Sommario

1. Introduzione
2. Approccio ingegneristico. Valutazione delle condizioni di sicurezza dell’esodo:ASET e RSET
2.1 Considerazioni sulla determinazione del tempo di ASET
2.2 Scenari d’incendio
2.3 Scenari di incendio di progetto
2.4 Calcolo degli Scenari di incendio di progetto per la determinazione del tempo di ASET
2.5 Considerazioni sulla determinazione del tempo di RSET
3. Conclusioni

1. Introduzione

Per la realizzazione della progettazione antincendio si possono utilizzare due metodi:

• il metodo prescrittivo, che fornisce la larghezza, la lunghezza e il numero delle vie di uscita;
• il metodo prestazionale che prende in considerazione il massimo tempo per l’evacuazione e quello a disposizione.

Il primo si basa su tre elementi:

• densità degli occupanti;
• flussi di persone;
• lunghezza e larghezza delle vie di esodo.

Il secondo verifica se il tempo necessario a evacuare è sufficientemente inferiore a quello a disposizione, prima che le condizioni dell’ambiente non siano più compatibili con la sopravvivenza. In questo caso l'obiettivo del progettista diventa la dimostrazione diretta per rendere consapevoli tutti gli occupanti di un edificio della possibilità di raggiungere un luogo sicuro, senza che ciò sia impedito da un'eccessiva esposizione alla combustione dell'incendio.

2. Approccio ingegneristico. Valutazione delle condizioni di sicurezza dell’esodo: ASET e RSET

Il metodo prestazionale si basa sulla definizione e comparazione di due tempi fondamentali: tempo disponibile per raggiungere un luogo sicuro, ASET (Available Safe Escape Time), inteso come il tempo oltre il quale le condizioni dell’ambiente non sono più compatibili con la sopravvivenza, delle persone e il tempo richiesto per raggiungere un luogo sicuro, RSET (Required Safe Escape Time), inteso come il tempo impiegato complessivamente per mettersi in salvo .
L’obiettivo di un progetto ingegneristico è quello di garantire che il tempo RSET sia minore dell’ASET di un certo coefficiente di sicurezza, necessario per le incertezze legate alla definizione dei due tempi.

Usando tale approccio è possibile verificare l’efficacia o l’inefficacia, in alcuni casi, delle restrizioni imposte dal metodo prescrittivo. Inoltre può essere usato per edifici complessi o innovativi, dove il normale approccio prestazionale sarebbe non adeguato.

2.1 Considerazioni sulla determinazione del tempo di ASET

Le valutazioni di ASET coinvolgono specificatamente i fenomeni di sviluppo e diffusione dell’incendio, in cui si considerano i limiti delle condizioni ambientali di sostenibilità, determinati da fumo, gas tossici e/o calore.
Il tempo limite per il calcolo del tempo di ASET è quello in cui le condizioni nell’ambiente sono considerate non sostenibili per un sicuro esodo. Tali condizioni sopraggiungono quando un occupante, che si trova all’interno di un dato ambiente o è costretto ad attraversarlo, non sia in grado di mettersi in salvo (incapacitazione dell’individuo) in conseguenza del fumo tossico e irritante o/e della scarsa visibilità.

Per una stima del tempo di ASET è necessaria la conoscenza dello sviluppo nel tempo delle concentrazioni delle maggiori specie tossiche del fumo e del calore prodotti dall’incendio.

2.2 Scenari d’incendio

La determinazione del tempo di ASET, come precedentemente evidenziato, è dunque legata alle caratteristiche dell’incendio che si sviluppa, visto che i prodotti della combustione sono gli elementi che più influiscono a rendere l’ambiente non vivibile.
È pertanto indispensabile individuare la tipologia e la concentrazione dei gas di combustione e la loro diffusione nell’ambiente, determinati da fattori quali:

• i costituenti chimici delle sostanze coinvolte nella combustione;
• la temperatura massima raggiunta;
• la concentrazione di ossigeno presente.

In particolare è necessario valutare tutti gli elementi che vanno a incidere sul processo di combustione.
Sulla base di queste considerazioni si evince, per la determinazione del Tempo di ASET, la necessità di una caratterizzazione molto dettagliata dell’incendio, dall’iniezione al suo successivo sviluppo.
Tale caratterizzazione è la definizione del così detto “Scenario di incendio”, come risulta dalla norma ISO PTDS 16733 - Fire safety engineering – selection of design fire scenarios and design fires, che riporta il procedimento da seguire per la sua determinazione.
Nella norma lo scenario consiste in una descrizione qualitativa dello sviluppo di un incendio che identifichi gli eventi chiave caratterizzanti quell’incendio e lo differenzino da altri possibili. L’ignizione e il processo di crescita del fuoco sono definiti dalla fase a sviluppo completo e da quella di decadimento così come i sistemi che impattano sullo sviluppo dell’incendio.

2.3 Scenari di incendio di progetto

Il processo logico da seguire per individuare gli scenari di incendio può essere così riassunto:

1. Considerazione dei possibili scenari di incendio
2. Definizione degli scenari di incendio di progetto - un sottosistema di tutti i possibili scenari
3. Quantificazione degli scenari di incendio di progetto

Data l’ampiezza del numero di scenari di incendio possibili associati a ogni progetto, di solito è necessario ridurre l'entità di questi ultimi a un numero gestibile di scenari di incendio di progetto, per poi essere in grado di valutare i progetti di prova. Generalmente gli scenari di incendio possono essere filtrati negli scenari di incendio di progetto attraverso due approcci, aventi lo scopo di indicare quali di questi siano credibili e, contemporaneamente, più gravosi.

• Probabilistico: si avvale della probabilità (acquisita su base statistica) che un incendio possa avvenire. Esso si occupa anche delle conseguenze che si possono verificare nel caso in cui avvenga l’incidente. Tale metodo è usato principalmente nell’ambito dell’industria a pericolo di incidente rilevante, dove è possibile fare maggiore affidamento sui dati disponibili circa le probabilità di guasto, l’affidabilità dei componenti e le altre caratteristiche degli impianti. Le metodologie più usate, vista la disponibilità di dati, sono: Hazop, FMEA, Fault tree analisys and Event tree analisys. In ambito di edilizia civilistica tale approccio è difficilmente realizzabile, vista la minore disponibilità di dati utilizzabili statisticamente.

• Giudizio Esperto:in base all’esperienza del valutatore, s’individuano quegli scenari rappresentativi del peggior incidente credibile, che si possa avere per quell’edificio. L’elemento critico di quest’approccio, che è quello più seguito attualmente nelle applicazioni di tipo civile, è legato al fatto che, nella selezione degli scenari, è difficile trovare un numero gestibile di incendi che siano sufficientemente diversi e significativi. Un elemento a favore di tale approccio è il fatto che non rende necessario valutare la frequenza di accadimento dei possibili scenari di incendio. Tale valutazione, nel settore civile, in molti casi è impossibile a causa della mancanza di dati.

2.4 Calcolo degli Scenari di incendio di progetto per la determinazione del tempo di ASET

Per il calcolo del tempo di ASET ci sono due possibilità:

1. Metodologia proposta dalla norma ISO 13571:2007 “Life-threatening components of fire – Guidelines for the estimation of time available for escape using fire data”,attualmente il riferimento più autorevole per il calcolo dell'ASET;
2. Metodologia basata sul criterio della non esposizione proposta dalla BS 7974:2004 Parte 6 “The application of fire safety engineering principles to fire safety design of buildings – Part 6: Human factors: Life safety strategies – Occupant evacuation, behaviour and condition (Sub-system 6)".

La prima metodologia, sicuramente più specialistica, calcola il tempo di ASET globale, come il più piccolo tra i tempi di ASET calcolati secondo quattro modelli:

1. modello dei gas tossici;
2. modello dei gas irritanti;
3. modello del calore;
4. modello dell'oscuramento della visibilità da fumo.

Per ognuno di questi modelli si otterrà un tempo ritenuto limite rispetto a delle soglie di accettabilità riferite a esposizioni massime a gas tossici e irritanti, a calore e all’oscuramento massimo ritenuto accettabile per percorrere una via di esodo. La verifica dei livelli di prestazione è probabilmente la procedura più onerosa in termini di risorse e di tempo: il progettista deve calcolare gli effetti dei singoli scenari per ciascuna soluzione progettuale. Tale calcolo è effettuato analiticamente nei casi più semplici, con strumenti di simulazione numerica negli altri casi.

Nella tabella seguente si riporta un esempio di queste soglie di accettabilità:

Questa metodologia richiede un maggiore dettaglio in fase di modellazione dell’incendio, in modo da permettere ai software di simulazione incendi di fornire degli output attendibili, che permettano di poter sviluppare quei modelli di esposizione in modo corretto.
Il metodo proposto, invece, dalla BS 7974-6:2004 prevede la possibilità di utilizzare l'ipotesi semplificativa della esposizione zero (zero exposure).

• altezza minima dei fumi stratificati dal suolo pari a 2,5 m, sotto al quale permanga lo strato d'aria indisturbata;
• temperatura media dello strato di fumi caldi non superiore a 200°C.

Tali criteri permettono agli occupanti la fuga in aria indisturbata, non inquinata dai prodotti della combustione, e un valore dell'irraggiamento dai fumi, cui sono esposti, inferiore a 2,5 kW/m2. Tale metodologia, sicuramente più conservativa, richiede anche minore precisione in fase di modellazione.
La definizione della potenza termica (heat release rate) è un elemento alla base di entrambe le modellazioni sia che si segua il metodo più scientifico o quello più conservativo della non esposizione.

La definizione della HRR rappresenta la “carta di identità” dell’incendio ed è un elemento necessario per calcolare il rateo di produzione di fumo ed è il parametro di input principale per i software di simulazione degli incendi.

Figure 1 - Example FDS output

Per concludere, il calcolo degli scenari di incendio di progetto, usando modelli di simulazione, ha il principale compito di calcolare il movimento degli effluenti dell’incendio , la concentrazione dei gas tossici, del fumo e la loro temperatura. Questi parametri, comparati con le soglie di accettabilità, permettono di definire il tempo di ASET per quello specifico tipo di scenario di incendio.

2.5 Considerazioni sulla determinazione del tempo di RSET

Il tempo richiesto per fuggire in sicurezza dipende da più intervalli, fortemente influenzati dal comportamento e dalle caratteristiche fisiche e sensoriali degli occupanti. Tali intervalli possono essere schematizzati in:

• Tempo di rilevazione “detection Time”: è quello che intercorre tra l’inizio del processo di combustione e la sua rilevazione tramite un sistema manuale o automatico. Il suo valore può variare in funzione delle caratteristiche dello scenario di incendio e degli impianti, se presenti, e della capacità delle persone di rilevare l’incendio;
• Tempo di allarme “alarm Time”: è quello che intercorre tra il momento in cui l’incendio viene rilevato e il momento in cui l’allarme viene diffuso a tutti gli occupanti;
• Tempo di pre-movimento “pre-movement time”: è il tempo che intercorre dal momento in cui viene percepito l’allarme fino a quando la prima persona comincia a muoversi verso l’uscita;
• Tempo di percorrenza “ travel time” : è quello necessario alle persone per spostarsi dal punto in cui si trovano a un luogo sicuro. Questo tempo è costituito da due sottocomponenti:
  • “ Walking time”: tempo necessario agli occupanti per camminare verso le uscite. Può essere espresso come una distribuzione di tempi individuali o come un unico tempo, inteso come il tempo medio per raggiungere l’uscita o anche come il tempo necessario a raggiungere l’uscita dell’ultimo occupante. Questo tempo dipende dalla velocità di ogni singolo individuo e dalla sua distanza dall’uscita. In altre parole, dipende: dalle caratteristiche dimensionali dell’edificio, dalla distribuzione degli occupanti e dalla loro velocità di movimento;
  • “Flow time”: tempo necessario agli occupanti per attraversare uscite e vie di fuga. È determinato dalla capacità di deflusso delle uscite.

Il calcolo di questi tempi di questi tempi può essere eseguito usando:

• il metodo tabellare proposto dalla norma BS 7974:2004 parte 6 a, meno il tempo di movimento che va calcolato secondo un modello idraulico;
• modellando gli occupanti e gli ambienti in software di simulazione comportamentale;
• modelli misti che usano in parte le tabelle e in parte software di simulazione dell’esodo, meno evoluti di quelli comportamentali.

3 Conclusioni

Per la sicurezza dell’evacuazione, il progetto di vie di esodo, che portino a luogo sicuro in funzione del massimo tempo di evacuazione disponibile, è di cruciale importanza, perciò è necessario prestare attenzione e considerare tutte le opportunità connesse con lo sviluppo della scienza nel campo della sicurezza antincendi.
La scelta dei metodi più adatti di calcolo e di quello per la progettazione di una corretta evacuazione appartiene all’ingegnere, che può contare sulle varie opportunità fornite dal più semplice calcolo manuale fino alla simulazione di software più specializzata, secondo l'obiettivo e il livello di accuratezza ricercati.
La complessità delle ipotesi e procedure dell'approccio fire safety engineering limitano il calcolo analitico alla progettazione degli edifici più semplici.

L’augurio è che la crescita culturale apportata dalla fire engineering nel settore antincendio contribuisca al superamento dell'approccio di perseguimento della mera rispondenza formale ai minimi requisiti di sicurezza, previsti dalla norma per le varie tipologie di progetti.

 
 DOI 10/4439.rsc19

Linea Guida Europea - Valutazione Qualitativa Rischio Incendio