Uno degli obiettivi più importanti della protezione passiva al sufficiente a garantire la fuga di tutti gli occupanti e l’eventuale azione di estinzione incendio ad opera di squadre di soccorso o sistemi automatizzati.
Questa necessità è in caso di incendio messa a rischio dalle alte temperature che alterano le proprietà meccaniche (resistenza e rigidezza) delle strutture portanti con conseguente diminuzione della loro capacità di reggere carichi rispetto a condizioni di esercizio ordinarie.
Al fine di valutare il grado di resistenza di una struttura portante, la normativa Europea utilizza la variabile “R” (stabilità) seguita da un numero che indica in minuti il tempo per cui tale struttura è in grado di sostenere carichi in condizioni di incendio normalizzato (valutato secondo la curva ISO 834). Una parete o un pilastro con performance “R90”, ad esempio, sono certificati per esercitare la loro capacità portante per almeno 90 minuti di incendio. Accanto a impedire collassi strutturali, le misure di protezione passiva mirano a impedire che l’incendio si diffonda al di fuori del suo luogo di origine. Un rischio amplificato nel caso di edifici aventi occupanti con ridotte capacità psico-motorie o in caso di costruzioni alte in cui il percorso di fuga (“via di esodo”) dai piani superiori è spesso unico e deve essere tenuto libero da fiamme, fumi e gas di combustione.
Per far fronte al rischio di propagazione incendio la normativa prevede la suddivisione degli edifici in compartimenti, ovvero in aree di minore dimensione, il cui perimetro deve garantire “un sufficiente isolamento termico ed una sufficiente tenuta ai fumi e ai gas caldi della combustione”.
Ecco quindi che nel caso di elementi aventi sia funzione divisoria che strutturale (es. pareti e solai) accanto alla variabile R si aggiungono le variabili “E” per indicare integrità / tenuta a fiamme e gas caldi ed “I” per indicare l’isolamento termico (Tabella 1).
La tenuta è possibile solo se il supporto resta integro durante la prova. Qualsiasi sbrecciatura o cedimento anche puntuale nel supporto comprometterebbe non solo la possibilità di infiltrazioni ma anche l’isolamento termico della barriera. In fase di test il controllo è effettuato visivamente e con l’ausilio di un batuffolo di cotone che viene appoggiato sul punto più critico (es. la parte sporgente di una tubazione combustibile in attraversamento). L’accensione e permanenza della fiamma sul cotone, anche in assenza di evidenti collassi nel supporto, determina la fine della prova. L’isolamento termico è misurato attraverso l’applicazione di termocoppie in determinati punti critici del campione stabiliti convenzionalmente dalle norme di prova. Per una realizzazione di successo, la temperatura rilevata sul lato “freddo” non deve alzarsi in media più di 140°C rispetto alla temperatura ambiente e nessuna delle termocoppie deve misurare una differenza superiore ai 180°C.
L’unione dei requisiti di stabilità, tenuta e isolamento è indicato con l’acronimo “REI” che - seguito dal numero di minuti per cui tali proprietà devono essere mantenute - caratterizza le performance di resistenza al fuoco degli elementi di separazione portanti.

Protezione strutturale

Ai fini di una classificazione rilevante per gli obiettivi perseguiti dalla protezione passiva possiamo distinguere tre tipi di strutture:
- Strutture semplici
Elementi non continui (es. travi, pilastri, tiranti, catene), aventi pura funzione di sostegno meccanico. La mancanza di una funzione divisoria rende possibile caratterizzare la funzione antincendio di queste strutture soltanto attraverso la loro stabilità “R”. Al fine di misurare correttamente tale requisito è fondamentale che nei test siano inclusi carichi rappresentativi degli effettivi pesi che tali elementi dovranno sostenere. Nel caso si tratti di elementi sospesi (es. un tirante) è inoltre opportuno che i protettivi utilizzati siano anch’essi indipendentemente sostenuti o relativamente “leggeri” per poter contenere il surriscaldamento da incendio senza gravare troppo sull’elemento stesso.

- Strutture di separazione verticale portanti
Pareti di sostegno tipicamente realizzati in muratura, cemento armato e calcestruzzo, ma anche, più raramente in legno e pannelli compositi o misti.

- Elementi di separazione orizzontali
Solai ed elementi di copertura oltre ad essere elementi di separazione devono sostenere altri tipi di carichi quali mobili, persone e macchinari, che possono potenzialmente muoversi e variare la concentrazione nello spazio durante la vita utile dell’edificio. Accanto a tali carichi l’esposizione all’esterno potrebbe aggiungere sollecitazioni addizionali arrecate da agenti atmosferici (neve e vento) o altri carichi specifici (es. antenne di telecomunicazione, mezzi di trasporto etc…). Per questi fattori specifici qualunque test di resistenza deve essere contestualizzato con l’ausilio di valutazioni tecniche specifiche che tengano conto di questi elementi.
Per tutte le strutture sopra considerate, generalmente a maggiori spessori e densità corrispondono migliori performance e conseguentemente l’applicabilità dei risultati di test eseguiti su supporti con dati valori di densità e spessore sono automaticamente estesi a strutture dello stesso tipo con valori di questi parametri più alti. Al fine di migliorare i requisiti di resistenza meccanica di queste strutture si possono applicare intonaci, vernici intumescenti o rivestimenti in lastre di cartongesso/calcio silicato che, diminuendo il passaggio di calore aumentano l’isolamento e le performance R e REI dell’elemento portante o di separazione.

La tipologia e configurazione di installazione degli elementi che attraversano pareti e solai è il primo degli elementi di differenza tra attraversamenti. Riconoscere la “tipologia” o natura di un servizio è immediato: un cavo è diverso da un tubo e un tubo combustibile di piccolo diametro è diverso da un tubo metallico di grandi dimensioni. L’importanza della tipologia dell’elemento passante è tale che nei paragrafi successivi useremo proprio questo criterio come base per suddividere l’esposizione delle particolarità di ciascun attraversamento. Meno banale ma altrettanto importante è la configurazione di installazione dei servizi ovvero l’insieme di tutti i dettagli costruttivi che sono stati utilizzati per certificare l’attraversamento in fase di test. Queste condizioni al contorno sono una parte integrante della soluzione non sempre facile da replicare o verificare al di fuori dei laboratori specializzati. Nella realtà sono possibili delle varianti ad una configurazione di test purché l’elemento provato in laboratorio presenti un allestimento più gravoso di quello reale dal punto di vista del comportamento in caso di incendio. Un caso particolarmente rilevante a questo proposito è la presenza e lo spessore di eventuali cornici intorno all’attraversamento che aumentino localmente lo spessore del supporto e conseguentemente la profondità del sigillante.
Per fare un po’ di chiarezza vediamo un esempio pratico: il perimetro di un’apertura delimitato da una cornice. Se nel rapporto di prova è stata utilizzata una cornice dove alloggiare e installare il sigillante, la stessa deve essere costruita anche in cantiere. Molte volte si omette la costruzione dei supporti aggiuntivi per praticità o per motivi di risparmio economico; la norma dei test di resistenza al fuoco degli attraversamenti di servizi (EN 1366-3) non prevede tuttavia questa possibilità in quanto il sistema sarebbe stato provato in laboratorio in condizioni meno gravose (con l’ausilio di una cornice per l’appunto) del caso reale e non vi è quindi alcuna garanzia sul suo funzionamento senza tali sostegni perimetrali. Ciò implica per molti dei sistemi disponibili sul mercato, una limitazione di applicabilità alla sola versione con cornice (vedi immagine sotto). Se al contrario il test ha utilizzato un varco tamponato con il solo sigillante antincendio senza alcuna costruzione aggiuntiva come in Figura 3a (condizione peggiorativa), è possibile applicare i prodotti di sigillatura in entrambe le configurazioni, ovvero sia con che senza cornice (vedi Figure 3b e 3c).

L’assenza in fase di test di configurazioni di installazione difficili da realizzare in cantiere è uno degli elementi più importanti per assicurare la conformità dei sistemi installati a quanto certificato. E in questa direzione sono andati gli sforzi di Ricerca e Sviluppo di AF Systems degli ultimi anni. È importante che il tecnico antincendio, non avendo alcuna facoltà di estendere e/o validare una modifica al sistema di installazione, analizzi approfonditamente la soluzione proposta tenendo presente tutte le condizioni al contorno presenti sui certificati.

Figura 3a
Soluzione AF Systems senza cornice

Figura 3b
Soluzione con cornice esterna

Figura 3c
Soluzione con cornice interna

La norma distingue tra due tipologie: parete/solaio flessibile (costruzione a secco o in legno) e parete/solaio rigido (muratura, calcestruzzo...). Fermo restando l’impossibilità di estendere i risultati ottenuti su supporto orizzontale a un supporto verticale e viceversa; è importante sapere che per essere conforme al certificato, il supporto reale deve avere uno spessore e una densità maggiori, o uguali, a quelli testati. Nella prova le aziende produttrici puntano a utilizzare pareti (o solai) con lo spessore e la densità minori possibile, al fine di garantire la massima estendibilità dei risultati.
Inoltre, la norma concede di estendere i risultati ottenuti su un supporto flessibile anche a un supporto rigido, purché quest’ultimo abbia uno spessore maggiore o uguale a quello della parete (o solaio) di prova. Oltre alle pareti e solai standard (cartongesso, muratura o calcestruzzo) vengono utilizzate di frequente partizioni che non rientrano nel campo di applicabilità o estensione: stiamo parlando di supporti realizzati con pannelli sandwich e/o setti autoportanti (in cartongesso o silicato). Per poter applicare sistemi di sigillatura in questi casi è necessario utilizzare sistemi appositamente certificati su tali supporti.
Riportiamo queste indicazioni nella Tabella 2 sottostante in cui si confronta l’elemento certificato con il campo di applicazione dello stesso.

Figura 6 | Esempio di grafico di copertura

Nel caso evidenziato in Figura 6 tutti i tubi compresi nell’area tratteggiata possono essere protetti. Risulta quindi interno al campo di applicazione un tubo con diametro 200 mm e spessore delle pareti pari a 8 mm mentre non risulta coperto da questa certificazione un tubo dello stesso diametro con spessore delle pareti pari a 4 mm. Questo esempio ci porta a comprendere il giusto valore del test effettuato sul punto “C” ovvero su un tubo con diametro 40 mm e spessore delle pareti pari a 3 mm. Grazie a questo test, il produttore ha esteso il campo di applicazione del proprio sistema a tubi di piccole dimensioni con spessore delle pareti più sottili di quelle dei tubi più grandi. Questo spessore minimo tuttavia non è automaticamente esteso a tutti i diametri, ma solo a quello che ricadono all’interno della figura soprastante.
Il discorso di cui sopra ovviamente si basa su una doverosa premessa ovvero che i sistemi protettivi testati per i punti “A”, “B” e “C” siano omogenei. Se pensiamo a dei collari, ad esempio, è necessario che spessore, altezza e consistenza della parte intumescente e della struttura metallica siano equivalenti per tutti i punti testati.

Riportiamo per completezza anche il grafico di copertura presente nella normativa EN 1366-3 relativo a tubazioni coibentate. In questo caso la complessità aumenta in quanto oltre ai doppi spessori delle pareti del tubo, per avere un adeguato campo di applicazione è necessario testare per gli stessi diametri anche tubi con diverso spessore dell’isolante.

Figura 7 | Grafico di copertura per tubazioni coibentate

Questo tipo di servizi perde di consistenza in un intervallo di temperature relativamente basse da 80-220°C. In pochi minuti il collasso della tubazione lascia nel supporto un’apertura esposta all’infiltrazione di fiamme, fumi e gas di combustione. Il compito primario di una barriera tagliafuoco è quello di ripristinare immediatamente l’integrità del supporto, chiudendo qualsiasi punto libero generato dalla sparizione degli elementi combustibili. Il sistema più utilizzato impiega la reazione chimica denominata “intumescenza”, ovvero la capacità di un materiale, contenuto all’interno del sigillante, di incrementare il proprio volume all'aumentare della temperatura. L’innesco di questo processo avviene generalmente a temperature attorno ai 180°C e continua fino alla temperatura di circa 400°C. È importante conoscere la natura del tecnopolimero perché ciascuna tipologia (PVC, PP, HDPE…) fonde e si comporta al fuoco in diversa maniera; la norma di prova ne tiene conto e impone test dedicati per le diverse tipologie; oltre a ciò impone anche di testare il comportamento del sigillante sulle tubazioni composite speciali delle diverse ditte produttrici.

L’entrata in vigore del CPR n° 305 del 2011, ha reso obbligatoria in Europa a partire dal 2013 - con alcune limitate eccezioni - la marcatura CE per tutti i materiali di costruzione per i quali esiste una norma armonizzata di prodotto. All’interno del mondo della protezione passiva, per una vasta gamma di sistemi non esiste una norma di prodotto, ma soltanto una normativa di prova (es. EN 1366-3) per cui non sussiste il requisito di obbligatorietà. Nello schema seguente (Tabella 8) si riporta il quadro aggiornato alla data di pubblicazione di questa guida.
Come si può vedere per porte, tende e serrande esiste una norma di prodotto. Per questo la loro produzione e commercializzazione è obbligatoriamente soggetta a marcatura CE. Il resto dei prodotti di protezione strutturale e sigillatura più comunemente usati non dispone, al contrario, di uno standard di prodotto armonizzato e le prove di resistenza al fuoco organizzate in laboratori ufficiali sono quindi sufficienti a garantirne la validità e la possibilità di applicazione. In realtà anche in assenza di obbligatorietà per ciascuno dei prodotti considerati è possibile richiedere una marcatura CE, passando per uno step intermedio: l’ottenimento di un European Technical Assessment (letteralmente “Valutazione Tecnica Europea” - più comunemente abbreviato con l’acronimo ETA) seguendo i passi previsti dalle linee guida (ETAG o EAD) predisposte per ciascuna tipologia di prodotto*.
L’ETA è un documento che raccoglie i risultati di tutte le prove eseguite su uno stesso sistema presso laboratori accreditati. A titolo esemplificativo, L’ETA di una linea di prodotti denominati “AF Bags” raggruppa in un unico documento tutti gli elementi rilevanti relativi a modalità di posa e performances che si possono trovare all’interno dei diversi rapporti di prova e classificazione in cui tale sistema di sigillatura è presente. I risultati di prova riportati in un’ETA non riguardano esclusivamente le caratteristiche di resistenza al fuoco, ma al contrario possono confluire in questo documento tutta un’altra serie di risultati che il produttore considera utili a qualificare determinate prestazioni del prodotto.
Un elenco di tutte le variabili che possono essere riportate in un ETA per i prodotti di sigillatura antifuoco, estratto dall’EAD 350454-00-1106 (ex ETAG 026 - parte 2) è disponibile nel grafico seguente.
L’inclusione dei risultati relativi a prestazioni diverse da quella principale per cui si certifica un sistema è a discrezione del produttore con l’eccezione di due parametri che sono cogenti: la caratterizzazione chimico-fisica del sistema e la sua durabilità.
La prima di queste due caratterizzazioni permette di garantire l’assenza di sostanze tossiche nella composizione del materiale e di monitorare nel tempo che i prodotti mantengano la stessa composizione, un elemento quest’ultimo imprescindibile per qualificare i prodotti ad essere idonei per la successiva marcatura CE.
La seconda caratterizzazione obbligatoria, ovvero quella di durabilità, permette di verificare per quali condizioni d’uso il prodotto o sistema mantiene inalterato nel tempo il proprio comportamento. A tal fine i prodotti che compongono il sistema di sigillatura sono sottoposti a cicli di invecchiamento accelerato che permettono di simulare in alcune settimane (o mesi) l’impatto arrecato al sistema da determinate condizioni ambientali in un periodo prolungato. Generalmente lo standard di tempo per cui si valida il funzionamento del sistema è di 10 anni, ma è possibile simulare per durate di tempo superiori attraverso un’estensione temporale dei cicli di invecchiamento a cui sottoporre i prodotti.