sicurezza fattori che peggiorano la visibilit includono l ammontare di particolato nel campo visivo e l effetto fisiologico sull occhio Anche un basso livello di illuminamento pu influenzare negativamente la capacit di fuga Infine danni fisici possono derivare da esposizioni al
119. ienti che si intendono modellare i quali vengono rappresentati attraverso parallelepipedi dei quali l utente stabilisce larghezza lunghezza e altezza Per semplificare il modello essendo questo simmetrico la geometria modellata con il programma di calcolo la seguente n basemodel Smokevien 6 1 6 Mar 5 2014 Figura 81 modello elaborato con B RISK Il programma successivamente permette di individuare la stanza nella quale l incendio avr origine e definirne la posizione specifica l altezza da terra della sorgente il tasso di crescita e il valore del RHR massimo Il programma permette di creare delle aperture tali da mettere in comunicazione vari ambienti A seconda di dove vengono previste in accordo con quanto descritto analiticamente in precedenza B risk consente di assegnare diverse caratteristiche alle aperture di comunicazione tra ambienti a seconda della propagazione dei prodotti della combustione distinguendo quindi diversi tipologie di aperture 135 SITES MTNA POLITECNICO DI MILANO Sao Facolta Ingegneria Edile Architettura Q Vent Type Standard 2D Adhered Plume 3D Adhered Plume 2D Balcony Plume 3D Channelled Balcony Plume 3D Unchannelled Balcony Plume Figura 82 definizione delle aperture tra ambienti Con la tipologia Standard si intende una normale apertura Quello dello spill plume viene differenziato in pi categorie poich il flusso totale dei fumi coinvolti dipendono non
120. imensioni superficie di appartenenza coefficiente di scambio deve essere aggiunta la portata volumetrica room Fan How Rate Pressure Limit Fan Start Time Fan Reliability Elevation 20 Actuation Method Manual Automatic by Local Smoke Detector Automatic by Smoke Detector in of Fire Origin Extract from room Pressurise supply to room Use Fan Curve Figura 86 definizione degli EFFC 138 PEEN RER POLITECNICO DI MILANO INY Na MILANO 0 Facolta Ingegneria Edile Architettura Dimensionamento ENFC e EFFC secondo norma UNI 9494 1 2 Per un dimensionamento preliminare delle aperture del caso studio e per stabilire un valore di partenza a cui fare riferimento necessario seguire quanto riportato nella norma UNI 9494 Parti e Part2 unico strumento normativo italiano in merito al dimensionamento di ENFC e EFFC La Superficie Utile Totale di Apertura SUT di evacuazione e quella di afflusso SCT dipendono dalla scelta del gruppo di funzionamento definito in funzione della potenza termica totale dell incendio e la durata convenzionale di sviluppo tempo di allarme sommato al tempo di intervento Devono essere determinati il tempo di allarme t e il tempo di intervento ts tra l allarme e l inizio delle operazioni di estinzione che per generalmente si assume pari a 10 minuti valutando i valori medi dei tempi di intervento dei VVF forniti dalla normativa stessa Si avr quindi
121. in ogni direzione Essenziale invece per questo tipo di ambienti il fenomeno dello spill plume che verr dettagliatamente spiegato a seguire e descrive un incendio che si verifica all interno di un locale comunicante con l ambiente di grande altezza Come nel caso precedente la fiamma genera il plume che crea un primo strato di fumi sotto il soffitto dell ambiente in cui ha avvio l incendio Successivamente il flusso si diffonde lateralmente verso l apertura di collegamento tra i due spazi fino a incontrare un ostacolo intermedio come un balcone o un angolo Di conseguenza il fumo ruota intorno al bordo libero di tale ostacolo per poi invertire il proprio moto e propagarsi in direzione verticale questa zona nota come rotation o turning ragion del plume Si crea quindi un secondo flusso verticale che dall angolo raggiunge il soffitto dell ambiente pi ampio inglobando aria ambiente e formando se sussistono le condizioni sufficienti un secondo strato di fumi sotto il soffitto dell ambiente di elevata altezza Gli spill plume possono essere classificati in due gruppi e adhered spill plume in questa situazione il fumo una volta incontrato il bordo che separa i locali sale aderendo alla superficie sopra l apertura il trascinamento dell aria si verifica solo da un lato del plume per questo motivo viene chiamato anche single sided spill plume Se il plume dovesse quindi svilupparsi in prossimit di una parete o ad un angolo adj
122. indi pi probabile che sullo slancio superino la barriera A bassa 64 TECH SEA POLITECNICO DI MILANO of Ya Mola SITE Sr MILANO Se OF ar Facolt Ingegneria Edile Architettura temperatura perci le molecole in genere si urtano senza reagire mentre ad alta temperatura reagiscono tra di loro in quanto l energia d urto superiore all energia di attivazione La temperatura quindi il parametro che pi influenza la velocit di reazione La velocit di reazione dipende anche dalla concentrazione cio dal numero per unit di volume dei complessi attivati che si formano e questa concentrazione a sua volta dipende dalla temperatura comburente combustibile comburente combustibile 3 calore prodotti di reazione Figura 42 differenza tra reazioni a bassa e alta temperatura Bisogna a questo punto distinguere la trattazione chimica in base al tipo di combustibile liquido e solido anche se importante sottolineare che nelle tipologie di ambienti analizzate la probabilit che esso sia solido sicuramente maggiore rispetto a quello liquido Liquidi Per valutare la pericolosit di un liquido devono essere conosciute le sue propriet chimico fisiche ed in particolare per determinare la sua infiammabilit necessario approfondire i seguenti parametri 1 Intervallo di infiammabilit l intervallo definisce i limiti inferiore e superiore individuando il campo d infiammabi
123. ings are increasingly characterized by the presence of communicating rooms where often different spaces face around a large central volume of high altitude these spaces accommodate a variety of activities This trend comes out from distribution and functional requirements and comforts demanded by the users but at the same time it is made possible thanks to the innovative technologies available The planning of such systems requires necessarily the combination of the functionality of the work the security granted to the users during the useful life of the work the technical economic and environmental feasibility Among these factors the planning of fire safety with special interest to propagation and management of the combustion products which results to be critical and complex because of the architectural shape of the spaces and the kind of users In Italy the legal instruments in the field of fire prevention are essentially prescriptive and related to the intended use of the building and there is no document that allows an exhaustive assessment of the phenomenon of fire developed in this kind of environments The method to follow in centered on the performance based on the fire safety engineering which is examined in Italy only from a procedural point of view and is not supported by model calculations or specific guidelines By the need to manage the phenomenon fire in this places and because of the lack of suitable Italian tools the th
124. ino al raggiungimento di una condizione di equilibrio tra i gas asportati e l aria di afflusso dalle aperture a parete che devono essere adeguatamente dimensionate per garantire l efficacia del sistema E importante ricordare come le prestazioni dei sistemi di evacuazione di fumo e calore dipendano da numerosi fattori come la temperatura dello strato caldo di fumo il flusso di aria pulita in ingresso la capacit di estrazione del sistema e gli effetti del vento Il vento un aspetto che deve essere considerato se si prevede l installazione di evacuatori naturali di fumo e calore sulla copertura degli ambienti studiati La presenza del vento infatti pu alterare l efficienza dell evacuatore rendendo a volte sconsigliabile l installazione in certe posizioni o di certi prodotti Ci dovuto alla presenza di correnti d aria a basse velocit che impattano direttamente con i gas e i fumi caldi estratti dall evacuatore producendo un raffreddamento delle particelle e facendo ricadere all interno del fabbricato gli elementi di combustione Per questo motivo questa tipologia di evacuatori deve essere provvista di paravento o altri sistemi che garantiscano il perfetto funzionamento in presenza di vento da qualunque direzione deflettori deviando la direzione del vento creano cos una depressione alla bocca di uscita dell estrattore favorendo l uscita dei gas di combustione a 1 lt lt To sf LOR Sd ate eb o gt
125. iscono i capisaldi della sicurezza e cio gli obiettivi antincendio in relazione alle specifiche esigenze dell attivit in esame In seguito vengono stabiliti quali siano i parametri che permettono il soddisfacimento degli stessi ossia i valori numerici di riferimento che possono essere desunti da normative europee e internazionali La scelta dello strumento normativo da adottare a tale scopo ricaduta su quello anglosassone BS PD 7974 Application of fire safety engineering principles to design of buildings che oltre a riportare le fasi da seguire per realizzare un analisi prestazionale esaustiva e determinare le strategie pi idonee alla protezione antincendio dell ambiente oggetto di studio descrive analiticamente il fenomeno e ne stabilisce livelli prestazionali di riferimento Successivamente si procede alla schematizzazione degli eventi che possono verificarsi in relazione alle caratteristiche del focolaio dell edificio e degli occupanti sulla base di un attenta valutazione dei rischi di incendio con particolare attenzione a combustibile tasso di crescita del fuoco RHR sviluppo dei prodotti della combustione caratteristiche del locale condizioni delle persone presenti ecc La definizione degli scenari di incendio scaturisce dalla comprensione dei processi chimici e fisici che determinano il verificarsi dell incendio e la conseguente dinamica di propagazione dei prodotti della combustione riportati nei Capitoli 4 e 5 del
126. ite per tutta la lunghezza dell edificio Tra lo spazio non aperto al pubblico adibito alla movimentazione dei materiali e quello espositivo a doppia altezza vi sono altrettante aperture che per ragioni funzionali e di sicurezza risultano allo stato dell arte grigliate Per una completa valutazione preliminare degli aspetti che devono essere considerati prima di procedere alla valutazione quantitativa del fenomeno e all individuazione della strategia pi idonea non da trascurare l elemento architettonico sottotrave che divide a soffitto gli ambienti espositivi E di particolare importanza stabilire se in 166 POMC FEA POLITECNICO DI MILANO A TEA i Sa Facolta Ingegneria Edile Architettura condizioni di incendio questo elemento sia in grado di costituire una barriera al fumo e resistere alle temperature che verranno raggiunte aperture libere tra ambienti 3 1 aperture grigliate tra ambienti 3 1 Figura 93 MAGA vista interna area espositiva a doppia altezza n Per quanto riguarda le aperture a parete stato appena esclusa la possibilit di intervento sia nella parete a sud est che quella a a nord est E necessario quindi individuare quelle gi presenti per avere un quadro completo di tutte le caratteristiche dell edificio al fine di una corretta progettazione Tutte le finestre del fabbricato hanno le stesse dimensioni ossia un altezza di 0 8 cm e una larghezza di 1 35 e i ser
127. iungono temperature tali da pregiudicarne la stabilit Gli obiettivo primari possono cos essere riassunti e mantenere condizioni ambientali tali per cui sia possibile per gli utenti percorrere le vie d esodo in sicurezza ed evacuare gli ambienti nel tempo previsto e limitarela produzione e propagazione del fuoco e dei fumi dall ambiente centrale a quelli adiacenti e viceversa e assicurare il funzionamento delle misure di protezione installate in ambiente e permettere al personale di soccorso di compiere le operazioni di salvataggio in sicurezza e localizzare pi facilmente la sorgente dell incendio 40 OTEC NS Gow POLITECNICO DI MILANO ees Facolta Ingegneria Edile Architettura 3 2 Produzione e propagazione dei fumi Per quanto riguarda la produzione e la propagazione dei fumi viene descritta nel seguito la dinamica che caratterizza l incendio localizzato durante la fase di crescita dell incendio Inizialmente i prodotti della combustione salgono verticalmente dalla sorgente verso il soffitto generando un pennacchio di fumi detto plume che richiama aria dallo spazio circostante Di conseguenza il volume dei gas e dei fumi prodotti aumenta stratificandosi sotto il soffitto e aumentando progressivamente di spessore L aumento dei fumi a soffitto provoca l abbassamento dell interfaccia tra questa zona e quella libera dai prodotti della combustione L analogia che viene spesso proposta per descrivere in modo element
128. ivo di identificare se vi siano delle prescrizioni relative agli ambienti di elevata altezza si notato come non vi sia alcun riferimento all altezza dei locali ma la propensione a classificare gli ambienti in funzione dell estensione superficiale e del numero di presenze Unico riferimento a spazi di questo genere viene individuato nel D M 27 07 2010 in relazione alla definizione di Shopping Mall galleria interna coperta realizzata anche su pi piani su cui si affacciano varie attivit commerciali e o di servizio Essa deve presentare uscite in posizione contrapposta altezza H minima 7 m e larghezza L pari almeno a V7H deve essere priva di ingombri che possano essere di ostacolo per l esodo in emergenza ch Questo tipo di impostazione in cui lo Stato impone le regole prescrittive ed i soggetti hanno l onere di rispettarle sotto il controllo sistematico del Corpo nazionale dei Vigili del Fuoco difficilmente applicabile ad ambienti complessi come quelli in esame data la rigidit delle prescrizioni normative e delle procedure di calcolo 31 TEGIA x Ck Gees POLITECNICO DI MILANO gt KAA n LI SO fh EA xi Facolt Ingegneria Edile Architettura 2 4 Ingegneria antincendio e Fire Safety Engineering L approccio che necessario utilizzare per affrontare la problematica degli ambienti ad elevata altezza quindi quello prestazionale Fire Safety Engineering Con ci si intende co
129. la fase successiva di sviluppo di incendio generalizzato per questo si pone maggiore importanza alla fase appena analizzata Infatti le probabilit di raggiungere il flashover sono inversamente proporzionali alle dimensioni in pianta del locale e minime se l incendio localizzato Flashover assenza di flashover Tempo s Figura 47 grafici di incendi in assenza e presenza di flashover Durante le indagini sperimentali stato verificato che nelle fasi di crescita il valore di RHR aumenta nel tempo in modo pressoch quadratico per questo motivo all interno della normativa italiana per consentire delle valutazioni quantitative sono state introdotte delle curve predefinite definite in base ad un tempo caratteristico ty e quindi ad una velocit di propagazione Ad esse viene associato un coefficiente di crescita a Classificazione to S 76 4 2 POLITECNICO DI MILANO pa ob SI Facolt Ingegneria Edile Architettura f La normativa anglosassone BS7974 in modo simile in funzione della destinazione d uso e basandosi su dati sperimentali fornisce i valori del coefficiente di crescita e associa ad ogni destinazione un tasso di crescita 0 0029 gallerie d arte 0 012 abitazioni uffici alberghi 0 047 attivit commerciali Ultra fast 0 188 stabilimenti e depositi industriali Entrambe le normative inoltre associano ad ogni destinazione d uso un valore di potenza termica massima rilasciata per
130. la seguente trattazione 117 42 POLITECNICO DI MILANO SIRIA 9 a Sie Facolt Ingegneria Edile Architettura Definizione del progetto Uno degli aspetti fondamentali dell ingegneria antincendio l importanza di definire in modo oggettivo il contesto di riferimento nel quale la combustione si manifesta A tale scopo le funzioni la geometria dell edificio e le caratteristiche funzionali formano le basi per lo sviluppo di un corretto scenario Inoltre oltre alle caratteristiche dell edificio e dell utenza devono essere considerate altre problematiche che potrebbero influenzare le caratteristiche di progetto La lista che segue proposta come esempio ma necessariamente non considerabile esaustiva delle esigenze e ubicazione della propriet e destinazione d uso dell attivit e considerazioni ambientali e finalit della progettazione antincendio FSE e eventuali vincoli progettuali e pericoli di incendio connessi con la destinazione d uso prevista Identificazione degli obiettivi di sicurezza xX Chiarita quale sia la tipologia di ambiente che si intende studiare opportuno individuare gli obiettivi di sicurezza da raggiungere che nello studio di ambienti di elevata altezza risultano essere generalmente e incolumit delle persone e mantenere condizioni ambientali tali per cui sia possibile per gli utenti percorrere le vie d esodo in sicurezza ed evacuare gli ambienti nel tempo previs
131. le valutare come cambiano nel tempo all interno dei vari ambienti le condizioni di sicurezza degli occupanti attraverso l evoluzione verso il pavimento dello spessore dello strato caldo Le varie zone in cui vengono divisi i locali sono interessate da scambi di flussi di massa e energia che avvengono anche nel caso di geometrie pi complesse tra il locale di origine dell incendio e l esterno o i locali confinanti Le equazioni riferite ai flussi di scambio di massa dell upper layer e del lower layer utilizzate sono dM pper _ i i gp a Mp tM Ma 7 Mo My AM ower dt M i M Mp My 132 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura control volume upper layer mass flows can enter and leave each control volume control volume lower layer Figura 78 flussi di massa scambiati tra volumi di controllo nel modello a due zone Radiant absorption heat transfer losses C02 H20 and emission to surafces soot by each gas layer 4 surface radiation model ceiling floor upper wall lower wall 2 combustion energy from the fire Figura 79 flussi di energia scambiati tra volumi di controllo nel modello a due zone 133 TECH f GER X i A A POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Il modello a zone a partire da questa semplificazione calcola automaticamente i flussi di massa sulla base delle formule riportate nel capitolo precedente
132. le radiazioni termiche dovute alle fiamme e ai gas caldi ed il calore radiante pu anche causare l innesco dei vestiti E importante quindi prevedere una segnaletica illuminazione e un sistema di informazione a disposizione delle persone Negli edifici caratterizzati da luoghi di raccolta e pubblici il sistema di informazione fondamentale poich gli utenti non conoscono l articolazione della struttura e la presenza di un sistema che indirizzi le persone in caso di emergenza pu favorire la velocit e l efficacia dell esodo Dato il numero elevato di presenze necessario fornire un informazione completa e chiara dell evento e delle vie d esodo da seguire e non creare condizioni ambigue che potrebbero essere soggette ad interpretazioni sbagliate e implicare azioni contrarie al flusso generando panico e caos in una situazione gi di difficile gestione 46 Sito EEE POLITECNICO DI MILANO i a Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO ai agtaneni F 3 4 Strategie per il controllo dell incendio e dei fumi Per raggiungere gli obiettivi stabiliti precedentemente in relazione alle considerazioni sulla propagazione dei fumi appena condotta necessario stabilire quali strategie per il controllo dell incendio e dei fumi siano pi idonee per la tipologia di ambiente studiato Rilevazione Anzitutto necessario stabilire quale rilevatore di incendio sia pi adeguato tra quelli presenti che vengono classificat
133. legamento che permette al pubblico di seguire un percorso lineare e consequenziale Dal secondo piano collocata l esposizione della collezione permanente e lo spazio articolato da particolari sistemi espositivi a pannelli estraibili La parte del museo che accoglie oggi l area espositiva stata coinvolta da un incendio il 14 Febbraio del 2013 senza provocare vittime ma causando ingenti danni all edificio e alle opere ospitate 161 DIL F PINE E POLITECNICO DI MILANO AN We Facolt Ingegneria Edile Architettura Figura 88 incendio del MAGA vista dei fumi in copertura L incendio propagatosi ha coinvolto interamente il suddetto corpo di fabbrica con rilevate produzione e propagazione di fumo che ha reso difficoltoso l intervento dei vigili del fuoco nelle fasi di spegnimento e il tentativo di evacuare il pi gran numero di opere presenti nell ala del museo Figura 89 incendio del MAGA danni provocati alla copertura Lo studio del Maga particolarmente interessante poich l ambiente coinvolto dall incendio costituito da tre volumi ossia una zona espositiva a doppia altezza sulla quale si affaccia un altra zona espositiva a quota pi elevata e uno spazio non accessibile al pubblico adibito alla movimentazione dei materiali e delle opere a quota pi bassa Perci ha tutte le caratteristiche geometriche e funzionali per rientrare nella tipologia di ambienti fino ad ora analizzata 162
134. li ambienti confinanti su quello centrale Inoltre possibile classificare lo spill plume in due gruppi in funzione del fatto che i fumi aderiranno alle pareti sopra l angolo Adhered spill plume o si discosteranno da esse Balcony spill plume variando il quantitativo di aria trascinato e la massa di fumi prodotti Figura 30 adhered spill plume e balcony spill plume 43 TEGIA x Ck AESA POLITECNICO DI MILANO AD yi A fd gt a MILANO 3 3 Facolt Ingegneria Edile Architettura Effetti sulle persone e vie d esodo Occorre il massimo impegno per prevenire l insorgere di un incendio e la massima attenzione nell adozione dei pi moderni mezzi di rilevazione segnalazione controllo e spegnimento di un incendio Negli ambienti oggetto di studio tale impegno deve essere finalizzato a garantire l esodo in sicurezza degli occupanti e ci diventa essenziale poich sono caratterizzati da alto affollamento concentrato in alcuni momenti di esercizio non sempre prevedibili Inoltre noto che la maggior parte degli eventi mortali avvenuti all interno degli edifici a causa di un incendio legata alla difficolt delle persone di raggiungere un luogo sicuro prima che le condizioni divengano insostenibili La principale causa di insostenibilit delle condizioni in un ambiente la propagazione di fumi e gas caldi nocivi Da una statistica del 2004 risulta infatti che le cause di decesso sono dovute e
135. lit all intero del quale si ha in caso d innesco l accensione e la propagazione della fiamma nella miscela 65 ENTRE DAN ack Va 3 I gt i GEXA KEG EVA ME I ee i MILANO FIY ial UL POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Se la concentrazione della miscela espressa in si trova sotto il limite inferiore di infiammabilit anche in presenza di innesco non si avr accensione in quanto non supportata dalla presenza limitata di solvente per carenza di combustibile Se invece la concentrazione della miscela espressa in si trova oltre il limite superiore di infiammabilit non si verificher l accensione in presenza di innesco per eccesso di combustibile limiti sono reperibili in letteratura e nella tabella sono riportati quelli di alcune sostanze pi comuni Campo di infiammabilit di volume Sostanza T Le caratteristiche di infiammabilit dei solventi sono influenzate da una serie di parametri come e la natura del comburente e la temperatura di esercizio un aumento di tale temperatura allarga considerevolmente l intervallo di infiammabilit ed in particolare si abbassa il limite inferiore mentre quello superiore si innalza e la pressione pressioni pi elevate tendono ad allargare l intervallo di infiammabilit mentre pressioni pi basse diminuiscono la pericolosit del solvente Non sempre per facile prevedere il comportament
136. m Tempo s Room 1 Mux Room 2 Mu Room 3 Room 4 Room 5 la Temperatura Lower Layer C Tempo s Room 1 Mill Room 2 Mu Room3 Room 4 Room 5 ls Visibilit a 2 metri m Tempo s 148 POLITECNICO DI MILANO 4 Gs toa 4 Li x ESA i gb AG ge YN I WY t da 7 Facolt Ingegneria Edile Architettura f Waa gt SY tdi liir phe oe Ne N Da bw My 021w opu we HHen Di e O E F i YT TA IN i e _ VV VV Demy ae a ES A NAN 149 AEE POLITECNICO DI MILANO eV o A dI EG Facolta Ingegneria Edile Architettura Q Scenario 1A_ OTTIMIZZAZIONE B RISK Barriera mobile room 5 EN A A T closing 120 sec Barriera mobile room 4 I Tclosing 120 sec AT ANTA V Caratteristiche sistema tipologia evacuatore naturale in copertura posizione room 1 Room 1 Mux Room 2 m Room3 Room 4 Room 5 la ease Altezza Layer m hs 2 65 m BARRIERA Room 4 e 5 150 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Room 1 Sill Room 2 Mw Room3 Room 4 Room 5 la Q O Tmax 71 3 C Temperatura Upper Layer C O oP Tempo s Room 1 Mill Room 2 uu Room3 Room 4 Room 5 la Temperatura Lower Layer C mM Tempo s Visibilit a 2 metri m Tempo s 151 POLITECNICO DI MILANO D
137. me definito dal rapporto tecnico ISO TR 13387 1 l applicazione di principi ingegneristici e giudizi esperti basati sulla valutazione scientifica del fenomeno della combustione degli effetti dell incendio e del comportamento umano finalizzati alla e tutela della vita umana e protezione dei beni e dell ambiente e qualificazione dei rischi d incendio e dei relativi effetti e valutazione analitica nelle misure di prevenzione incendi ottimali necessarie a limitare entro i livelli previsti le conseguenze del incendio In particolare con l utilizzo di criteri prestazionali tali obiettivi diventano dei valori di soglia o intervalli di valori di alcune grandezze quindi l analisi del rischio incendi viene svolta in modo quantitativo Tali limiti vanno individuati attentamente e devono risultare coerenti con le prescrizioni contenute nelle specifiche norme e o letteratura tecnica nazionale ed internazionale tra le quali la ISO TR 13387 la norma BS7974 il decreto del Ministero dei Lavori Pubblici 09 05 2001 Contesto nazionale Un importante contributo all affermazione dell approccio ingegneristico nel campo della prevenzione incendi stato dato dalla direttiva 89 106 CEE del 21 12 1998 sui prodotti da costruzione recepita in Italia con il D P R 21 04 1998 n 246 Essa stabilisce che gli edifici debbono rispondere a determinati requisiti essenziali fra quali la sicurezza in caso d incendio e stabilit degli elementi portanti per
138. mi Risulta quindi necessario stimare i valori massimi della temperatura e della velocit dei gas caldi nel ceiling jet nelle zone del soffitto del locale relativamente lontane da quella che viene intersecata dalla verticale passante per il centro della base della fiamma e che viene interessata per prima dal fumo e gas caldi di combustione Esistono diverse teorie che forniscono valori ragionevoli se applicate nelle condizioni oggetto di studio cio quando l altezza della fiamma inferiore rispetto all altezza dal soffitto sopra il combustibile che brucia Figura 59 schematizzazione della stratificazione del ceiling jet Per prima cosa viene definito il seguente rapporto r H dove r la distanza lungo il soffitto misurata in direzione radiale tra il punto in cui l asse verticale passante per il centro dell oggetto incendiato interseca il soffitto e quello nel 100 PEEN MEA POLITECNICO DI MILANO Fio Facolt Ingegneria Edile Architettura quale viene valutata la temperatura mentre H la distanza valutata in direzione verticale tra il punto pi basso dell oggetto che brucia ed il soffitto del locale La temperatura massima dei gas caldi del ceiling jet in C risulta 16 9 2 r 5 Q3 H lt 0 18 H3 Tmax To 2 5 38 Q 3 JE H H as La velocita massima dei gas caldi che fluiscono orizzontalmente lungo il soffitto in m s risulta essere 1 0 96 Q i di lt 0 15 J H J J Umax i 1
139. mmessa lungo le vie di esodo deve essere definita per un certo periodo temporale e relativamente alla quota cui sono posizionate le segnalazioni che indicano il percorso d esodo Per gli occupanti pu essere in genere ritenuta ammissibile una visibilit di 10 metri per tutto il tempo necessario al completo esodo data l ampiezza dei locali mentre per i soccorritori ammesso anche un valore inferiore di 5 m Prestazione livello di prestazione livello di visibilit lungo le vie d esodo 4 irraggiamento termico Un ulteriore valore che viene considerato per valutare che il percorso d esodo sia sicuro quello relativo all irraggiamento che deve intendersi risultante dal contributo della sorgente di incendio dei prodotti della combustione fumi gas e delle strutture Gli effetti termici sono infatti di fondamentale importanza poich l esposizione prolungata o ad alti valori di radiazione termica dovuta alle fiamme e ai gas caldi pu provocare danni fisici mentre il calore radiante pu causare anche l innesco dei vestiti Come limite pu essere preso a riferimento il valore non superiore a 2 5 kW mqa per un limitato tempo di esposizione degli occupanti Per i soccorritori il limite viene alzato a 3 kW ma irraggiamento termico 122 VE Son GER POLITECNICO DI MILANO Seay Facolta Ingegneria Edile Architettura 5 Tempo totale di evacuazione Al fine del rispetto degli obiettivi necessario valutare il tempo total
140. ndendo spunto da questa teoria a met degli anni 70 Morgan H P e Marshall N R affrontarono lo studio dei fumi con particolare riferimento alle Shopping Mall aventi balconate percorse degli occupanti Smoke hazards in covered multi level shopping malls an experimentally based theory for smoke production BRE1975 Smoke control measures in a covered two storey shopping mall having balconies and pedestrian walk ways BRE 1978 Elaborarono quindi il primo metodo di calcolo The BRE spill plume method per Balcony spill plume nell ambito del Building Research Enstablishment nel Regno Unito Successivamente vennero effettuate delle modifiche per estendere questo metodo anche agli Adhered spill plume e valutare l influenza della ventilazione o di flussi orizzontali provenienti da aperture su questo fenomeno Sulla base dei risultati sperimentali e della teoria elaborata da Morgan e Marshall sia Law M A note on smoke plumes from fires in multi level shopping malls Fire Safety Journal 1986 che Thomas P H On the upward movement of smoke and related shopping mall problems Fire Safety Journal 1987 elaborarono una semplificazione delle formule relative al fenomeno dello spill plume Heskested utilizzando il lavoro di Law elabora nel 1991 la prima versione delle norme USA NFPA 92B relativa alla dinamica degli incendi e dei prodotti della combustione nelle Mall atri e spazi estesi Smoke management systems in malls atria and large a
141. neria Edile Architettura Infine si considera quest area particolarmente critica dal punto di vista della sicurezza antincendio per l elevato tasso di affollamento dovuto alla sua destinazione d uso Figura 100 MAGA area espositiva a doppia altezza Scenario con incendio ambiente 3 de I te la L I 5 i I I l I 1 6 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura XN L ambiente considerato e adibito ad area per la movimentazione del materiale del museo e laboratorio ed comunicante con il restante volume tramite un apertura grigliata l incendio che si pu sviluppare maggiormente pericoloso della situazione precedente poich coinvolge tutti le stanze e si crea il fenomeno dello spill plume Gli oggetti presenti che possono ipoteticamente essere la causa dell incendio sono gli stessi descritti precedentemente essendo questa l area in cui vengono depositati Per questo motivo si continua ad assumere una potenza termica pari a 5 MW come nello scenario precedente Figura 101 MAGA materiale del museo Dal punto di vista dell incendio risulta pi pericolosa dello scenario precedente ma contemporaneamente non essendo aperta al pubblico caratterizzata da un ridotto rischio per l incolumit e la sicurezza delle persone all interno di essa 177 BT Bs ERE POLITECNICO DI MILANO Sao Facolta Ingegneri
142. ni a bassa e alta temperatura 65 effetti della temperatura e della concentrazione sul limite di infiammabilit 68 curve di rilascio termico di differenti scaffali a confronto 74 curve di rilascio termico di differenti sedie a confronto 74 grafico RHR della fase di crescita i 75 grafici di incendi in assenza e presenza di flaShOVeEr 76 fumo bianco combustione di sterpaglia e fumo nero combustione di petrolio 78 relazione visibilit e coefficiente di estinzione per segnali di luce emessi e riflessi 80 relazione tra risposta del rilevatore di fumo e il diametro delle particelle 81 approssimazione funzionamento axysimmetric PIUME 87 struttura della Tammaro a 88 grafico dell intermittenza della fiamma i 89 dimensioni di un focolaio indisturbato i 90 Schema fire piI MG arcana aaa ia 92 andamento velocit e temperatura nel plume lungo il proprio asse 94 comportamento teorico dei parametri lungo l asse del plume 98 schematizzazione fenomeno del ceiling jet i 99 schematizzazione della stratificazione del ceiling jet 100 variazione delle velocit nel ceiling jet i 101 gradiente di pressione tra due ambienti adiacenti
143. o possibile osservare come la ionizzazione pi sensibile per le particelle di fumo con diametri maggiori di 0 3 um mentre il tipo a diffusione di luce utilizzano particelle di diametro maggiore Il principio di quelli ad ionizzazione l intercettazione di ioni gassosi nelle particelle di fumo riducendo la corrente degli ioni stessi finch si raggiunge un punto di allarme reimpostato per questo motivo essi tendono ad essere pi sensibili alle alte concentrazioni di piccole particelle come i fumi prodotti dall incendio di carta o legno e meno sensibili alla basse concentrazioni rilevatori foto sensibili completano il range di sensibilit non rilevate da quelli appena descritti 82 83 So gt DI SES ee Sy POLITECNICO DI MILANO we Facolt Ingegneria Edile Architettura Capitolo 5 Propagazione dei prodotti della combustione 5 1 Studi ed esperienze Nell ambito dello studio della propagazione dei prodotti della combustione vi una consistente serie di studi ed esperimenti compiuti da diversi ricercatori ed esperti sulla base della dinamica dei fluidi che hanno portato alla definizione completa del fenomeno Viene riportata in seguito una rassegna delle teorie e studi pi significativi che meglio descrivono il comportamento dell incendio e dei prodotti della combustione in questi ambienti sulla base delle quali verr descritta la dinamica degli incendi nel corso del capitolo Come gi specifi
144. o carbonioso quando la combustione completa In particolare le particelle solide dei fumi sono costituite da sostanze incombuste ossia carbonio catrami e ceneri Queste trascinate dai gas prodotti dalla combustione formano il fumo di colore scuro Le particelle liquide invece sono costituite essenzialmente da vapor d acqua proveniente dall umidit dei combustibili ma soprattutto dalla combustione dell idrogeno Al di sotto dei 100 C quando i fumi si raffreddano il vapor d acqua condensa dando luogo a fumo di colore bianco Figura 48 fumo bianco combustione di sterpaglia e fumo nero combustione di petrolio 78 TEGIA Taca OA Gees POLITECNICO DI MILANO 1 lr RS DOM MILANO ai agtaneni F Bil ui Facolt Ingegneria Edile Architettura Le principali propriet che caratterizzano i fumi sono il coefficiente di estinzione la densit ottica la visibilit e la sensibilit di rilevazione Coefficiente di estinzione della luce K Il principio fisico a cui si fa riferimento la legge di Bouger che lega l intensit della luce monocromatica incidente di lunghezza d onda A con l intensit della luce trasmessa attraverso il percorso ottico del fumo Ih A _ p KL A lo Il coefficiente di estinzione K pu essere espresso come il prodotto di un coefficiente di estinzione per unit di massa Kn che a sua volta dipende dalla distribuzione dimensionale e dalle propriet ottiche del fumo e
145. o di sicurezza antincendio di tali ambienti Il D M 09 05 2007 Direttive per l Attuazione dell Approccio Ingegneristico alla Sicurezza Antincendio illustra infatti il solo processo per la valutazione e progettazione nell ambito dell approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio ossia l iter procedurale da svolgere suddividendolo in due parti differenti ciascuna delle quali deve a sua volta essere approfondita con ulteriori strumenti ricercabili nel panorama internazionale Approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio I ae ee 4 PRIMA FASE Analisi preliminare 4 SECONDA FASE Analisi quantitativa 116 42 POLITECNICO DI MILANO ys Vip WG fs x i tue Facolt Ingegneria Edile Architettura 6 1 1 Analisi preliminare Nella fase preliminare devono essere formalizzati i passaggi che individuano le condizioni rappresentative del rischio al quale l attivit esposta in relazione agli obiettivi Deve quindi essere svolta la redazione degli scenari pi caratteristici e rappresentativi del rischio e stabiliti i livelli di prestazione a cui riferirsi in relazione agli obiettivi di sicurezza da perseguire DEFINIZIONE DEL PROGETTO IDENTIFICAZIONE DEGLI OBIETTIVI DI SICUREZZA IDENTIFICAZIONE DEI LIVELLI DI PRESTAZIONE NORMA INDIVIDUAZIONE DEGLI SCENARI DI INCENDIO A KR O N British Standards Individuate le caratteristiche principali del progetto si defin
146. o di un solvente in funzione della variazione della pressione in quanto questa ne cambia le caratteristiche chimico fisiche e la presenza di eventuali inerti la loro partecipazione pu cambiare le caratteristiche di infiammabilit di una sostanza in particolare ne abbassa il limite superiore e lascia invariato quello inferiore 66 GE POLITECNICO DI MILANO Sno Facolt Ingegneria Edile Architettura Si pu presentare anche la situazione in cui il limite superiore ed inferiore coincidono e perci l infiammabilit si ha solo per quelle concentrazioni fissate dai punti di coincidenza dei due limiti stessi 2 Temperatura di infiammabilit flash point la temperatura pi bassa alla quale il vapore sviluppato dal liquido forma con l aria una miscela che si infiamma sotto l azione di un innesco In sostanza il punto di infiammabilit la temperatura alla quale la tensione di vapore del solvente risulta uguale al limite inferiore di infiammabilit in aria Sostanze Temperatura di infiammabilit C Valori bassi della temperatura di infiammabilit indicano una maggiore pericolosit del combustibile e temperature inferiori ai 20 C indicano sostanze esplosive e temperature tra 21 C e 65 C indicano sostanze che esplodono solo se riscaldate e temperature superiori ai 65 C indicano i normali combustibili gasolio olio combustibile e lubrificanti 67 EA POLITECNICO DI MILANO Cato Fa
147. o l allarme di conseguenza importante che non vi siano ostacoli tra i due dispositivi Il vantaggio nell utilizzo di questo tipo di rilevatore duplice Innanzitutto d la possibilit di segnalare l incendio prima che i fumi raggiungano il soffitto potendo essere installato a quote intermedie e non solo a soffitto rilevando tempestivamente il processo in corso Il secondo vantaggio deducibile se si considera per esempio il caso in cui i fumi non raggiungano il soffitto per un insufficiente capacit di galleggiamento 47 ae POLITECNICO DI MILANO A ria Alg LI C ie i xo Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO Figura 31 differenza di installazione rilevatore puntiforme e lineare In questo caso l installazione di un rilevatore puntiforme non garantirebbe l avviso dell inizio dell incendio poich non sarebbe raggiunto dai fumi Se venisse invece installato un rilevatore lineare a quota intermedia il fascio infrarosso verrebbe interrotto e sarebbe prontamente segnalato l avvio dell incendio con l allarme La scelta di un impianto di rilevazione automatica idoneo trova quindi il suo utile impiego nel ridurre il tempo di intervento e consente di avviare un tempestivo sfollamento delle persone e sgombero dei beni di attivare sia un piano di intervento sia i sistemi di protezione contro l incendio Soppressione Per quanto riguarda i sistemi di soppressione manuali questi prevedono che
148. o valutare le conseguenze dovute ad un differente posizionamento della sorgente d incendio A livello analitico e sperimentale stato descritto il fenomeno nel capitolo 5 per comprenderne la dinamica e prevederne gli effetti Tuttavia solo grazie alla modellazione possibile valutare come negli ambienti studiati questo evento venga influenzato dall adozione di diverse strategie Si riporta nel seguito un esempio semplificato degli scenari che potrebbero essere ipotizzati per un ambiente come quelli oggetto di studio 127 CSC GEE POLITECNICO DI MILANO Sa Gin Facolt Ingegneria Edile Architettura Modello di riferimento Y I NIN DD DINT Scenario 1 Scenario 2 DI NINNIN dA lt lt 1A 1B 2A 2B Ventilazione Ventilazione Ventilazione Ventilazione naturale Forzata naturale Forzata 128 ATES 3 px OX i di RAC aa ITA 1 POLITECNICO DI MILANO IV SIAT ci Si Facolt Ingegneria Edile Architettura Interessante per questi ambienti la verifica delle conseguenze causate in un incendio in un ambiente confinato confrontate con quelle derivanti da un incendio avviatosi nell ambiente centrale In questo primo scenario per esempio si analizza il caso in cui il compartimento sia interessato da un incendio situato al centro del locale pi alto caratterizzato quindi da un dinamica di propagazione dei fumi e dei gas identificata con axysimmetric plume
149. olore giallo La temperatura massima viene raggiunta nella zona di reazione a contatto con l aria dove il consumo di ossigeno porta alla trasformazione del monossido di carbonio in carbonio Se per l aria non sufficiente ad ossidare completamente il carbonio si ha presenza pi o meno forte di ossido di carbonio prodotto tipico delle combustioni in atmosfera povera di ossigeno OH CO gt CO H H 0 gt 0H 0 H H 0 gt H OH Mescolati ai prodotti di reazione di carbonio e idrogeno si aggiungono di solito i prodotti di reazione dello zolfo presente in quasi tutti i combustibili gas inerti come l azoto gas derivanti dalla decomposizione termica di eventuali sostanze organiche ed infine incombusti e residui minerali Tutti questi prodotti insieme vengono chiamati fumi Per ottenere il massimo effetto termico dalla combustione di una sostanza necessario che essa sia completa In caso contrario si ha che in presenza di carenza di aria si forma monossido di carbonio anzich anidride carbonica e non tutto il calore possibile viene liberato durante il processo in presenza di eccesso di aria si sviluppa il massimo calore possibile ma si ottengono temperature inferiori in quanto il calore prodotto si distribuisce su una massa daria pi grande In generale si ha 1kK9combustibile Taria 1k Garia ue 1 T Taria Lk Qprodotti 59 ITER dj S ak Ar ae ae wa Ma MILANO ma tascnztot f wi NE
150. on il D M 04 05 1998 stato esplicitamente prescritto per le attivit soggette ai controlli di prevenzione incendi da parte dei Vigili del Fuoco l obbligo di una valutazione del rischio d incendio e l individuazione delle misure tecniche che si ritengono idonee a compensarlo attraverso individuazione dei pericoli e descrizione delle condizioni ambientali e valutazione qualitativa del rischio e compensazione del rischio e gestione dell emergenza Inoltre con il D M 10 03 1998 stato completato il quadro di informazione e di disposizioni in materia di prevenzione incendi prendendo in considerazione anche le attivit non soggette ai controlli dei Vigili del Fuoco e individuando gli elementi che devono essere presi in esame per la valutazione e classificazione del rischio di incendio nei luoghi di lavoro e identificazione dei pericoli e individuazione delle persone esposte al rischio e rimozione e o sostituzione dei pericoli d incendio e classificazione degli ambienti a rischio d incendio e valutazione dell adeguatezza delle misure adottate e redazione della parte documentale relativa alla valutazione effettuata Tale approccio di natura prescrittiva conservativo poich viene fissato il livello di sicurezza antincendio che si ritiene accettabile e che resta determinato dal puntuale rispetto della regola tecnica lasciando esigui margini di discrezionalit ai professionisti e la difficile adattabilit d
151. one del plume Infine vi un piccolo effetto sulla variazione di concentrazione dei prodotti della combustione 98 POLITECNICO DI MILANO 3 Facolt Ingegneria Edile Architettura 5 2 5 Ceiling jet Verificato che il plume possa raggiungere il soffitto lo sviluppo dell incendio procede creando uno strato di fumi e gas che si propaga attraverso moti orizzontali al di sotto di questo tale fenomeno viene definito come ceiling jet ceiling jet when jet reaches a wall it turns under the jet flows under to form the minimum smoke layer depth Figura 58 schematizzazione fenomeno del ceiling jet 99 i f 1a ga SR Li BAY 2 gt oa E POLITECNICO DI MILANO VA 4 Facolt Ingegneria Edile Architettura La colonna di fumi e gas generata dal plume raggiunge il soffitto e successivamente scorre radialmente sotto di questo inglobando e trascinando aria che lo raffredda e abbassa la sua velocit In incendi all interno degli edifici le condizioni appena descritte si verificano principalmente nelle fasi iniziali e la presenza di aperture a soffitto o laterali o sistemi di evacuazione forzata possono ritardare l accumulo di fumi e gas rilasciati La velocit e la temperatura di questi moti pu essere calcolata per esempio per poter valutare il tempo di attivazione dei rilevatori di fumo e degli erogatori sprinkler e per prevedere l entit dei sistemi di controllo ed e evacuazione dei fu
152. ontattato oppure molto vicino allora esso si sviluppa Innanzitutto si fa riferimento per semplicit a una fiamma piatta e si analizza il fenomeno attraverso le equazione di continuit per uno sviluppo laminare Per questo motivo vie Y conservazione di massa peroni sar Po ug Ag di in cui p la densit u la velocit del gas A la sezione trasversale dello sviluppo e M la massa che brucia per unit di volume v conservazione di energia dT d k d e AL pew _ dz R dz PY dz in cui k la conduttivit termica della miscela c la capacit termica T la temperatura alla distanza z Q il calore di reazione e R la parte reagente 70 42 POLITECNICO DI MILANO S ali n Eid wt 2 sce Facolt Ingegneria Edile Architettura v conservazione della specie atomica cio per una data sostanza chimica ci deve essere un equilibrio tra il suo tasso di produzione o rimozione in un dato elemento della fiamma e il suo trasporto per diffusione e convezione dn d Di a di v a dz dz 0 in cui D il coefficiente di diffusione e n la concentrazione In linea di principio le prime due equazioni possono essere risolte grazie la velocit di combustione la composizione e i profili di temperatura attraverso la fiamma ma questo possibile dopo un analisi dettagliata del meccanismo di reazione Ci evidenzia come lo studio della fase di crescita di un incendio sia strett
153. ore I fumi e il calore prodotti durante il processo di combustione possono essere rimossi dall ambiente sfruttando diverse strategie come precedentemente specificato la ventilazione influisce sull andamento dei flussi dei prodotti della combustione e viene descritto in seguito come queste strategie influenzano il fenomeno facendo riferimento alle due modalit di ventilazione naturale e meccanica Per valutare l efficacia dei sistema di evacuazione di fumo e calore necessario fare riferimento alle condizioni d incendio e alle caratteristiche geometriche che possono influenzare questo fenomeno L incendio all interno di un ambiente crea in breve tempo una stratificazione dell aria lo strato pi caldo con peso specifico pi basso si posiziona in alto mentre quello pi freddo e pesante in basso Il sistema crea a pavimento uno strato di aria libera al di sopra del quale galleggia lo strato di fumo e gas caldi che vengono convogliati all esterno spinti dalla stratificazione termica dei gas caldi L afflusso di aria esterna dal basso alimenta lo strato pi freddo con una separazione netta con lo strato caldo mantenendolo pulito La differenza di pressione fra i due strati spinge naturalmente all esterno gli effluenti attraverso gli evacuatori oppure si utilizza un sistema di estrazione meccanico che permette l evacuazione dei fumi dal compartimento a soffitto interessato dall incendio in modo indipendente dalla spinta g
154. otazione e altezza verticale lungo per quale il plume si estende Milke come riportato precedentemente ha eseguito degli studi confrontando il tasso di produzione di fumi di diversi ba cony spill plumes generati da incendi con rilascio termico per convenzione crescente 1000 kW 5000kW 10000kW Ha valutato anche la variazione del tasso in funzione dell altezza dell atrium space e della lunghezza dello spill edge Un altro confronto stato svolto sempre da Milke sull incremento della produzione di fumi dell axysimmetric plume e del balcony spill plume per un incendio tipo con una calore rilasciato per convezione pari a 5000 kW La produzione di fumi derivante dallo spill plume stata calcolata per diverse altezze del balcony e lunghezze dello spill edge balcony spill edge Figura 66 caratteristiche geometriche balcony spill plume 106 a5 POLITECNICO DI MILANO w i lan Facolt Ingegneria Edile Architettura 7 Balcony Spill Plumes H 3 m GD m E Vv _ 2 do Vv 2 gt 20 25 30 35 40 45 50 Clear height above balcony m 1000 kW L 5m 5000 kW L 5m 77710 000 kW L 5m 1000 kW L 10m 5000 kW L 10m 10 000 kW L 10m Figura 67 confronto produzione di fumo di diversi spill plumes Axisymmetric vs Balcony Spill Plumes Volumetric rate m s 25 30 35 40 45 50 Clear height m Axisymmetric BALC H 3m L 3m BALCH 5m L 3m BA
155. ove l ingresso coincide con il museo stesso o la Tate Gallery dove nel 1995 lo studio Herzog amp de Meuron ha convertito la Turbine Hall in un atrio di ingresso Figura 4 Turbine Hall Tate Gallery Londra 1995 A partire dagli anni 50 negli Stati Uniti d America e poco pi tardi in Europa una certa tipologia di edifici il museo ad esempio entra a far parte della sfera dell industria del turismo in cui prevale la logica del servizio sulla visita Il visitatore turista trascorre sempre pi tempo negli spazi comuni l ingresso si trasforma cos in piazza in cui una folla di persone si muove in una sorta di rito collettivo L P Puglisi La storia dell architettura 1905 2008 2013 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura SESE ZAIZ Figura 5 Great Court British Museum Londra 2000 Questo vale oggigiorno anche per i centri commerciali Precedenti illustri sono le gallerie commerciali della Belle Epoque come la Galleria Vittorio Emanuele Il a Milano Figura 6 Galleria Vittorio Emanuele II Milano 1877 Una vera e propria epoca d oro di questa tipologia quella legata alla nascita delle grandi Mall commerciali delle quali le gallerie rappresentano uno degli elementi costitutivi fondamentali Queste costituiscono degli spazi di raccolta che consentono una visuale attraverso i vari livelli dell edificio e attraverso gli altri spazi grazie alle pareti vetrate TEGIA s Che
156. pendentemente dalle aperture e dal tipo di incendio che sono considerati costanti i prodotti della combustione si propagano in modo differente e coinvolgono in maniera diversa i vari volumi Le condizioni pi pericolose nell ottica di considerare sempre la situazione peggiorativa si verificano quando l incendio avviene nelle room 1 e 3 come si vede nella figura sottostante i fumi coinvolgono in ciascun intervallo di tempo un volume di aria maggiore Per questa ragione viene escluso lo scenario della room 2 poich la sicurezza antincendio sar necessariamente garantita con un dimensionamento nelle altre due situazioni 1 2 ASTRA ERE POLITECNICO DI MILANO 3 7 Rial of i SI Facolt Ingegneria Edile Architettura Scenario con incendio ambiente 1 pam 173 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura L ambiente considerato adibito ad area espositiva e perci si pu valutare quali possano essere le possibili cause dell innesco e i materiali coinvolti per poter successivamente ipotizzare un valore di potenza termica totale rilasciata dall incendio plausibile per questo scenario Gli oggetti presenti che possono ipoteticamente costituire l innesco dell incendio sono per esempio le tende fonoassorbenti presenti a soffitto e i divisori o scaffali in legno verniciato o in materiale plastico Figura 97 MAGA danni alle tende Si analizzano le curve RHR di rilascio termico ottenute
157. plume fino ad annullare le forze di galleggiamento Figura 28 dispersione dei fumi a quota intermedia L ambiente oggetto di studio come gi specificato precedentemente quindi costituito da un unico volume caratterizzato da una maggiore estensione verticale piuttosto che in lunghezza e profondit per cui b lt lt h Spesso per questo spazio si relaziona con altri disposti su pi livelli perci necessario valutare le conseguenze sull andamento dei fumi nel caso in cui l incendio avvenga negli ambienti laterali Infatti la quantit di aria trascinata nel plume dipende anche dalla sua configurazione 42 POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Axisymmetric plume Con la tipologia axisymmetric plume si fa riferimento ad un incendio situato al centro del locale caratterizzato quindi da un plume lontano dalle pareti che richiama a se aria da tutti i lati trascinandola per tutta l altezza del locale fino a raggiungere l interfaccia tra lo stato caldo e freddo dei fumi Figura 29 axisymmetric plume Spill plume Con spill plume si intende un andamento dei prodotti della combustione che si propagano inizialmente in modo orizzontale per poi salire verso l alto una volta raggiunto il bordo di un aggetto o un apertura su uno spazio pi ampio E quindi il fenomeno che pi si adatta alla tipologia di ambiente oggetto di studio che verr analizzata per valutare gli effetti degli incendi deg
158. porto tra le velocit pari a 0 5 Esplicitando la velocit e il raggio del plume pu essere espressa come 2 1 3 J Po 1 3 Ment Qe i p 00 Dalla formula risulta che in questo caso Ment Msmoke Per questo tipo di incendi l aria trascinata dall ambiente interessata dal fenomeno secondaria rispetto al flusso di prodotti della combustione generati dal combustibile Stratificazione dei fumi Quando i fumi e i gas generati dal plume incontrano il soffitto o un ostacolo che ne blocca la risalita formano uno strato che aumenta di spessore mano a mano che la combustione continua e contemporaneamente si raffredda a causa del fenomeno di trascinamento dell aria ambiente Come tutti i fluidi il fumo si muove sotto l influsso di forze che si manifestano come gradienti di pressione e temperatura all interno del fluido Se come nel caso di ambienti di elevata altezza la temperatura dell ambiente aumenta all aumentare dell altezza e se la sorgente dell incendio non caratterizzata da potenze rilevanti allora la differenza poco significativa tra la temperatura del plume e quella ambiente che influenza le forze di galleggiamento pu portare il plume a cessare di crescere e potrebbe non raggiungere il soffitto poich perde la propria capacit di galleggiamento Deve quindi essere calcolata l altezza massima che pu raggiungere il plume all interno di ambienti caratterizzati da una stratificazione di tempe
159. potizza che sia descrivibile tramite i seguenti aspetti e le persone tenderanno ad evacuare verso l ambiente centrale e l affollamento complessivo sar elevato e l utenza occupa anche i piani pi alti e vi la possibilit di evacuare attraverso connettivi verticali di connessione tra i piani e la tipologia degli occupanti costituita nel peggiore dei casi da persone che non hanno familiarit con il sistema di vie d esodo e gli occupanti sono in stato di veglia dati da utilizzare per il calcolo del RSET in base al metodo che stabilisce la norma BS 7974 6 presuppongono la catalogazione dell ambiente in funzione delle caratteristiche degli occupanti e dell edificio Catecor Occupant Occupant Occupant Enclousures SE alertness familiarity density complexity focal point 124 GE POLITECNICO DI MILANO 9 gt BAY tiro Facolt Ingegneria Edile Architettura Per la determinazione del tempo di pre movement At devono anche essere ipotizzati i seguenti parametri Livello di efficacia del sistema di gestione della sicurezza the normal occupants staff or residents should be trained to a high level of fire safety management with good fire prevention and maintenance M1 alto l practice floor wardens a well developed emergency plan and regular drills l similar to level 1 but have a lower staff ratio and floor wardens may not M2 medio always be present There may be no independent audit
160. quelli di ventilazione meccanica in termini di costi dei dispositivi costi di progettazione costi di installazione e manutenzione 112 TEES GE POLITECNICO DI MILANO f be r SY ga s x hy ly N Ei Facolt Ingegneria Edile Architettura 5 4 2 Ventilazione meccanica Il sistema di estrazione forzata consiste invece nel posizionare dei ventilatori meccanici nel punto pi alto della copertura in modo tale che siano a contatto con lo strato di fumi caldo stratificatosi a soffitto Gli EFFC evacuatori forzati di fumo e calore allontanano fumi e gas caldi grazie alla depressione che creano in prossimit della bocca di presa e per l aiuto della pressione interna dovuta allo strato di gas caldi exhaust fan Figura 72 ventilazione meccanica La portata volumetrica di aspirazione in condizioni stazionarie calcolabile tramite la seguente espressione V Cyf z Pp dove V portata volumetrica in m s m portata massica kg s Pp densit dei fumi di estrazione kg m gt Cof 60 La portata massica d aria estratta in kg s descritta dalla relazione qui sotto 1 3 m Ca Qe 27 3 CagQe dove Qc frazione di calore generato per convezione KW zZ altezza dello strato libero dai fumi m 113 Q RS Lise wy 7 19 4 Slee AMET POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Cai 0 071 Cag 0 0018 La progetta
161. ramenti non sono dotati di alcun dispositivo automatico di apertura con rilevazione incendi Per quanto riguarda il locale a doppia altezza esso illuminato naturalmente grazie a finestre disposte sulla facciata sud ovest e a nord ovest la foto si riferisce alla ristrutturazione di quest ala avvenuta nel 2010 Si nota la presenza di lucernari che nello studio non vengono considerati dato che l evento incendio del 2013 richiede la necessit del rifacimento della copertura 167 ig gee POLITECNICO DI MILANO X ae Facolt Ingegneria Edile Architettura gt lt De m Z m Codice gt a i ros 16 16 roe fies 18 Fi2 0 8 1 65 1 32 F13 o8 1 65 1 32 F14 CIELE 1 32 08 08 Ea 08 Posizione Prospetto Sud Ovest F10 F11 F15 1 32 Prospetto Nord Ovest F16 1 32 F17 1 32 F18 1 32 repos is is reo fosis tse re oe 168 se Figura 94 MAGA aperture prospetto Sud Ovest Gli ambienti comunicanti con l ala nuova invece dispongono di finestre solo sulla facciata a nord ovest 168 VE Nes eee POLITECNICO DI MILANO ay Facolt Ingegneria Edile Architettura Figura 95 MAGA aperture prospetto Nord Ovest AMBIENTE 2 Posizione Code hi 1 Fs fos ies ERA Prospetto Nord Ovest AMBIENTE 3 Codice Posizione Prospetto Nord Ovest 169 TE Mm AR POLITECNICO DI MILANO eee Sey Facolta Ingegneria Edile Architettura 6
162. ratura che formulata da Heskested sulla base degli studi ed esperimenti svolti da Morton 1 8 3 8 T dT Zm 3 79 o FE g cp Oar 97 ae POLITECNICO DI MILANO ria A Alg XY VA gt j j i wo Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO In cui dT dz il gradiente di temperatura dell ambiente T p sono rispettivamente la temperatura e la densit dell aria in ambiente Sono state effettuate numerose sperimentazioni per valutare la variazione dei parametri che caratterizzano il plume lungo il proprio asse in presenza ed assenza di una stratificazione di temperature Figura 57 comportamento teorico dei parametri lungo l asse del plume e curva A aumento della temperatura e curva B variazione della velocit assiale e curva C variazione del raggio del plume e curva D variazione della concentrazione nel volume dei prodotti della combustione La variazione di questi fattori stata valutata rispetto al rapporto delle altezze massime raggiunte dal plume z zm nelle due condizioni Interpretando i grafici evidente come la velocit in condizioni stratificate diminuisce fino ad annullarsi per rapporti di z zm pari all unit La temperatura in condizioni stratificate invece ha un incremento negativo al di sotto del valore massimo che pu raggiungere in altezza Il raggio del p ume in condizioni stratificate cresce rapidamente e proporzionalmente con l estensi
163. re Protection Engineers NFPA 92B Handbook of Fire Protection Engineering Standard for Smoke Management System Section Four Chapter 13 in Malls Atria and Large Spaces Smoke Management in covered Malls and Atria 36 3 7 SERA one 5 Noa GET POLITECNICO DI MILANO j 1a ft a Sea A ve yy AS Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO Capitolo 3 Analisi qualitativa del fenomeno incendio 3 1 Caratteristiche dell incendio Come specificato nel capitolo precedente al contrario di quanto avviene per l approccio prescrittivo l applicazione dell approccio prestazionale prevede che venga condotta una descrizione qualitativa dell evoluzione dell incendio che individua gli eventi chiave che lo caratterizzano e che lo differenziano dagli altri incendi Lo studio di casi reali ed una consistente campagna di sperimentazione effettuata in vari paesi hanno permesso di giungere ad alcune schematizzazioni della meccanica dell incendio Una delle pi significative per gli scopi che qui interessano prende in considerazione un incendio la cui correlazione tra tempo di combustione e temperatura raggiunta dall ambiente schematizzata in maniera qualitativa e meramente indicativa nella figura che segue pre flashover post flashover Temperatura Flashover I I I I I I I I I I I I I I I I Ignizione Crescita Incendio Decadimento Tempo gener
164. re pari a 0 266 D indica la densit del flusso di persone mentre k il fattore di velocit che tiene conto delle caratteristiche del percorso come riportato nella tabella Componenti di esodo Corridoi rampe passaggi porte 190 254 1 00 172 279 165 305 165 330 L aumento della densit di persone rallenta la velocit del gruppo ma innalza il numero di persone che complessivamente si stanno muovendo e sulla base di questo aspetto si notato come al valore di densit pari a 1 9 persone per metro quadrato si ha l efficienza di flusso maggiore Di conseguenza il tempo di percorrenza totale previsto calcolabile come segue distanzacrizz distanzZavert Attrav velocit crizz Velocit vert Negli ambienti come quelli studiati verranno installati rilevatori di fumo lineari automatici poich pi adatti per la sorveglianza di locali alti e grandi volumi rispetto a quelli puntiformi Il tempo di rilevamento At e di allarme At da parte di questi sistemi viene dedotto dalla letteratura di circa 60 sec Le vedi capitolo 3 paragrafo 3 4 Strategie per il controllo dell incendio e dei fumi 126 42 POLITECNICO DI MILANO 9 gt AY Sme Facolt Ingegneria Edile Architettura Individuazione degli scenari d incendio Come previsto dall iter procedurale descritto in precedenza vengono definiti gli scenari di incendio intesi quali proiezioni dei possibili eventi di incendio Nel processo di in
165. reas Pi recentemente gli studi effettuati da Poreh M Entrainment by two dimensional spill plumes in malls and atria e quello di Thomas The spill plume in smoke control design entrambi pubblicati sul Fire Safety Journal nel 1998 hanno implementato gli strumenti per il calcolo dello spill plume in riferimento non solo alle mall ma agli atri in genere Nell anno successivo Morgan H P e altri presentarono un documento in cui veniva riportata la rassegna completa delle metodologie di calcolo elaborate fino a quel momento Design methodologies for smoke and heat exhaust ventilation In questo documento vengono riportati i limiti delle varie metodologie e quali sono pi idonee in funzione della tipologia dell incendio previsto La teoria di Morgan e Marshall viene proposta sia per affrontare gli scenari di incendio in cui previsto il fenomeno del i Journal of Fluid Mechanics Volume 11 Issue 03 November 1961 pp 353 368 Cambridge University Press 85 A POLITECNICO DI MILANO we Facolt Ingegneria Edile Architettura MILANO Mia tnt 5 2 balcony spill plume che dell adhered spill plume Per quanto riguarda il metodo di Thomas invece esso pu essere applicato per descrivere il balcony spill plume e non adhered spill plume L applicabilit di tali metodi presuppone il calcolo della posizione virtuale della sorgente attraverso il metodo di Poreh Milke J A nello studio riportato nell Handbook of Fire Protection Engeering d
166. relazioni che permettono di rappresentare l evoluzione dipendono da parametri diversi di cui non possibile dare conto in questa trattazione in modo adeguato Se si accetta l ipotesi di conservazione della densit del plume formulata da Heskestad si pu utilizzare una relazione sviluppata per plume pi potenti in cui la si G Heskested Fire plumes Flame Height and Air Entrainment in SFPA HandBook of Fire Protection Engineering Quincy Massachusetts National Fire Protection Association 2002 pp Section 2 Chapter 1 95 CMEC Sa OA Gees POLITECNICO DI MILANO 9 gt AY MILANO Maanas CA ATSR 9 7 x i Facolt Ingegneria Edile Architettura portata di massa e proporzionale in funzione della quota alla potenza termica istantanea attraverso Ee G Ment Qc in cui le unit di misura sono rispettivamente kg s e kW mentre J un coefficiente che varia con la densit dell aria e con il rapporto tra il calore di combustione ed il rapporto aria volatili Se si intende studiare la variazione della massa di aria con l altezza media della fiamma L si pu utilizzare la variazione lineare che emersa dalle sperimentazioni e che si riassume nella formula Ment Ment ZL L espressione completa e pi generale elaborata da Heskestad risulta essere la seguente 2 3 G Qc 1 g2 Cp Poo S i z Z 3 9 ps 1 3 1 3 7 pai Qc Z 2 1 p 00 Ment E
167. representing standard facilities with basic minimum fire safety M3 basso management There is no independent audit Livello di efficacia del sistema di allarme automatic detection throughout the building activating an immediate general alarm to occupants of all affected parts of the building automatic detection throughout the building providing a pre alarm to management or security with a manually activated general warning system sounding throughout affected occupied areas and a general alarm after a fixed delay if the pre alarm is not cancelled local automatic detection and alarm only near the location of the fire or no automatic detection with a manually activated general warning system sounding throughout all affected occupied areas First occupants Occupants distribution Atpre Ast Atpre 99th Scenario category and modifier M1 A1 A2 0 5 min 2 min M2 A1 A2 1 min 3 min M3 A1 A3 gt 15 min gt 15 min Per determinare il tempo di percorrenza dei percorsi At y necessario stabilire la velocit a cui procedono le persone in fase d esodo La norma stabilisce che per densit inferiori a 0 55 pers m la velocit di ogni individuo non influenzata dalla presenza di altri utenti mentre si utilizza la formula seguente per densit maggiori di 0 55 pers m 125 CMEC et 4 ES i Cae ST a gt POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura v aD dove a assume un valo
168. ria E ENFC E EFFC posizione focolare room 1 caratteristiche focolare RHRmax 5 MW strategie ENFC in copertura Caratteristiche ENFC altezza dell ambiente h 8 5m altezza minima libera dal fumo y 6 5m altezza massima dello strato di fumo z 2m gruppo di dimensionamento GD 3 superficie utile Aout 7 92 m superficie utile Aout 6 16 m superficie geometrica Aout 9 48 m tempo di apertura superficie utile Aour 1 76 m tempo di apertura superficie di afflusso An 11 88 m coefficiente di riduzione C 0 65 197 fa POLITECNICO DI MILANO ee Facolta Ingegneria Edile Architettura Altezza Layer m ee ee ee el Tempo s E 5 v N L gt Tempo s Temperatura Upper Layer C Tempo s 198 POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura Temperatura Lower Layer C Tempo s a o E 3 x e 2 E v e Cc Vv E amp D D Tempo s 199 GEER POLITECNICO DI MILANO SES Facolta Ingegneria Edile Architettura Si pu osservare come i requisiti antincendio siano rispettati e si procede come nei casi precedenti al dimensionamento del sistema Dati evacuatore marca Bovema modello Essertop superficie utile FAB o singolo elemento unit Tv superficie 3 geometrica singolo Aunia 1 18 m elemento superficie utile A 7 9 m richiesta superficie utile totale superficie
169. rriere di vetro senza particolari requisiti per resistere ad alte temperature Soppressione I sistemi di soppressione si differenziano in due categorie manuali e automatici Nella prima si prevede che alcune azioni siano prese dagli occupanti dell edificio dalle squadre di addetti antincendio dai vigili del fuoco sistemi automatici invece per loro natura non richiedono intervento da parte dell uomo Quelli maggiormente installati sono quelli automatici e sono influenzati dal tempo di attivazione del sistema che dipende dalle caratteristiche del progetto in particolare dal suo grado stesso di affidabilit Possono essere sfruttati in due modi differenti da una parte per il semplice controllo dell incendio oppure per la completa estinzione Quest ultima condizione resa possibile se l incendio che si sviluppa non raggiunge le condizioni di flashover e quindi di incendio generalizzato perci la categoria degli ambienti analizzata rientra in questa particolare situazione Figura 36 impianto splinker di soppressione E utile sottolineare come l altezza degli spazi pu influenzare la progettazione di questi sistemi essi infatti non devono essere posizionati a soffitti in quanto la distanza dal focolare potrebbe renderli inefficaci o ridurre comunque l efficienza Infine per quanto riguarda la scelta del tipo di sistema e quindi del materiale di spegnimento essa legata alla destinazione d uso 53 42 POLITECNIC
170. sivamente si riportano le motivazioni che giustificano l interesse per l analisi del rischio incendio di questi ambienti supportate dalla descrizione di eventi significativi verificatisi in passato e dal quadro legislativo italiano ed internazionale Nell ambito del quadro legislativo si sottolinea la mancanza nel panorama italiano di strumenti esaustivi per un analisi approfondita della sicurezza antincendio la necessit di un approccio di tipo prestazionale e l esistenza di normative e linee guida straniere pi idonee Il fenomeno incendio viene quindi analizzato da un punto di vista qualitativo specificando quali siano gli aspetti peculiari da prendere in considerazione per la progettazione antincendio dall importanza della comprensione della dinamica di propagazione dei fumi necessaria per garantire la sicurezza delle persone alla definizione delle strategie per il controllo dell incendio e dei fumi che pi si adattano a questi volumi In seguito l analisi viene condotta da un punto di vista ingegneristico individuando i modelli di calcolo analitici che descrivono il processo di produzione e propagazione dei fumi con l obiettivo di comprendere la dinamica del fenomeno e le criticit Infine si studia un caso reale in cui si applica l approccio prestazionale per ottimizzare il sistema di evacuazione il tutto supportato di un modello di calcolo numerico di simulazione a zone rE Mm EA SR Neg AAE hra MILANO POLITE
171. solo dalla dimensione delle aperture e dalle caratteristiche dei fumi prodotti ma anche dalla presenza e posizione di eventuali barriere downstand e dalle caratteristiche del bordo spill edge Inoltre possibile stabilire se i fumi aderiranno alle pareti sopra l angolo Adhered spill plume o si discosteranno da esse Balcony spill plume e se il flusso prima di entrare nell ambiente pi elevato viene incanalato attraverso ulteriori aggetti channeled oppure libero di immettersi unchanneled Per quanto riguarda i sistemi di gestione e controllo dei prodotti della combustione in questo ambiente consistono in aperture a parete o a soffitto o sistemi forzati di evacuazione di fumo e calore La severit e la capacit di controllare l incendio che si sviluppa dipende dalla loro quantit e posizione Con la stessa procedura utilizzata per determinare le aperture tra i locali possibile posizionare le aperture all interno delle pareti orizzontali definire altezza larghezza la superficie di appartenenza l offset dall origine e altre caratteristiche come il tempo di apertura e il coefficiente di scambio In questo caso la tipologia quella Standard poich collegano l ambiente interno con l esterno 136 PIT ZESA POLITECNICO DI MILANO A 7 TEA i SI Facolt Ingegneria Edile Architettura Connecting room 1 face Front n to room outside w Description Vent Type Vent Width m 10 distributi
172. sponibile per la fuga da un ambiente nel quale siano penetrati e generati i prodotti della combustione necessario valutare l effetto dei gas asfissianti e di quelli irritanti In questa analisi pu essere escluso tra i parametri identificativi degli obiettivi di sicurezza il livello di concentrazione che le specie tossiche raggiungono durante l incendio per fare ci cautelativo prescrivere che una persona non possa essere esposta neanche per brevissimi intervalli di tempo all azione del fumo e dei gas di combustione imponendo di conseguenza un altezza libera da questi di 2 metri nelle vie di esodo per un tempo sufficiente all evacuazione degli utenti dall ambiente altezza strato libero dai fumi sopra il Figura 74 altezza limite dello strato libero dai fumi Data la possibilit che sia presente l utenza anche a quote superiori in ambienti non separati da quello centrale questo parametro deve tener conto del numero di piani e dell altezza d interpiano Stabilita questa altezza pari a h e z l altezza dello strato libero dai fumi risulta altezza strato libero dai fumi al piano terra 2m h altezza strato libero dai fumi al primo piano altezza strato libero dai fumi al secondo piano 120 Ss 2 POLITECNICO DI MILANO ddr 3 eg Sine Facolt Ingegneria Edile Architettura Figura 75 altezza strato libero dai fumi a piu livelli 2 Temperatura Per quanto riguarda livelli di temperatura il m
173. sposto a temperature ridotte 201 ENE AEA POLITECNICO DI MILANO s ia y Sa Facolta Ingegneria Edile Architettura Q elemento sottotrave Tsoos 85 4 C La soluzione con queste caratteristiche del sistema di evacuazione naturale risulta ottimale e verificata quindi una possibile scelta da parte del progettista Nonostante ci nel caso in cui vi siano vincoli o condizione per cui l installazione di questo sistema non sia possibile si analizza come caso alternativo quello di un sistema forzato Anche in questo caso si parte da valori di normativa come effettuato precedentemente O Afflusso d aria mM ENFC E EFFC caratteristiche focolare RHRmax 5 MW 202 EEA SR 4 2 POLITECNICO DI MILANO vio Facolt Ingegneria Edile Architettura di Caratteristiche EFFC portata di estrazione Pour 35 65 m s portata di estrazione Pour 10 18 m s tempo di apertura T 60s superficie di afflusso An 30 55 m coefficiente di riduzione C 0 65 Altezza Layer m Tempo s 203 REER POLITECNICO DI MILANO 0 Facolt Ingegneria Edile Architettura Visibilit a 2 metri m Tempo s Cm O Leni pa v gt l A Q x 5 x Q Qa E o p Tempo s Temperatura Lower Layer C Tempo s 204 2 POLITECNICO DI MILANO ln ARALI yS Facolt Ingegneria Edile Architettura yO Irraggiamento
174. superfici di ventilazione per garantire i requisiti essenziali di comfort termo igrometrico importante specificare che il regime di combustione dipende in minima parte dalla quantit di aria affluita nell ambiente dalle aperture poich in esso vi gi una quantit di ossigeno sufficiente per sostenere efficacemente la combustione La fase di crescita dell incendio pu essere descritta da un incremento della potenza termica proporzionale ad un intervallo di tempo RHR x t to kW in cui x una costante di crescita in kJ s tanto maggiore quanto piu facilmente un materiale si lascia coinvolgere nell incendio e contribuisce ad aumentare la velocit di combustione mentre t indica il tempo in secondi dall ignizione e t quello dell ignizione Tempo effettivo di ignizione Tempo s Figura 46 grafico RHR della fase di crescita Negli ambienti in cui presente un grande quantitativo di aria la velocit di combustione e quindi il valore di RHR aumentano nel tempo fino a raggiungere il flashover dopo il quale l incendio pienamente sviluppato e la potenza assume valore massimo In contrapposizione per la velocit con cui viene raggiunto il flashover diminuisce all aumentare delle dimensioni del locale 19 ESA POLITECNICO DI MILANO Le ils ios Facolt Ingegneria Edile Architettura Risulta necessario sottolineare come negli ambienti in oggetto e molto difficile arrivare al flashover e al
175. t ti t Il gruppo di dimensionamento che pi si avvicina alle condizioni incendio ipotizzate Parametro Unit di Gruppo di dimensionamento me LS cl E II N Potenza termica totale Pw im eon oon a 24 000 Potenza convettiva 1200 2 400 4 800 9 600 19 200 t min Gruppo di dimensionamento GD Vedere punto 6 6 2 Velocit di propagazione dell incendio gt 20 5 55 5 In funzione di questo dato dell altezza del locale e dell altezza libera da fumo viene determinata la SUT esempio per un altezza del locale di 12 metri 139 TET 4 2 POLITECNICO DI MILANO a n a HAND y7 core Facolta Ingegneria Edile Architettura Altezza del locale Altezza dello strato di Altezza dello strato SUT m fumo m libero da fumo m m Gruppo di dimensionamento ce e E__ve eae ae eae A A LUJ yJ o JAS CA se aa ss i SSR AR HE La normativa interessandosi maggiormente all estensione del compartimento longitudinalmente e non verticalmente fornisce dati fino ad un altezza del locale di 12 metri ma per quelli pi elevati consiglia al progettista di utilizzare i valori relativi ai locali alti 12 metri considerando ogni volta l altezza dello strato libero da fumo Per quanto riguarda l aperture di afflusso SCT la sua superficie viene definita in riferimento a quella di apertura SUT attraverso un coefficiente correttivo SCT Re 15 S SUT Inoltre la sezione di passaggio d aria dev
176. termico kW mq Tempo s 205 E ps F AN i BRAT f Jei VEC yO w i v w MILANO 4 RS MATA ee ig Wii gt POLITECNICO DI MILANO Facolta Ingegneria Edile Architettura parametri sono verificati rispetto alla situazione precedente in cui il sistema non riusciva a garantire la sicurezza Si assumono quindi questi valori come utilizzabili per il dimensionamento del sistema riferimento ad una specifica tecnologia Dati evacuatore marca Bovema modello EFFC assiale per parate Portata di estrazione Pe e singolo elemento unit fs ortata di estrazione ortata di estrazione totale Pour 55 79 m s Rispetto ai valori ottenuti dal calcolo normativo sull intero corpo di fabbrica separando l ambiente 3 e prevedendo un numero ridotto di evacuatori forzati i requisiti richiesti vengono mantenuti Nonostante questo necessario prevedere pi serramenti dotati di dispositivo automatico di apertura che permettano un corretto funzionamento del sistema
177. to e permettere al personale di soccorso di compiere le operazioni di salvataggio in sicurezza e localizzare pi facilmente la sorgente dell incendio L incolumit delle persone prioritaria rispetto alla protezione dei beni e l analisi deve essere focalizzata sulla loro protezione fino al completo allontanamento dall ambiente Questo dovuto al fatto che gli ambienti studiati sono caratterizzati dalla presenza di un rilevante numero di occupanti che non hanno familiarit con i percorsi e il sistema di vie d uscita 118 42 POLITECNICO DI MILANO Xi Facolt Ingegneria Edile Architettura Le considerazioni appena espresse relative agli obiettivi servono come basi per i capisaldi di riferimento rispetto ai quali possibile prevedere il comportamento al fuoco dell ambiente progettato e pertanto per soddisfare a livello progettuale questi obiettivi necessario che siano quantificati in termini ingegneristici di sicurezza antincendio attraverso criteri prestazionali specifici Identificazione dei livelli di prestazione livelli prestazionali sono valori di soglia intervalli di valori di soglia o distribuzioni che sono usate per sviluppare e valutare i progetti essi in generale possono essere temperature dei materiali dei gas concentrazioni dei fumi o livelli di visibilit accettabile flussi di calore radiante ecc Non agevole definire questi valori poich le risposte degli esseri umani in termini di
178. to di numerosi aspetti come il comportamento umano il tipo e dimensione dell edificio la geometria dell ambiente ecc 123 CMEC gt DI GEE DO SOA POLITECNICO DI MILANO we Facolt Ingegneria Edile Architettura trser taet Ata Afore Attrav Se si valuta un ambiente di altezza elevata che ha per esempio la funzione di atrio di ingresso o di ambiente libero su cui si affacciano pi attivit le tempistiche saranno dedotte attraverso una logica diversa rispetto ad ambienti di altra natura Se infatti l utenza non ha familiarit con l edificio pi probabile che questa utilizzi per allontanarsi in caso di incendio il percorso utilizzato per l ingresso o si diriga comunque verso questa tipologia di ambienti pi ampi e spaziosi La densit di persone potrebbe quindi aumentare influenzando negativamente la velocit d esodo ed un ulteriore elemento da valutare sarebbe che la presenza di altre persone di solito pu avere un effetto di inibizione sull avvio dell esodo quando gli indizi sono incerti anche se aumenta la possibilit che l allarme sia avvertito Di conseguenza queste considerazioni dimostrano come la tipologia di popolazione ospitata all interno dell ambiente influenza il comportamento la risposta nei confronti dell incendio e i tempi d esodo L utenza quindi essendo l ambiente studiato riconducibile ad attivit come centri commerciali uffici musei esposizioni ecc si i
179. tori tra cui la dispersione il coefficiente di assorbimento del fumo l illuminazione della stanza il tipo di segnale di emissione o di riflessione e la lunghezza d onda della luce stessa Inoltre essa dipende anche dall acuit visiva dell individuo e se i suoi occhi sono abituati al buio Tuttavia vi una relativa correlazione tra la visibilit e il coefficiente di estinzione la visibilit dei segnali di luce emessa da due a quattro volte maggiore rispetto a quelli di luce riflessa I D S 0 2 0 3 0 5 0 7 Extinction coefficient K m Figura 49 relazione visibilit e coefficiente di estinzione per segnali di luce emessi e riflessi 80 AEEA POLITECNICO DI MILANO RCE i j sce Facolt Ingegneria Edile Architettura 7 yO Sensibilita di rilevazione Oltre alla loro utilita per la stima della visibilita le misurazione del coefficiente di estinzione della luce vengono utilizzate per la caratterizzazione delle prestazioni dei rilevatori di fumo Infatti la potenza elettrica P di un rilevatore di tipo foto disperdente o a ionizzazione pu essere rappresentata come prodotto tra la distribuzione dimensionale e la risposta del rilevatore R d Cm a D EL se T 5 a a ak Oo Diameter um Figura 50 relazione tra risposta del rilevatore di fumo e il diametro delle particelle 81 422 POLITECNICO DI MILANO Xii Facolt Ingegneria Edile Architettura Dal grafic
180. tre che ad un nuovo approccio metodologico pi adeguato al progresso tecnologico in atto Nonostante tutti questi vantaggi nel panorama italiano per non presente un documento specifico che descriva l apparato analitico e le formulazioni matematiche per l applicazione del FSE Per questo motivo necessario ricercare tali strumenti in ambito internazionale 34 xen USE e NT 7 3 Y 2a its pets Slim VAS 42 POLITECNICO DI MILANO ty MILANO a a cen Facolta Ingegneria Edile Architettura Contesto internazionale In sede di normazione volontaria internazionale l International Standard Organization ISO a cui aderisce anche l Ente Nazionale Italiano di Unificazione UNI ha codificato questo approccio verso la protezione degli ambienti dall incendio tramite l ingegneria antincendio come Fire Protection Engineering In particolare stato emanato nel 1999 il rapporto tecnico ISO TR 13387 Fire Safety Engineering che illustra gli aspetti peculiari di tale approccio e Part 1 Application of fire performance concepts to design objectives e Part 2 Design fire scenarios and design fires e Part 3 Assessment and verification of mathematical fire models e Part 4 Initiation and development of fire and generation of fire effluents e Part 5 Movement of fire effluents e Part 6 Structural response and fire spread beyond the enclosure of origin e Part 7 Detection activation and suppression
181. tre parti il documento non introduce alcuno strumento innovativo per l analisi di questi ambienti ma unifica le norme prescrittive presenti fino ad oggi in materia antincendio data la difficile interpretazione delle informazioni e la distribuzione in un gran numero di strumenti legislativi quali decreti e circolari Invece nella quarta parte introduce metodologie di progettazione antincendio basate sul metodo prestazionale rendendo ancora pi lecito un approccio che si adatta facilmente allo studio di ambienti non convenzionali e caratterizzati da problematiche che necessitano di uno studio approfondito Il documento permette al progettista di definire soluzione idonee al raggiungimento degli obiettivi antincendio tramite un analisi quantitativa realizzabile attraverso la metodologia di progettazione FSE ossia l ingegneria della sicurezza antincendio Vengono descritte anche le fasi di cui si compone tale metodologia proponendo e rendendo lecito l uso di modelli di calcolo per descrivere il fenomeno dell incendio In quest ottica sar il progettista ad interpretare le condizioni migliori per poter rispondere alle esigenze del singolo utente assicurando soluzioni specifiche in grado di fornire un elevato grado di sicurezza antincendio Con questo nuovo testo unico la nuova norma di prevenzione incendi che verr approvata porter anche alla riduzione degli oneri di prevenzione incendi e all ammodernamento dei principi regolatori ol
182. ttura della fiamma 88 ES TECHIE 4 ic Ma GEE S Nea Q POLITECNICO DI MILANO Sah gt IS i i i ce Facolt Ingegneria Edile Architettura Nel grafico seguente viene descritto tale fenomeno esso infatti mostra sull asse delle ordinate la variazione di intermittenza della fiamma e sull asse delle ascisse la distanza z sopra la sorgente L intermittenza decresce all aumentare della profondit fino a raggiungere in taluni casi valori nulli Inoltre viene definita un altezza media L ossia la distanza sopra la sorgente alla quale l intermittenza raggiunge valori di 0 5 che risulta essere una quantit di riferimento particolarmente importante poich indicativa del livello in cui le reazioni di combustione sono complete e il plume pu essere considerato inerte o z arbitrary units Figura 53 grafico dell intermittenza della fiamma L altezza media visibile della fiamma nel caso in cui il focolaio dell incendio si trovi al centro dell ambiente ed il suo andamento non sia influenzato dalla presenza di pareti nelle vicinanze funzione del seguente rapporto adimensionale i Q _ b Poo Too Cy g2 D2 dove Q quantit di calore rilasciata kW p densit dell aria ambiente g cm Cp calore specifico dell aria a pressione costante J kgK T temperatura dell aria dell ambiente K g accelerazione di gravit m s D diametro
183. unit di superficie del pavimento interessata dall incendio RHR in kW m e che si ipotizza rimanga costante durante la combustione RHR RHR Aine kW I valori di RHR riportati nella tabella che segue sono quelli raggiunti nella fase di incendio pienamente sviluppato durante prove sperimentali in aria libera Destinazione d uso RHR kW m ospedali alberghi scuole e appartamenti attivita commerciali biblioteche cinema e teatri Destinazione d uso RHR kW m 11 a POLITECNICO DI MILANO Ss ty if gi 5 a Sx Facolt Ingegneria Edile Architettura dd SA A x rd ll La crescita nel tempo di quest ultima potenza sara limitata come gia descritto precedentemente da un valore di RHR max RHRmax RHR A kW dove A rappresenta l intera area del pavimento del locale nel caso che il materiale combustibile sia in esso uniformemente distribuito 4 5 Produzione fumi L emissione di fumo rappresenta un equilibrio tra il processo di crescita nella porzione di fiamma ricca di combustibile e il processo di esaurimento dell ossigeno I fumi sono formati da piccolissime particelle solide aerosol liquide nebbie o vapori condensati disperse nei gas prodotti durante la combustione Gli aerosol del fumo variano ampliamente in aspetto e come struttura dal colore chiaro quando la combustione avviene senza fiamma e senza pirolisi del combustibile al nero della fuliggine e del compost
184. ve inoltre tale che questa situazione si verifichi nella realt poich il setto pu comportarsi come una vera e propria barriera al fumo Da queste considerazioni si cerca di ottimizzare il sistema di evacuatori naturali sfruttando la possibilit di effettuare diverse prove grazie al software Il rapporto di 1 5 tra la dimensione della superficie degli evacuatori e quella delle aperture di afflusso viene mantenuto costante e l iterazione viene svolta a partire dai valori di normativa fino ad individuare dimensioni del sistema in grado di rispondere ai requisiti richiesti L ottimizzazione del sistema ha portato ad una riduzione non solo della superficie destinata all evacuazione ma anche di quella di immissione Per un corretto funzionamento dell impianto fondamentale prevedere delle aperture di afflusso con dimensioni e numero tale da garantire l effetto camino di questo sistema di ventilazione naturale E di particolare importanza la scelta della posizione di queste aperture le quali devono essere ubicate possibilmente nella parte pi bassa dell edificio e comunque totalmente al di sotto dello strato di fumo e distribuite in modo omogeneo sul perimetro Per questo motivo si deciso di chiudere le aperture di afflusso a partire da quelle posizionate a quote pi elevate 196 422 POLITECNICO DI MILANO dx net ai SRS ME i i i tiro Facolt Ingegneria Edile Architettura es room 1 O Afflusso d a
185. venzione incendi e della protezione civile pp 54 68 2013 L N Stefano Marsella L ingegneria della sicurezza antincendio e il processo prestazionale EPC Libri 2010 Tronconi centri commerciali Progetti architettonici investimenti e modelli gestionali Dogana Maggioli Editore 2010 P Coleman Shopping environments evolution planning and design Architectural Press 2006 G Eugeni e G Paparelli Calcoli pratici di prevenzione incendi manuale tecnico pratico per i tecnici della prevenzione e protezione antincendi Perugua Editrice Rodana 1996 C R Mauro Marchini Progettare la sicurezza in caso di incendio Roma EPC Libri 2008 E Lazzarotto Prevenzione incendi manuale tecnico di progettazione valutazione dei rischi e intervento Napoli Sistemi Editoriali 2004 M Colombo Maestri dell Architettura Santiago Calatrava San Giovanni Lupatoto VR Hachette 2009 pp 42 45 M Colombo Maestri dell Archiettura Frank Lloyd Wright San Giovanni Lupatoto VR Hachette 2009 pp 56 67 R Harrison Smoke control in Atrium Building A Study of the Thermal Spill Plume Christchurch New Zealand University of Canterbury 2004 http www bovema it sistemi di evacuazione naturale di fumo e calore componenti enfc Online NFPA 92B standard for Smoke Management Systems in Malls Atria and Large Areas Quincy National Fire Protection Association 2009 212 42 POLITECNICO DI MILANO er
186. zione Come specificato precedentemente gli obiettivi primari in termini di sicurezza antincendio per gli ambienti pluripiano che si affacciano su un unico ambiente centrale sono evitare la propagazione dei fumi verso i vari piani dell edificio e fornire le condizioni necessarie a lasciare le vie di fuga libere dai fumi Tale scopo pu essere raggiunto con l installazione di un sistema di controllo dei fumi con l ausilio di evacuatori di fumo e calore EFC a funzionamento naturale o con l utilizzo di estrattori meccanici Questo approccio permette l evacuazione del fumo e dello strato caldo della zona pi alta dell ambiente con la conseguente creazione di uno strato libero dai fumi sopra il pavimento e per essere efficace necessario che lo strato caldo di fumi sia caratterizzato da temperature sufficientemente alte da raggiungere il soffitto Tali Sistemi di Evacuazione di Fumo e Calore SEFC possono essere di tipo naturale ENFC che sfruttano la tendenza dei fumi caldi a spostarsi verso l alto o ad azionamento meccanico EFFC Figura 32 sistemi di ventilazione meccanica e naturale Questi dispositivi sfruttano la tendenza dei prodotti della combustioni a formare uno strato galleggiante pi caldo a soffitto che viene asportato verso l esterno tramite 49 JAA POLITECNICO DI MILANO N T 47 1 gi a Facolt Ingegneria Edile Architettura aperture o ventilatori meccanici Lo strato caldo viene evacuato f
187. zione di un sistema di estrazione di fumi e calore meccanico non consiste solo nel calcolo della portata volumica di aspirazione ma anche nella determinare il numero di dispositivi da installare E provato infatti che l installazione di un solo dispositivo pu costringerlo a lavorare ad alti livelli di efficienza provocando il fenomeno del Plug Holing exhaust fan AN Plug Holing of air into smoke exhaust Figura 73 Plug Holing Di conseguenza necessario verificare il valore massimo di portata massica che pu essere estratto da ogni singolo ventilatore evitando quindi che aria pulita interferisca con l estrazione dei fumi 1 2 1 2 Ts To To Mmax oni fa T 7 dove d profondit strato di fumo sotto il lato inferiore dell evacuatore m fattore dipendente dalla posizione dell evacuatore Coni 3 13 114 115 CS Mm SEC SC AME gf a afro POLITECNICO DI MILANO Facolt Ingegneria Edile Architettura Capitolo 6 Modellazione 6 1 Approccio procedurale Per l applicazione dell approccio prestazionale e quindi del Fire Safety Engineering agli ambienti ivi studiati stato necessario stabilire a quali strumenti normativi e non fare riferimento Come gi descritto nel capitolo 2 a livello nazionale non presente un documento che riporti compiutamente i parametri analitici che risultano necessari per eseguire in modo dettagliato la valutazione del livell
188. zzino e l insediamento suburbano Con l avvento di ideali di uguaglianza e democrazia che coinvolgono nuovi strati sociali della popolazione rispondendo ad una serie di aspirazioni e ideologie proprie di una nuova classe emergente la borghesia capitalistica si sente la necessit di usufruire di luoghi simbolo di aggregazione sociale i teatri le Esposizioni Universali i grandi magazzini le gallerie coperte e i musei Architetture come il Crystal Palace divengono luoghi di consumo collettivo del tempo libero e il visitatore inserito in un ampia teatrale e quasi disarmante aula unica che funge s da punto modale di distribuzione e orientamento dei servizi e delle sale ma al contempo offre un punto di vista grandissimo e impressionante dell edificio JAA POLITECNICO DI MILANO SIR TEH Sa Facolta Ingegneria Edile Architettura lt lt Ss NEAT SS lt 2 Sows SoS AAY Wa ae aan rs Se PEE AR Bere BI i se i y oe ig f i i Le Co PLL Peri ile gt 5 E hi r fr na a kT il i bee caffe 4 ss SEA dani SS Figura 3 Crystal Palace Londra 1851 In et moderna piu il visitatore utente assume la forma di consumatore dei luoghi di aggregazione piu lo spazio d ingresso si trasforma in un bacino autonomo e scorporato dalle altre funzioni L estremizzazione di questa tendenza progettuale si ha ad esempio nel Salomon Guggenheim Museum di New York 1946 d

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