Le strutture portanti

Il fuoco penetra a una velocità media di 0,7-0,9 mm/minuto creando uno strato combusto carbonioso che limita l’avanzamento della fiamma. La temperatura a soli pochi centimetri all’interno della trave in legno è di soli 40°C contro i quasi 1000°C esterni.
Il fuoco e il calore non modificano la resistenza meccanica. Il collasso avviene quando la combustione riduce la geometria della sezione trasversale residua da non riuscire più ad assolvere alla sua funzione portante. La durata è proporzionale allo spessore della stessa per cui è possibile mantenere alti carichi e resistenze solamente con il sovradimensionamento della trave senza eseguire trattamenti con vernici intumescenti o ignifughe, intonaci o lastre di calcio silicato.

L’acciaio viene considerato un materiale incombustibile, ed è assolutamente vero, ma è anche un ottimo conduttore di calore. Se sottoposto a un drastico aumento della temperatura, come nel caso di un incendio, l’acciaio subisce una rapida perdita della sua stabilità.
Dopo soli 5 minuti di esposizione al fuoco l’acciaio raggiunge circa i 500°C. Questa rappresenta la cosiddetta temperatura critica per questo materiale. Dopo 10 minuti di incendio la costruzione in acciaio si snerva e collassa su sé stessa come un castello di carte. L’acciaio si dilata di circa 0,012 mm per ogni metro di lunghezza e grado di temperatura. Ciò significa, in caso di temperatura a 500°C, un allungamento di 6 mm al metro. È obbligatorio l’utilizzo di vernici intumescenti o altre tipologie di protezione.

A causa della sua composizione anche il cemento armato o calcestruzzo è classificato come materiale da costruzione non infiammabile. La capacità conduttiva al calore del cemento è di 2,1 W/mk, contro i 60 W/mK dell’acciaio, fattore da non trascurare in presenza di componenti in cemento armato e, in particolare, in calcestruzzo precompresso.
Gli aggregati calcarei non subiscono apprezzabili diminuzioni di resistenza meccanica se non oltre i 750°C quando ha inizio la decomposizione termica del calcare in calce e anidride carbonica. Il problema è il contenuto di acciaio al suo interno e il ruolo fondamentale è la protezione termica del copriferro. Infatti nelle strutture in calcestruzzo armato, le alte temperature assumono un’importanza rilevante soprattutto nei confronti dell’acciaio, che oltre i 500°C perde gran parte delle sue caratteristiche.
Questi punti deboli diventano canali preferenziali per il flusso termico, capace di provocare un innalzamento localizzato della temperatura che può arrivare a superare i 500°C in un tempo brevissimo. Anche in questo caso il comportamento al fuoco è simile a una trave in acciaio per cui è obbligatorio utilizzare pitture intumescenti o altre tipologie di protezione.