Introduzione alla progettazione antincendio e ai dettagli costruttivi in legno lamellare.

Il legno come materiale costruttivo porta con sé un pregiudizio atavico: se il legno brucia, come può un edificio in legno essere sicuro in caso di incendio?

Il legno brucia, è vero. Ma lo fa in maniera più controllata e prevedibile rispetto ad altri materiali.
Questo fattore però non prescinde dalla necessità di un’attentissima progettazione antincendio nelle costruzioni in legno lamellare, come in quelle ibride, in calcestruzzo o altri materiali.

È essenziale prestare particolare attenzione ai dettagli costruttivi relativi ai giunti e alle connessioni metalliche, poiché il metallo può perdere gran parte della sua capacità portante quando sottoposto ad alte temperature.

L’alluminio, in particolare, presenta una sensibilità termica più pronunciata rispetto all’acciaio.
Questo significa che, in un incendio, la resistenza e la rigidezza dell’alluminio possono decadere rapidamente, mettendo a rischio la stabilità dell’intera struttura in legno se i dettagli costruttivi non sono progettati con criterio.

Nel contesto della progettazione antincendio, le normative internazionali come EN 1995-1-2 (legno) forniscono linee guida per valutare la resistenza al fuoco e la corretta applicazione di dispositivi di protezione passiva e sistemi intumescenti.

Le normative però da sole non bastano. Serve mettere alla prova soluzioni e nodi attraverso campagne sperimentali.

È per questo motivo che in Rothoblaas abbiamo portato avanti diversi test: di particolare rilevanza sono i risultati ottenuti da LOCK T 75215 in diverse configurazioni di gap, che mettono in luce le implicazioni pratiche della progettazione di connessioni a prova di fuoco per sistemi trave pilastro in legno lamellare, che deve considerare oltre al connettore ed al legno, una serie di altri elementi.

Comportamento dell’alluminio e importanza della progettazione antincendio nelle costruzioni in legno.

Per ottimizzare la progettazione antincendio, è fondamentale conoscere il comportamento dell’alluminio a temperature elevate.
Oltre i 200-250 °C, la resistenza dell’alluminio cala sensibilmente; superati i 300 °C, la sua capacità portante si riduce in modo ancora più drastico.
Parallelamente, il legno tende a carbonizzare formando uno strato superficiale isolante, ma eventuali spazi vuoti (gap) attorno ai connettori consentono all’aria calda di penetrare più in profondità, favorendo un innalzamento termico del metallo.

Se si osserva la sezione di un elemento in legno, dopo che è stato sottoposto ad un carico di incendio, si possono individuare 3 strati:

• una zona carbonizzata che corrisponde allo strato di legno ormai completamente interessato dal processo di combustione;

• una zona alterata non ancora carbonizzata ma che ha subito aumenti di temperatura oltre i 100°C, che si assume abbia resistenza residua pari a zero;

• una sezione residua che mantiene intatte le proprietà di resistenza e di rigidezza iniziali.

Posizionando il connettore all’interno della sezione residua è possibile raggiungere la prestazione al fuoco richiesta dal progetto. Ma le esigenze di posa e le tolleranze di installazione possono far nascere una fessura tra gli elementi in legno. All’interno di questa fessura è possibile inserire dei profili (FIRE STRIPE GRAPHITE) che, espandendosi grazie al calore del fuoco, sigillano gli spazi ed isolano il connettore.

I dettagli costruttivi devono quindi tenere conto di:

• Posizionamento e tipologia dei connettori metallici.

• Necessità di ridurre o proteggere le intercapedini.

• Scelta di sistemi protettivi per potenziare la resistenza al fuoco.

Campagna sperimentale sul connettore LOCK T MIDI

I test condotti su LOCK T 75215 hanno previsto prove sia su piccola scala (senza carico) sia su larga scala (con carico), così da valutare il suo comportamento in varie situazioni di incendio standard (curva ISO 834). La trave testata è stata progettata per 60 minuti di resistenza al fuoco, valore target in tutte le configurazioni.

Le principali variabili analizzate sono state:

1. Dimensione del gap: 1 mm, 6 mm, 22 mm.

2. Adozione di materiali intumescenti (FIRE STRIPE GRAPHITE) per ridurre l’afflusso di aria calda.

3. Applicazione di un carico meccanico nelle prove su larga scala, per simulare condizioni reali di esercizio

Risultati senza carico

• Gap di 1 mm: dopo 80 minuti di esposizione al fuoco standard, la temperatura del LOCK T 75215 ha raggiunto 97±1 °C, indicando un riscaldamento relativamente contenuto.

• Gap di 6 mm: la temperatura del connettore ha raggiunto valori di circa 286±36 °C nello stesso intervallo di tempo, evidenziando quanto l’aumento dello spazio favorisca la penetrazione di aria calda e l’incremento della temperatura.

• Utilizzo di materiale intumescente: con gap di 6 mm, l’applicazione di FIRE STRIPE GRAPHITE ha abbassato la temperatura del connettore da circa 280 °C a 140 °C, migliorando la protezione al fuoco.

Prove con carico

Quando i test sono stati condotti su campioni a grandezza quasi reale, sottoposti a un carico meccanico, LOCK T MIDI ha mostrato cedimenti in corrispondenza di temperature intorno ai 315 °C:

• Gap di 6 mm: il collasso si è verificato a 87 minuti (ben oltre i 60 minuti target).

• Gap di 22 mm: il collasso è avvenuto molto prima, a 32 minuti, (una tempistica comunque buona considerando che la connessione era completamente esposta)

Ciò conferma che un gap eccessivo porta a un riscaldamento più rapido e a un conseguente crollo anticipato della capacità portante dell’alluminio. Inoltre, la capacità portante dei connettori si riduce significativamente all'aumentare della temperatura.
A 60 minuti di esposizione al fuoco, la riduzione della capacità portante stimata è del 22% per uno gap di 6 mm non protetto, del 9% per uno di 6 mm con protezione intumescente e del 6% per uno di 1 mm, evidenziando l’importanza di una progettazione antincendio dei dettagli costruttivi che minimizzi gli spazi o li protegga adeguatamente.

Linee guida per la progettazione antincendio in presenza di giunti con connessioni metalliche

1. Minimizzare i gap
   Mantenere uno spazio il più possibile ridotto tra il connettore in alluminio e la superficie in legno. La scarsa disponibilità di aria ostacola il riscaldamento rapido del metallo, prolungando la resistenza dell’elemento in condizioni di incendio.

2. Integrare materiali intumescenti
   Se, per ragioni costruttive o di tolleranze, non è possibile evitare un gap più ampio, l’impiego di FIRE STRIPE GRAPHITE può ridurre drasticamente la temperatura massima raggiunta dal connettore.

3. Progettazione al fuoco
   Nei calcoli di progettazione antincendio la valutazione di una connessione ha come punto di partenza la verifica a temperatura ambiente nei riguardi degli stati limite ultimi (ULS). È buona norma progettare la connessione per un tasso di lavoro inferiore all’unità (es. tasso di lavoro dell’80%) per cui la resistenza di progetto è maggiore del carico agente.

4. Prevedere protezioni passivo-intumescenti aggiuntive
   Oltre a ridurre i gap, l’installazione di rivestimenti in cartongesso, pannelli di calcio silicato o altre soluzioni resistenti al fuoco può rallentare la propagazione delle fiamme e il surriscaldamento del connettore, ottimizzando i dettagli costruttivi in ottica di prevenzione.

5. Integrare le normative nei dettagli costruttivi
   Rispettare i requisiti di EN 1995-1-2 (progettazione al fuoco per il legno) considerando anche eventuali prescrizioni nazionali in modo che le strutture rispondano efficacemente alle richieste di resistenza al fuoco (R30, R60, R90, ecc.).

Le verifiche sperimentali su LOCK T MIDI mostrano con chiarezza quanto la gestione dei gap incida sul comportamento al fuoco dell’alluminio all’interno di sistemi legno lamellare.

Una progettazione antincendio attenta ai dettagli costruttivi rappresenta la via per aumentare il livello di sicurezza e affidabilità strutturale in caso di incendio.

La scelta ottimale dipende dalle esigenze specifiche del progetto, dal tipo di carico previsto e dal livello di resistenza al fuoco richiesto. In ogni caso è necessario valutare fin da subito le dinamiche di surriscaldamento del connettore e il potenziale di protezione offerto dai materiali intumescenti.

Approfondimenti e risorse

• Consulta il catalogo “PIASTRE E CONNETTORI PER IL LEGNO” per approfondire.

• Richiedi una consulenza mirata per ricevere supporto nella definizione dei dettagli antincendio.

• Leggi i rapporti di ricerca completi QUI e QUI

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