Prove di laboratorio: test di resistenza al fuoco su strutture metalliche
Capitolo 1: Introduzione alla protezione al fuoco dei metalli
La protezione al fuoco dei metalli è un argomento di fondamentale importanza nella progettazione e realizzazione di strutture metalliche. I metalli, infatti, possono essere soggetti a danni irreparabili in caso di incendio, con conseguenze disastrose per la sicurezza e la stabilità dell’edificio. In questo capitolo, verranno presentate le basi teoriche e pratiche per comprendere l’importanza della protezione al fuoco dei metalli.
La scelta del materiale metallico da utilizzare è cruciale per la protezione al fuoco. I metalli possono essere classificati in base alla loro resistenza al fuoco, che dipende dalla loro composizione chimica e dalle loro proprietà fisiche. La tabella seguente illustra le principali proprietà dei metalli più comuni:
Metallo |
Resistenza al fuoco |
Temperatura di fusione |
Acciaio |
Alta |
1500°C |
Alluminio |
Bassa |
660°C |
Rame |
Media |
1085°C |
La protezione al fuoco dei metalli può essere ottenuta attraverso l’applicazione di rivestimenti speciali o l’uso di materiali compositi. I rivestimenti possono essere applicati mediante tecniche di verniciatura, rivestimento con materiali refrattari o applicazione di membrane protettive. La scelta del rivestimento dipende dalle esigenze specifiche dell’edificio e dalle proprietà del metallo utilizzato.
I materiali compositi, invece, sono costituiti da più strati di materiali diversi, come ad esempio il legno e il metallo, che lavorano insieme per fornire una maggiore resistenza al fuoco. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche dei materiali compositi:
Materiale composito |
Resistenza al fuoco |
Peso specifico |
Legno-metallo |
Media |
0,5 g/cm³ |
Metallo-vetro |
Alta |
2,5 g/cm³ |
Legno-vetro |
Bassa |
0,8 g/cm³ |
Capitolo 2: Tecniche di protezione al fuoco dei metalli
Le tecniche di protezione al fuoco dei metalli possono essere classificate in due categorie principali: passive e attive. Le tecniche passive si basano sull’uso di materiali e rivestimenti che forniscono una barriera protettiva contro il fuoco, mentre le tecniche attive si basano sull’uso di sistemi di rilevamento e di spegnimento del fuoco.
Le tecniche passive includono l’uso di rivestimenti speciali, come ad esempio i rivestimenti intumescenti, che si gonfiano in caso di incendio per creare una barriera protettiva. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche dei rivestimenti intumescenti:
Rivestimento intumescente |
Spessore |
Temperatura di attivazione |
Rivestimento a base di silicato |
1 mm |
200°C |
Rivestimento a base di grafite |
2 mm |
300°C |
Rivestimento a base di ceramica |
3 mm |
400°C |
Le tecniche attive, invece, si basano sull’uso di sistemi di rilevamento del fuoco, come ad esempio i rilevatori di fumo e di calore, e di sistemi di spegnimento del fuoco, come ad esempio gli sprinkler e i sistemi di spegnimento a gas.
I sistemi di rilevamento del fuoco possono essere classificati in due categorie principali: i rilevatori di fumo e i rilevatori di calore. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche dei rilevatori di fumo:
Rilevatore di fumo |
Sensibilità |
Tempo di risposta |
Rilevatore di fumo a ionizzazione |
0,1% |
10 secondi |
Rilevatore di fumo a scattering |
0,5% |
30 secondi |
Rilevatore di fumo a assorbimento |
1,0% |
60 secondi |
Capitolo 3: Prove di laboratorio per la valutazione della resistenza al fuoco dei metalli
Le prove di laboratorio per la valutazione della resistenza al fuoco dei metalli sono fondamentali per determinare le proprietà dei materiali e dei rivestimenti utilizzati. Le prove possono essere classificate in due categorie principali: prove di resistenza al fuoco e prove di reazione al fuoco.
Le prove di resistenza al fuoco si basano sull’uso di apparecchiature specializzate per simulare le condizioni di incendio e valutare la resistenza del materiale o del rivestimento. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle prove di resistenza al fuoco:
Prova di resistenza al fuoco |
Temperatura di prova |
Tempo di prova |
Prova di resistenza al fuoco a 500°C |
500°C |
30 minuti |
Prova di resistenza al fuoco a 800°C |
800°C |
60 minuti |
Prova di resistenza al fuoco a 1000°C |
1000°C |
90 minuti |
Le prove di reazione al fuoco, invece, si basano sull’uso di apparecchiature specializzate per valutare la reazione del materiale o del rivestimento al fuoco. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle prove di reazione al fuoco:
Prova di reazione al fuoco |
Temperatura di prova |
Tempo di prova |
Prova di reazione al fuoco a 200°C |
200°C |
10 minuti |
Prova di reazione al fuoco a 400°C |
400°C |
30 minuti |
Prova di reazione al fuoco a 600°C |
600°C |
60 minuti |
Capitolo 4: Applicazioni pratiche della protezione al fuoco dei metalli
La protezione al fuoco dei metalli ha numerose applicazioni pratiche in diversi settori, come ad esempio l’edilizia, l’industria e i trasporti. I metalli protetti al fuoco possono essere utilizzati per la realizzazione di strutture, come ad esempio ponti, grattacieli e aeroporti, e di veicoli, come ad esempio auto e aerei.
La scelta del materiale metallico da utilizzare dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione e dalle proprietà del metallo. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche dei metalli utilizzati in diverse applicazioni:
Applicazione |
Metallo utilizzato |
Proprietà richieste |
Edilizia |
Acciaio |
Resistenza al fuoco, resistenza meccanica |
Industria |
Alluminio |
Leggerezza, resistenza alla corrosione |
Trasporti |
Rame |
Conduttività elettrica, resistenza alla corrosione |
I metalli protetti al fuoco possono anche essere utilizzati per la realizzazione di componenti critici, come ad esempio i motori e i sistemi di trasmissione. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche dei componenti critici:
Componente critico |
Metallo utilizzato |
Proprietà richieste |
Motori |
Acciaio |
Resistenza al fuoco, resistenza meccanica |
Sistemi di trasmissione |
Alluminio |
Leggerezza, resistenza alla corrosione |
Sistemi di frenata |
Rame |
Conduttività elettrica, resistenza alla corrosione |
Capitolo 5: Pratica e realizzazione degli argomenti trattati
La pratica e la realizzazione degli argomenti trattati richiedono una comprensione approfondita delle tecniche e dei materiali utilizzati. I professionisti del settore devono essere in grado di applicare le conoscenze teoriche per realizzare strutture e componenti metallici protetti al fuoco.
La scelta degli strumenti e delle attrezzature necessarie dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione e dalle proprietà del metallo. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche degli strumenti e delle attrezzature utilizzate:
Strumento/attrezzatura |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Saldatore |
Utilizzato per saldare i metalli |
Resistenza al fuoco, precisione |
Tagliatore |
Utilizzato per tagliare i metalli |
Precisione, velocità |
Rivestitore |
Utilizzato per applicare rivestimenti protettivi |
Resistenza al fuoco, adesione |
I professionisti del settore devono anche essere in grado di applicare le normative e le linee guida relative alla protezione al fuoco dei metalli. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle normative e delle linee guida:
Normativa/linea guida |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Normativa EN 13501-1 |
Relativa alla classificazione dei materiali da costruzione |
Resistenza al fuoco, reazione al fuoco |
Linea guida ISO 834-1 |
Relativa alla prova di resistenza al fuoco dei materiali da costruzione |
Resistenza al fuoco, temperatura di prova |
Normativa ASTM E119 |
Relativa alla prova di resistenza al fuoco dei materiali da costruzione |
Resistenza al fuoco, tempo di prova |
Capitolo 6: Storia e tradizioni locali e internazionali legate agli argomenti trattati
La storia e le tradizioni locali e internazionali legate agli argomenti trattati sono fondamentali per comprendere l’evoluzione della protezione al fuoco dei metalli. Le prime applicazioni della protezione al fuoco dei metalli risalgono all’antichità, quando i metalli erano utilizzati per la realizzazione di strutture e oggetti di uso quotidiano.
La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle applicazioni storiche della protezione al fuoco dei metalli:
Applicazione storica |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Edilizia antica |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di strutture |
Resistenza al fuoco, resistenza meccanica |
Industria medievale |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di attrezzature e macchine |
Resistenza al fuoco, resistenza alla corrosione |
Trasporti moderni |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di veicoli e aerei |
Leggerezza, resistenza alla corrosione |
Le tradizioni locali e internazionali legate agli argomenti trattati sono anche importanti per comprendere le differenze culturali e tecnologiche che hanno influenzato l’evoluzione della protezione al fuoco dei metalli. La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle tradizioni locali e internazionali:
Tradizione locale/internazionale |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Tradizione europea |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di strutture e oggetti di uso quotidiano |
Resistenza al fuoco, resistenza meccanica |
Tradizione asiatica |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di attrezzature e macchine |
Resistenza al fuoco, resistenza alla corrosione |
Tradizione americana |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di veicoli e aerei |
Leggerezza, resistenza alla corrosione |
Capitolo 7: Normative legate agli argomenti trattati
Le normative legate agli argomenti trattati sono fondamentali per garantire la sicurezza e la qualità dei materiali e dei prodotti utilizzati. Le normative possono essere classificate in due categorie principali: normative relative alla protezione al fuoco e normative relative alla qualità dei materiali.
La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle normative relative alla protezione al fuoco:
Normativa |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Normativa EN 13501-1 |
Relativa alla classificazione dei materiali da costruzione |
Resistenza al fuoco, reazione al fuoco |
Normativa ISO 834-1 |
Relativa alla prova di resistenza al fuoco dei materiali da costruzione |
Resistenza al fuoco, temperatura di prova |
Normativa ASTM E119 |
Relativa alla prova di resistenza al fuoco dei materiali da costruzione |
Resistenza al fuoco, tempo di prova |
La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle normative relative alla qualità dei materiali:
Normativa |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Normativa EN 10025-1 |
Relativa alla classificazione degli acciai |
Resistenza meccanica, composizione chimica |
Normativa ISO 9001 |
Relativa alla gestione della qualità |
Qualità, affidabilità |
Normativa ASTM A36 |
Relativa alla classificazione degli acciai |
Resistenza meccanica, composizione chimica |
Capitolo 8: Curiosità e aneddoti legati agli argomenti trattati
Le curiosità e gli aneddoti legati agli argomenti trattati possono essere interessanti e divertenti. Ad esempio, si sa che i metalli possono essere utilizzati per la realizzazione di oggetti di uso quotidiano, come ad esempio le posate e i pentoloni.
La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle curiosità e degli aneddoti:
Curiosità/aneddoto |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di oggetti di uso quotidiano |
Posate, pentoloni, ecc. |
Resistenza al fuoco, resistenza meccanica |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di attrezzature e macchine |
Motori, sistemi di trasmissione, ecc. |
Resistenza al fuoco, resistenza alla corrosione |
Utilizzo di metalli per la realizzazione di veicoli e aerei |
Auto, aerei, ecc. |
Leggerezza, resistenza alla corrosione |
Capitolo 9: Scuole, istituti, laboratori dove poter imparare e approfondire gli argomenti trattati
Le scuole, gli istituti e i laboratori dove poter imparare e approfondire gli argomenti trattati sono numerosi e sparsi in tutto il mondo. Alcuni esempi includono:
La tabella seguente illustra le principali caratteristiche delle scuole, degli istituti e dei laboratori:
Scuola/istituto/laboratorio |
Descrizione |
Proprietà richieste |
Politecnico di Milano |
Università italiana che offre corsi di laurea in ingegneria |
Qualità, affidabilità |
Massachusetts Institute of Technology (MIT) |
Università statunitense che offre corsi di laurea in ingegneria |
Qualità, affidabilità |
Università di Cambridge |
Università britannica che offre corsi di laurea in ingegneria |
Qualità, affidabilità |
Capitolo 10: Bibliografia più completa possibile degli argomenti trattati
La bibliografia più completa possibile degli argomenti trattati include numerosi libri, articoli e documenti che possono essere utilizzati per approfondire gli argomenti. Alcuni esempi includono:
La tabella seguente illustra le principali caratteristiche della bibliografia:
Libro/articolo/documento |
Descrizione |
Proprietà richieste |
“Metalli e loro proprietà” di Smith |
Libro che descrive le proprietà dei metalli |
Qualità, affidabilità |
“Ingegneria dei materiali” di Jones |
Libro che descrive le proprietà dei materiali |
Qualità, affidabilità |
“Protezione al fuoco dei metalli” di Johnson |
Articolo che descrive le tecniche di protezione al fuoco dei metalli |
Qualità, affidabilità |