Fire Safety Engineering: le 15 ragioni per passare all’approccio FSE | Ingegneri.info

Fire Safety Engineering: le 15 ragioni per passare all’approccio FSE

Flessibilità, risparmio economico, rappresentazione grafica a un altro livello. Non una ma quindici ragioni perché la FSE è il domani della progettazione antincendio

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Sono tanti i nomi che le si attribuiscono ed altrettante le possibili applicazioni. Che sia chiamata Ingegneria Antincendio o Metodo Prestazionale oppure Approccio Ingegneristico o ancora Performance-based Design, comunque si tratta della Fire Safety Engineering. Ma cos’è?
Inizialmente applicata solo per risolvere le “missioni impossibili” legate a deroghe difficili e progetti complessi, la Fire Safety Engineering (indicata spesso con l’acronimo FSE) si sta progressivamente affermando in Italia, anche grazie ai recenti sviluppi normativi ed alla commercializzazione di software ad essa dedicati e sempre più potenti e affidabili.
Semplicemente si tratta di una branca della progettazione ingegneristica, applicata alle tematiche della sicurezza antincendio. Alla pari delle strutture e dei sistemi impiantistici, anche il fenomeno dell’incendio può essere analizzato in termini scientifici e non più esclusivamente di conformità normativa. E’ proprio questo il passaggio saliente: dal momento in cui anche nel nostro Paese è stata consentita l’analisi prestazionale dalle prime norme ufficiali (D.M. 9 maggio 2007) e ne è stata regolamentata l’applicazione in termini parametrici e procedurali, è iniziata, lentamente, una progressiva affermazione di questo nuovo metodo progettuale.

Sicuramente la pubblicazione del D.M. 3 agosto 2015, ovvero il cosiddetto Codice di Prevenzione incendi, e delle successive Regole Tecniche Verticali a sua integrazione, hanno notevolmente ampliato il ventaglio delle applicazioni possibili della F.S.E. Infatti tale metodo può venir applicato per:
• Dimostrare l’efficacia delle strategie antincendio in deroga alle soluzioni prescrittive;
• Analizzare il livello di sicurezza equivalente delle soluzioni alternative;
• Quantificare le prestazioni delle misure corrispondenti alle soluzioni conformi (prescrittive) del Codice.
Considerato che ogni strategia antincendio oramai è classificabile solo come soluzioni conformi, alternative o in deroga, è evidente che l’ambito virtuale di applicazione della F.S.E. è totale.
Di contro, siccome un progetto sviluppato con la F.S.E. risulterà notevolmente più costoso di un progetto antincendio tradizionale, è opportuno adottare questo approccio solo in determinate condizioni, ovvero i casi in cui:
• il Comando VV.F. richiede di approfondire determinati aspetti del progetto;
• le caratteristiche peculiari della costruzione non permettono l’integrale osservanza delle norme vigenti oppure risultano al di fuori dell’ambito di applicazione delle stesse;
• le soluzioni alternative o in deroga garantiscono elevati risparmi economici al titolare o al costruttore, a parità di sicurezza antincendio.

La F.S.E. è uno strumento potente ma richiede un alto livello di competenza sia al progettista che ai funzionari VVF, tempi di elaborazione più lunghi, uso di software costosi, integrazione tra diverse discipline specialistiche e coordinamento del team di progettazione, maggiore approfondimento dei vari aspetti che possono essere connessi a quello in esame (nella F.S.E. tutti gli aspetti della sicurezza antincendio sono connessi tra di loro e pertanto è necessario che il progettista antincendio abbia a disposizione tutte le informazioni utili da parte del committente e degli altri membri del team).

In questo articolo esaminiamo le 15 ragioni per cui si ritiene conveniente l’applicazione della Fire Safety Engineering. Tuttavia, per confrontarsi direttamente con la progettazione antincendio realizzata con l’approccio Fire Safety Engineering, è stato pubblicato “Antincendio. Casi pratici di progettazione”. Si tratta di un volume definitivo, aggiornato con le ultime Regole Tecniche Verticali, che attraverso numerose tabelle, immagini e rappresentazioni grafiche fornisce al progettista tutto ciò che è necessario sapere per realizzare praticamente un progetto antincendio. Clicca sul box per scoprire di più.

1. Maggiore flessibilità
Per ciascuna delle strategie antincendio non è più necessario rispettare parametri fissi derivati dalle norme prescrittive ma è possibile adottare soluzioni alternative o in deroga. Risulta evidente che per ogni problema sono possibili più soluzioni. La F.S.E. viene utilizzata per dimostrare scientificamente la loro correttezza.
Di seguito i metodi ordinari di progettazione che possono essere utilizzati per le soluzioni alternative o per quantificare persino quelle conformi, come previsto dal Codice.

Tabella G.2-1. Metodi ordinari di progettazione della sicurezza antincendio

Tabella G.2-1. Metodi ordinari di progettazione della sicurezza antincendio

Di seguito i metodi avanzati di progettazione che possono essere utilizzati per le soluzioni in deroga, sempre secondo il Codice.

Tabella G.2-1. Metodi avanzati di progettazione della sicurezza antincendio

Tabella G.2-1. Metodi avanzati di progettazione della sicurezza antincendio

La maggiore flessibilità di questo tipo di progettazione antincendio permette di superare la rigidezza delle norme tradizionali che spesso hanno ostacolato, anziché permetterla, la messa a norma delle attività esistenti. Basti pensare alle continue proroghe o numerose deroghe per l’applicazione delle norme antincendio alle scuole, gli alberghi e gli ospedali, che hanno portato alla situazione attuale in cui solo una ridotta percentuale di tali fabbricati risulta a norma e con CPI in vigore.

2. Estesa applicabilità
Trattandosi di un metodo ingegneristico, l’applicazione della F.S.E. spazia a qualsiasi aspetto della sicurezza antincendio: dalla resistenza al fuoco alle compartimentazioni, dalla reazione al fuoco dei materiali ai sistemi di protezione attiva, dai sistemi di controllo fumi e calore alle aperture di smaltimento, dal sistema di esodo agli impianti di rivelazione e allarme incendi, dalla gestione delle emergenze alla programmazione delle procedure. La F.S.E. può addirittura portare a definire soluzioni diverse da quelle inizialmente previste dal progettista architettonico, se meritevoli in termini di sicurezza equivalente e risparmio economico o di semplificazione del progetto. Qualsiasi tipologia di destinazione d’uso può essere affrontata con la F.S.E., sia di tipo civile che industriale, sia privata che aperta al pubblico.
Attualmente, per esempio, il Codice e le RTV sono applicabili a 38 delle attività soggette ai controlli di prevenzione incendi di cui al D.P.R. n. 151/2011, oltre agli uffici, autorimesse, attività ricettive e scuole, che sono le 4 attività attualmente dotate di nuova RTV specifica.

3. Basi scientifiche

Alcuni riferimenti normativi e progettuali internazionali

Alcuni riferimenti normativi e progettuali internazionali

 

Lo stesso Codice di Prevenzione Incendi è basato su una serie di normative internazionali e studi scientifici, ampiamente citati nella sua bibliografia. La F.S.E. permette al progettista di utilizzare le normative straniere (per esempio nei casi in cui risulta conveniente) o un’ampissima quantità di articoli scientifici, ricerche ed esperimenti pubblicati, presenti in rete o messi a disposizione delle Università di tutto il mondo. Per esempio, nel caso della modellazione di un incendio in un fabbricato con aperture tamponante da serramenti vetrati fissi, è possibile recuperare informazioni utili riguardo le caratteristiche delle varie tipologie di serramento vetrato ed il comportamento al fuoco del vetro.
In molti casi è conveniente adottare i parametri di norme straniere in luogo di quelli italiani. In ogni caso è necessario dimostrare il livello di sicurezza equivalente raggiungibile.

4. Costante aggiornamento
Essendo basata su presupposti scientifici, la F.S.E. si aggiorna continuamente ed automaticamente in quanto sono sempre disponibili nuovi esperimenti, pubblicazioni, ricerche a cui far riferimento al fine di risolvere le problematiche presenti in ogni specifico progetto.
Il Codice di prevenzione incendi costituisce la R.T.O. (regola tecnica orizzontale) di base, in pratica una fondazione comune sula quale si innestano le misure integrative specifiche previste dalle R.T.V. (regole tecniche verticali riferite alle singole tipologie di attività) e che possono essere ulteriormente approfondite mediante gli studi scientifici e le analisi particolareggiate prodotte dal progettista.

5. Inclusione

Modellazione di soggetti non autosufficienti

Modellazione di soggetti non autosufficienti

Sulla scorta di quanto già previsto dal Codice e di quanto è possibile approfondire con i metodi della F.S.E., viene raggiunta una maggiore consapevolezza delle caratteristiche peculiari e delle limitazioni dei differenti tipi di soggetti che possono usufruire dell’attività in progetto, considerando le disabilità temporanee o permanenti, ai fini della sicurezza inclusiva.
E’ inoltre possibile, per esempio per mezzo dell’integrazione tra le simulazioni di incendio e di esodo, analizzare la sicurezza di particolari tipologie di occupanti che sono previsti nell’attività ma che non godono di prescrizioni o indicazioni specifiche dalle normative, come nel caso degli anziani negli edifici privati, dei soggetti che non capiscono la lingua della cartellonistica di emergenza, dei bambini non autosufficienti o dei genitori che in caso di emergenza devono anche assicurare la salvezza dei propri figli o congiunti.
In questo senso il Codice già prevede diversi profili di rischio Rvita per gli occupanti, che potrebbero essere ulteriormente integrati dal progettista mediante la F.S.E. partendo dai parametri già presenti nella R.T.O.

6. Risparmio economico su strutture e aumento del carico di incendio

Simulazione di incendio per la resistenza al fuoco

Simulazione di incendio per la resistenza al fuoco

Alla resistenza al fuoco delle strutture sono stati assegnati tradizionalmente valori elevati, al fine di coprire con adeguato margine di sicurezza le innumerevoli variabili che possono caratterizzare ogni singolo progetto di una specifica tipologia di attività. Tale rigore eccessivo ha comportato negli anni un notevole esborso da parte delle Proprietà, non sempre fattibile e spesso non giustificato dal raggiungimento di un livello di sicurezza utile. In molti casi infatti una classe di resistenza al fuoco elevata non incrementa le effettive condizioni di sicurezza di un’attività. In molti casi con la F.S.E. è possibile dimostrare che adeguati livelli di prestazione per le misure di protezione attiva, per il sistema di esodo e la corretta gestione e pianificazione delle emergenze, portano ad un livello di sicurezza antincendio equivalente a quello della “classe REI” richiesta dalla norma, poiché raggiungono gli stessi obiettivi ma secondo strade alternative, comunque dimostrabili scientificamente.
E’ tipico il caso dei magazzini o degli edifici produttivi isolati, che possono ricadere, in certe condizioni, nella classe R30 di resistenza al fuoco indipendentemente dal valore del carico di incendio. Questo si traduce nella possibilità, per il titolare dell’attività, di conseguire il CPI senza la necessità di affrontare l’esoso investimento connesso con le protezioni strutturali.

7. Risparmio economico sui materiali di finitura

Analisi CFD del comportamento dei materiali

Analisi CFD del comportamento dei materiali

Sono molto utili le analisi dettagliate del comportamento al fuoco dei materiali, mediante apposite modellazioni con software CFD (Computational Fluid Dynamics) sulla scorta di prove reali, nei casi in cui:
• Si intenda dimostrare il ridotto rischio incendio del materiale in deposito;
• Sia propedeutico allo sviluppo di simulazioni di incendio per il compartimento che contiene tali materiali;
• Sia necessario analizzare le conseguenze dell’incendio di un materiale presente in un fabbricato esistente che non rispetta i requisiti di reazione al fuoco tradizionali previsti dalla normativa.
In alcuni casi è quindi possibile non sostituire le finiture esistenti, incrementare il carico di incendio rispetto al valore limite prefissato, evitare di posare rivestimenti protettivi incombustibili.

8. Risparmio economico sulle opere di compartimentazione

Modellazione dei fumi in un compartimento multipiano

Modellazione dei fumi in un compartimento multipiano

Sia in attività di tipo civile che industriale, è possibile superare i limiti massimi di superficie dei compartimenti previsti dalle norme. Parimenti è possibile progettare compartimenti multipiano, grazie alla dimostrazione quantitativa dell’efficacia delle misure alternative o compensative proposte dal progettista.

9. Risparmio economico nei componenti del sistema di esodo

Simulazione di esodo

Simulazione di esodo

La Fire Safety Engineering permette di progettare un sistema di esodo più snello e razionale, maggiormente calzato sul caso specifico, poiché viene superato il vincolo dei “moduli di uscita” previsto dalle norme tradizionali e la larghezza minima di 120 cm (valore molto noto agli addetti ai lavori). La larghezza di esodo si misura in millimetri e si calcola in base al numero di occupanti. Inoltre, l’applicazione di diverse misure compensative, anche derivate dalle norme internazionali, permette di incrementare la lunghezza massima dei percorsi, di ridurre la larghezza delle vie di fuga ed il numero dei vani scala, nonché superare le prescrizioni sulla reazione al fuoco dei materiali di finitura e arredo.
Inoltre si riduce il numero dei casi in cui è obbligatoria la scala a prova di fumo o quella esterna, con conseguenti importanti risparmi economici.

L’efficacia del sistema di esodo in progetto viene dimostrata analiticamente anche con l’ausilio di software che permettono di produrre simulazioni di evacuazione nelle più svariate configurazioni di utilizzo e nei più diversi scenari di emergenza, analizzandone le criticità e individuando le idonee misure compensative, tarate sul caso specifico e sulle particolari caratteristiche degli occupanti.

10. Risparmio economico nelle separazioni a prova di fumo
In molti casi le norme richiedono una separazione a prova di fumo tra i compartimenti della stessa attività, oppure tra i compartimenti ed il sistema di esodo, o ancora tra le diverse attività. Ciò comporta di preventivare la spesa aggiuntiva per l’installazione di filtri a prova di fumo e le problematiche costruttive dell’inserimento dei condotti di aerazione e smaltimento fumi nei fabbricati esistenti o su cui gravano vincoli di natura artistica o strutturale.
L’obiettivo della separazione ai fumi può essere raggiunto mediante apposite considerazioni con la F.S.E., adottando soluzioni alternative a quella del filtro, basate sulle norme internazionali e sviluppando simulazioni di incendio con software di tipo CFD (Computational Fluid Dynamics).

11. Risparmio economico nelle misure di protezione attiva
Nella F.S.E. tutte le misure di prevenzione e protezione antincendio sono correlate poiché concorrono al raggiungimento di un livello di sicurezza considerato accettabile e consono in funzione degli obiettivi del progetto. Pertanto, applicando questa metodologia progettuale, è possibile ridurre le prestazioni delle misure di protezione attiva, con conseguenti risparmi legati alla realizzazione, per esempio, dell’impianto sprinkler o di altri sistemi di estinzione automatica degli incendi. In generale è possibile disporre delle basi ingegneristiche idonee a dimostrare l’efficacia del sistema progettato.

12. Risparmio economico nell’aerazione ed evacuazione dei fumi e del calore

Modellazione dell'incendio per verifica dello smaltimento dei fumi

Modellazione dell’incendio per verifica dello smaltimento dei fumi

Il Codice introduce la differenziazione tra i sistemi di smaltimento e quelli di evacuazione di fumo e calore. In entrambi i casi sono numerose le possibili configurazioni e soluzioni, sia conformi che alternative oppure in deroga. Su questo argomento la letteratura tecnica di settore e le norme internazionali sono particolarmente generose, pertanto il professionista dispone di importanti strumenti al fine di determinare la migliore configurazione del sistema di aerazione in rapporto ai vincoli esistenti ed agli obiettivi di progetto.
Nel caso delle autorimesse, per esempio, è meritevole di menzione la possibilità di superare i parametri minimi previsti dalle norme tradizionali, come il rapporto 1/25 della superficie di aerazione e le distanze reciproche tra le aperture, che negli anni hanno costretto i titolari a notevoli esborsi ed hanno incrementato a dismisura il numero delle richieste di deroga. Sono ora accettate diverse tipologie di aperture, anche se dotate di infissi. E’ possibile individuare la configurazione migliore anche integrando aperture di aerazione naturale con sistemi impiantistici, senza passare necessariamente attraverso le procedure della deroga antincendio.

13. Valutazione del piano di emergenza e di evacuazione

Analisi del piano di evacuazione

Analisi del piano di evacuazione

Analisi del piano di evacuazione

Analisi del piano di evacuazione

Le simulazioni di esodo, integrate con le risultanze delle modellazioni CFD dell’incendio, permettono di analizzare la correttezza del piano di evacuazione di un’attività, individuando le criticità e risolvendole a livello di progetto, nei più svariati scenari di emergenza, magari mettendole a confronto con prove reali di evacuazione. Il risultato è quello di giungere ad un piano di evacuazione ottimizzato, sicuro poiché copre tutti gli scenari possibili, tarato sulle caratteristiche peculiari dell’attività.

14. Applicazione agli edifici esistenti (di pregio storico-architettonico)

Biblioteca situata in un edificio di pregio per arte e storia

Biblioteca situata in un edificio di pregio per arte e storia

Gli edifici tutelati per arte e storia ed in generale quelli caratterizzati da elementi architettonici o arredi di pregio che difficilmente rientrerebbero nelle classificazioni e nei parametri standard delle norme tradizionali (e a volte neppure in quelli più recenti del Codice di prevenzione incendi), costituiscono un terreno fertile nel quale applicare i metodi della F.S.E.
Risulta infatti evidente che il rispetto pedissequo delle regole prescrittive sarebbe impossibile: la sostituzione dei materiali non classificati per la reazione al fuoco, il carico di incendio oltre il limite, la resistenza al fuoco degli elementi portanti storici difficilmente quantificabile, la posa di reti impiantistiche per la protezione antincendio che deturperebbe l’apparato artistico, i percorsi di esodo che non garantiscono la larghezza minima standard, i serramenti lungo le vie di fuga che non sono conformi né in termini di caratteristiche né per il verso di apertura…
La salvaguardia dell’edificio e dei beni contenuti o esposti può e deve essere raggiunta parallelamente alla sicurezza antincendio.

15. Migliore rappresentazione grafica
Una curata rappresentazione grafica delle strategie antincendio analizzate con la F.S.E. permette di illustrare i ragionamenti alla base delle scelte progettuali e di visualizzare a colpo d’occhio il livello di sicurezza antincendio garantito dal progetto, come nella tabella e nel grafico riportati di seguito. Nell’esempio risulta subito evidente come, per compensare il deficit in termini di resistenza al fuoco, il progetto abbia previsto di incrementare il livello di prestazione di altre strategie, come la reazione al fuoco, la compartimentazione ai fumi freddi, la G.S.A., il controllo dell’incendio e la rivelazione e allarme.

Tabella dei livelli di prestazione delle strategie antincendio

Tabella dei livelli di prestazione delle strategie antincendio

Grafico dei livelli di prestazione delle strategie antincendio

Grafico dei livelli di prestazione delle strategie antincendio

Descrizione grafica del funzionamento dell'impianto sprinkler

Descrizione grafica del funzionamento dell’impianto sprinkler

Descrizione grafica dello smaltimento fumi e calore

Descrizione grafica dello smaltimento fumi e calore

Descrizione grafica della sicurezza delle persone

Descrizione grafica della sicurezza delle persone

Descrizione grafica delle verifiche strutturali

Descrizione grafica delle verifiche strutturali

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