EC5. Legno. Comportamento all’incendio.
Esempio di calcolo.
Problema. Determinare il carico qk sopportabile dalla
trave in figura nelle seguenti ipotesi:
a) Assenza
di incendio
b) Incendio
che ha agito per 60 minuti
Noti: l = 2,5 m; b = 20 cm; h = 28 cm; legno Abete/Nord S1 privo
di protezione specifica antincendio, Classe di servizio 1 (carichi variabili di
lunga durata).
A) Assenza di incendio.
La tensione caratteristica del materiale a
flessione vale
Il peso specifico
medio risulta pari a 
La
tensione di
calcolo a flessione del materiale per 
risulta
nella quale:
il coefficiente parziale di sicurezza relativo
al materiale (legno massiccio) vale 
il coefficiente
correttivo di modello per la Classe di servizio 1 e con carichi
variabili di lunga durata vale 
|
Valori di kmod |
||||||
|
Materiale |
Classe di servizio |
Classe di durata del carico |
||||
|
Permanente |
Lunga |
Media |
Breve |
Istantanea |
||
|
Legno massiccio Legno lamellare
incollato Microlamellare
(LVL) |
1 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,10 |
|
2 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,10 |
|
|
3 |
0,50 |
0,55 |
0,65 |
0,70 |
0,90 |
|
Il peso proprio
risulta
Il modulo di
resistenza effettivo vale
Il momento massimo
resistente è dato da
Posto
si ha
Essendo
si ricava
B) Presenza di incendio.
La
resistenza al frattile 20% vale
Per il legno
massiccio è 
La
tensione di calcolo è data dalla
con
(metodo della sezione ridotta)
La densità
caratteristica vale 
La velocità di
carbonizzazione mono dimensionale (legno massiccio con densità caratteristica ≥
290 kg/m3) è 
|
|
La densità caratteristica
vale La velocità di
carbonizzazione mono dimensionale (legno massiccio con densità caratteristica
≥
290 kg/m3) è |
La
profondità di carbonizzazione mono dimensionale
è data da
Poiché
il lato minore della sezione b = 200 mm è maggiore di bmin non
occorre calcolare dchar,n
Si
ha
k0 = 1 (tempo t > 20 minuti)
e 
La
profondità effettiva di carbonizzazione è data dalla
Le
dimensioni della sezione ridotta valgono
Il modulo di
resistenza della sezione ridotta vale
Il momento massimo
resistente è dato da
Posto
Trattandosi di
carichi di lunga durata si assumerà
Essendo
si ricava
|
|
A
superiore
al valore di y0 |
|
Categoria |
y0 |
y1 |
y2 |
|
Categoria
A Ambienti ad uso residenziale |
0,7 |
0,5 |
0,3 |
Commento.
Il
confronto tra le due situazioni conduce alla considerazione che lo stato limite
di incendio può risultare più gravoso dello stato limite ultimo: per il tempo t
= 60 minuti risulta infatti
Ciò
non si verifica per tempi di incendio inferiori, come è possibile rilevare dall’esame
della tabella seguente calcolata per la stessa sezione, al variare di t.
|
t [min] |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
|
qk,fi
[kNm] hfi =0,6 |
134,53 |
104,36 |
78,99 |
63,87 |
52,53 |
41,05 |
32,60 |
24,24 |
18,29 |
12,60 |
2,30 |
0,50 |
0,00 |
Riportando i valori su un grafico si può notare come lo stato
limite ultimo sia più gravoso di quello di incendio fino ad un tempo di circa 55
minuti.
In circa due ore (120 minuti) la struttura non è più in grado
di offrire alcuna resistenza.
Sullo
stesso grafico sono riportati i valori dei carichi massimi sopportabili
calcolati rispettivamente con un valore 
e 
(Categoria A ambienti
ad uso residenziale) per i quali è
|
t [min] |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
|
qk,fi [kNm] hfi
=0,6 |
134,53 |
104,36 |
78,99 |
63,87 |
52,53 |
41,05 |
32,60 |
24,24 |
18,29 |
12,60 |
2,30 |
0,50 |
0,00 |
|
qk,fi [kNm] y1 |
237,56 |
184,32 |
139,55 |
112,87 |
92,86 |
72,59 |
57,68 |
42,94 |
32,42 |
22,39 |
4,21 |
1,02 |
0,00 |
|
qk,fi [kNm] y2 |
403,98 |
313,48 |
237,36 |
192,01 |
158,00 |
123,53 |
98,19 |
73,14 |
55,27 |
38,20 |
7,31 |
1,89 |
0,00 |
|
Tempo di
equivalenza qk,fi = qk [min] |
|
|
hfi
=0,6 |
54 |
|
y1 hfi
=0,34 |
78 |
|
y2 hfi
=0,2 |
92 |
