Incendi in galleria: il cemento aumenta la sicurezza

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Incendi in galleria:
il cemento aumenta
la sicurezza
Associazione Italiana Tecnico Economica Cemento
Federbeton
Federazione delle associazioni della filiera del cemento e del calcestruzzo armato
___PERCHE’ LE DEFINITIVO .indd 1
03/03/2011 9.26.36
A.I.T.E.C.
Associazione Italiana Tecnico Economica Cemento
Piazza G. Marconi, 25
00144 Roma
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COPYRIGHT:
Pubblicazione: A.I.T.E.C., marzo 2011
Editore: PUBBLICEMENTO S.r.l.
Grafica e impaginazione: Marco Veronesi
Tutti i diritti sono riservati.
Traduzione e adattamento dalla pubblicazione originale
“Pavimentos de hormigón en túneles.
Su influencia en la seguridad frente al fuego”, edito da IECA
(Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones) realizzati da ing. Fabio Miseri.
La riproduzione e la trasmissione in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo,
elettronico o meccanico, comprese fotocopie registrazioni o altro tipo di sistema
di memorizzazione o consultazione dei dati
sono assolutamente vietate senza previo consenso scritto di A.I.T.E.C.
AUTORI:
Carlos Jofré
Ingegnere civile
Technical Manager
Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA)
E mail: [email protected]
Joaquín Romero
Ingegnere civile
Manager of Canary Islands Area
E mail: [email protected]
Rafael Rueda
Ingegnere civile
Manager of Levante Area
E Mail: [email protected]
___PERCHE’ LE DEFINITIVO .indd 2-3
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PREFAZIONE
L’obiettivo che AITEC si pone con la traduzione e la diffusione di questa pubblicazione, è
quello di fornire uno strumento che sia in grado di migliorare la conoscenza sulle numerose informazioni raccolte e messe a disposizione nella pubblicazione realizzata dagli autori
anche agli stakeholder italiani coinvolti nell’aggiornamento e nella redazione di normative e
linee guida, nella gestione e nella costruzione di tratti stradali in galleria.
Questa pubblicazione permette di migliorare la comprensione delle ragioni per le quali è più
vantaggioso utilizzare le pavimentazioni in calcestruzzo per migliorare la sicurezza nelle gallerie stradali in caso d’incendio, oltre a fornire interessanti e utili suggerimenti sulle modalità
costruttive da utilizzare per le pavimentazioni in calcestruzzo in galleria.
Come il lettore potrà verificare attraverso la lettura della pubblicazione, paesi come l’Austria e
la Spagna hanno precluso l’uso delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso nelle gallerie
più lunghe di 1000 metri, proprio a seguito del comportamento negativo che questo tipo di
pavimentazione ha dimostrato avere durante gli incendi che si sono verificati in alcune gallerie
europee e nel recepire la nuova Direttiva Europa emessa proprio a seguito di questi eventi.
In Italia il recepimento della Direttiva Europea ha portato all’emissione del D.lgs 246/06 dove
i requisiti di sicurezza fanno riferimento alle caratteristiche geometriche e di progetto, alle
dotazioni di sicurezza quali, segnaletica e sistemi di gestione del traffico, all’addestramento
degli operatori dell’emergenza, alla gestione degli eventi critici, all’informazione agli utenti
circa il corretto comportamento da tenere in galleria, nonché al miglioramento della comunicazione tra le autorità e gli operatori dell’emergenza quali polizia, i vigili del fuoco, i soccorsi
vari, senza purtroppo fare riferimento alla sicurezza dei materiali per la realizzazione delle
pavimentazioni e ai conseguenti benefici ottenibili con l’utilizzazione delle pavimentazioni in
calcestruzzo e tanto meno ponendo limiti all’utilizzo delle pavimentazioni in conglomerato
bituminoso nelle gallerie di maggiore lunghezza.
Purtroppo anche le linee guida emanate dall’ANAS nel 2009 per la progettazione della sicurezza nelle gallerie stradali secondo la normativa vigente, non fanno alcun riferimento alla valutazione della sicurezza dei materiali da utilizzare per la realizzazione delle pavimentazioni.
Si ricorda inoltre che le normative che regolano in Italia il dimensionamento delle strutture in
calcestruzzo sono l’Eurocodice 2, recepito dalla UNI EN 1992-1-2 del 2005 che sostituisce
la UNI 9502 (edizioni 1989 e 2001) mentre l’azione dell’incendio è codificata dalle Norme
Tecniche per le costruzioni D.M. 14 gennaio 2008.
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SOMMARIO
A seguito degli incendi che si sono verificati in Europa all’interno di alcune gallerie, ci si è
resi conto quanto sia importante effettuare scelte appropriate per i materiali utilizzati nella
loro costruzione, al fine di garantire un elevato grado di sicurezza e di affidabilità per la
disponibilità al traffico.
Avere a disposizione, in caso d’incendio, una pavimentazione realizzata con materiale
inerte non combustibile e atossico, come il calcestruzzo, contribuisce ad aumentare la
sicurezza delle persone (utenti e squadre di soccorso) oltre che a proteggere gli impianti e
la struttura della galleria.
In questa pubblicazione sono analizzati i risultati di varie prove d’incendio eseguite in diversi
paesi europei per valutare il comportamento delle miscele di conglomerato bituminoso e del
calcestruzzo.
Si dimostra anche come il conglomerato bituminoso abbia un elevato potere calorifico e come
prenda fuoco rapidamente quando è riscaldato, emettendo gas tossici.
Inoltre il conglomerato bituminoso perde le sue caratteristiche meccaniche (dopo la combustione solo gli aggregati risultano essere ancora presenti ma non più legati tra loro dall’asfalto).
Al contrario il calcestruzzo è incombustibile, non rilascia fumi e non cambia aspetto quando viene sottoposto a elevate temperature, mantenendo buona parte delle sue caratteristiche meccaniche.
Il fenomeno dello spalling (il distacco di parti del materiale) è limitato ai calcestruzzi che non
sono comunemente utilizzati nelle pavimentazioni.
Si può concludere che le pavimentazioni in calcestruzzo possono ampiamente contribuire alla
sicurezza in galleria in caso d’incendio se confrontate con le altre pavimentazioni alternative.
PAROLE CHIAVE
Incendio, galleria, pavimentazione, calcestruzzo, conglomerato bituminoso, sicurezza, spalling.
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.
INDICE
1. INTRODUZIONE. .....................................................................................................................10
2. IL COMPORTAMENTO DELLE PAVIMENTAZIONI IN CASO D’INCENDIO. .............................................12
3. LE CURVE D’INCENDIO IN GALLERIA. .........................................................................................14
4. DISPOSIZIONI RIGUARDANTI LA SICUREZZA IN GALLERIA.................................................................16
5 IL COMPORTAMENTO DELLE MISCELE DI CONGLOMERATO BITUMINOSO IN CASO D’INCENDIO. ..........18
5.1 Determinazione del contenuto di legante nelle miscele di conglomerato bituminoso ...............................18
tramite la prova di combustione.
5.2. Università di Cergy-Pontoise (Francia). ........................................................................................20
5.3. Istituto Federale per la Ricerca delle autostrade (BASt Germania)........................................................23
5.4. Centro Scientifico e Tecnologico Francese per le Costruzioni (CSTB)...................................................23
5.5. Progetto SAMARIS (Materiali Evoluti e Sostenibili per l’Infrastruttura Stradale).......................................24
5.6. Centro BRE per l’ingegneria della sicurezza negli incendi dell’Università di Edimburgo (Scozia). ................25
5.7. Il comportamento delle miscele di conglomerato bituminoso negli incendi reali.....................................26
6. COMPORTAMENTO DEL CALCESTRUZZO DURANTE UN INCENDIO: IL FENOMENO DELLO SPALLING .........28
(DISTACCO DI STRATI O PEZZI DALLA SUPERFICIE).
7. ALTRI VANTAGGI LEGATI ALL’UTILIZZO DELLE PAVIMENTAZIONI DI CALCESTRUZZO IN GALLERIA............32
8. LE MODALITÀ’ COSTRUTTIVE DELLE PAVIMENTAZIONI IN CALCESTRUZZO IN GALLERIA.......................33
8.1.
8.2.
8.2.1.
8.2.2.
8.2.3.
8.3.
8.4.
Macchinari. ...........................................................................................................................33
Peculiarità per la realizzazione di pavimentazioni di calcestruzzo in galleria. ...........................................35
Approvvigionamento del calcestruzzo...........................................................................................35
Limitazione degli spazi laterali....................................................................................................37
Pavimentazioni ad armatura continua (CRCP) ................................................................................38
Il calcestruzzo per la realizzazione di pavimentazioni in galleria...........................................................38
Presupposti per ottenere una buona regolarità superficiale. ...............................................................39
9. CONCLUSIONI .......................................................................................................................41
10. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ....................................................................................................45
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1. INTRODUZIONE
La lunghezza totale delle gallerie utilizzate per trasportare persone e merci attraverso l’Europa supera i 15.000 km.
In alcuni casi le gallerie ricoprono un ruolo importante, addirittura vitale, nelle infrastrutture
per il trasporto.
Le gallerie sono elementi che per le loro caratteristiche di unicità nella rete stradale, meritano particolari attenzioni.
Statisticamente gli incidenti che accadono nelle gallerie non sono più frequenti di quelli che
avvengono in altre parti della rete stradale, ma ogni incidente importante che si verifica determina un allarme sociale, date le circostanze, concomitanti e specifiche, del posto dove
avviene, alle difficoltà di portare soccorso o di effettuare l’evacuazione, al dramma causato
dalle restrizioni o dai danni che la temporanea chiusura della strada può causare anche a
seguito della difficoltà o dell’impossibilità, che talvolta si ha, nel deviare il traffico.
I casi d’incendi che si sono verificati negli ultimi anni all’interno delle gallerie europee
(Fig.1a/b) hanno dimostrato la necessità di adottare alcune misure per minimizzare i rischi
per gli utenti e per le infrastrutture, come dimostrato dai dati riportati nella tabella 1 [1][2].
Ricerche sul comportamento umano durante gli incendi hanno evidenziato come le persone
all’inizio siano consce dell’ambiente in cui si trovano e della loro situazione, ma con il passare dei minuti la situazione si deteriora a causa della perdita di visibilità dovuta al fumo che
irrita gli occhi e rende difficile la visibilità, così come lo stress causato dal calore irradiato
dagli elementi che stanno bruciando.
A seguito di questa particolare situazione, che evolve rapidamente, gli utenti intrappolati nella galleria sono in grado di reagire solo in presenza di segnali forti (luci e suoni, gli ultimi con
la difficoltà di essere compresi da utenti stranieri, specialmente nelle gallerie presenti in aree
turistiche o di confine), essendo poi obbligati a prendere decisioni in brevissimo tempo [3].
Figura 1a:
Incendio nel traforo del San Gottardo.
10
Figura 1b:
Incendio nel traforo del Monte Bianco
Tabella 1: Riepilogo dei danni provocati negli incendi delle gallerie stradali europee.
Tipo e lunghezza
galleria
Anno
Durata e
temperatura
raggiunta
Vittime
Veicoli coinvolti
Fréjus Francia Italia
Stradale (1 canna)
12.9 km
2005
6 ore 1200 °C
2 morti
9 automobili
San Gottardo Svizzera
Stradale (1 canna)
16.3 km
2001
24 ore 1200 °C
11 morti
35
intossicati
10 automobili
13 camion
Gleinalm Austria
Stradale (1 canna)
8.3 km
2001
37 minuti
5 morti
2 automobili
Tauern Austria
Stradale (1 canna)
6.4 km
1999
14 ore 1200 °C
12 morti
24 automobili
16 camion
Monte Bianco Italia-Francia
Stradale (1 canna)
11.6 km
1999
53 ore 1000 °C
39 morti
32 automobili
2 camion
Stradale
1999
-
5 morti
19 automobili
1 pullman
Luogo incendio
Palermo Italia
11
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2. IL COMPORTAMENTO DELLE
PAVIMENTAZIONI IN CASO D’INCENDIO.
In conseguenza di quanto detto nei paragrafi precedenti, ovviamente è necessario assicurare
che tutti i materiali utilizzati per la costruzione della galleria presentino il più elevato grado di
sicurezza possibile in caso d’incendio.
Non dobbiamo dimenticare che una buona parte della sezione trasversale della galleria è occupata dalla pavimentazione della carreggiata.
I due materiali che possono essere utilizzati per la realizzazione dello strato superiore della
pavimentazione sono il calcestruzzo e le miscele di conglomerato bituminoso.
Tuttavia, mentre il primo è un materiale inerte non combustibile, la presenza in quest’ultimo
strato di bitume, un sottoprodotto della raffinazione del petrolio altamente infiammabile, può
risultare molto dannoso in caso d’incendio, perché incrementa il carico d’incendio ed emette
vapori tossici, distruggendo le proprietà strutturali del materiale, che viene parzialmente o completamente trasformato in un gruppo di particelle non legate che possono essere facilmente
sgretolate.
La combustione delle miscele di conglomerato bituminoso è stata verificata in numerose prove
di laboratorio così come in diverse pavimentazioni soggette a incendi reali.
Come dettagliato di seguito, sono stati standardizzati, negli Stati Uniti e in Europa, metodi di
prova per determinare il punto di accensione di una miscela di conglomerato bituminoso, in
funzione del contenuto di legante.
Per quanto riguarda gli incendi che si sono effettivamente verificati in galleria, tra le altre
cose, è stato riscontrato un serio danneggiamento di lunghi tratti della pavimentazione come
in quelli avvenuti nei trafori del San Gottardo, del Monte Bianco (1,2 km) e del Fréjus (800 m),
che è stato poi necessario ricostruire. In alcuni punti del traforo del Monte Bianco è stato riscontrato che l’intero spessore (10 cm) della miscela di conglomerato bituminoso è bruciato,
determinando anche il danneggiamento della lastra di calcestruzzo armato che supportava
la pavimentazione[4].
Bisogna inoltre segnalare che nell’incidente che si è verificato all’interno del traforo del Fréjus
(2005), il comportamento della pavimentazione in conglomerato bituminoso ha intralciato il
lavoro delle squadre di soccorso, così come riportato dai vigili del fuoco, perché la pavimentazione si è liquefatta, sotto i loro piedi, in prossimità dell’incendio[5].
Come detto sopra, quando la miscela di conglomerato bituminoso brucia, si verifica la perdita
di coesione della parte superiore che diventa facilmente sgretolabile e questo rende difficoltosa
la circolazione dei mezzi.
Oltre al calore sprigionato dalla sua combustione, la miscela di conglomerato bituminoso ha
anche il problema dell’emissione dei gas e dei fumi generati durante la combustione, che possiedono un elevato grado di tossicità.
Secondo i risultati riportati nel rapporto della commissione istituita dopo l’incendio del traforo
del Monte Bianco, “il calore è stato d’intensità tale da innescare l’incendio anche della pavimentazione in conglomerato bituminoso, accelerando il soffocamento di molte delle vittime”[6].
Al contrario il calcestruzzo è un materiale inerte e non combustibile, che non emette gas tossici
quando è sottoposto a un incendio, mantenendo le proprie capacità strutturali anche a temperature molto elevate.
Questo è stato dimostrato in numerose prove di laboratorio, sebbene quella migliore sia senza
dubbio il comportamento dimostrato dalle numerose strutture in calcestruzzo sottoposte a in-
12
cendi reali.
A supporto di quanto affermato, un esempio tra tutti è stato sicuramente quello dell’incendio
del palazzo Windsor a Madrid (2005). Nonostante le fiamme, che sono rimaste attive per più di
24 ore e le temperature elevate raggiunte, più di 1000 °C in varie parti dell’edificio, la struttura
è rimasta in piedi[7].
Un’altra evidenza del buon comportamento delle pavimentazioni in calcestruzzo in caso d’incendio, sono i risultati delle prove eseguite nella galleria sperimentale realizzata nel centro per
le prove d’incendio e di ventilazione di San Pedro de Anes (Spagna) (Fig. 2), considerato uno dei
migliori impianti realizzati al mondo per studiare queste problematiche.
Fin dalla sua inaugurazione avvenuta nel giugno del 2005, sono state condotte sulla sua pavimentazione in calcestruzzo numerose prove, anche di incendi controllati di veicoli, che non
hanno determinato danni evidenti alla pavimentazione in calcestruzzo.
Per caratterizzare in un laboratorio il comportamento reale di un materiale quando è sottoposto a un incendio, questo deve essere soggetto a una temperatura tale che possa riprodurre
quella che, almeno in modo approssimativo, si potrebbe ragionevolmente verificare in un
incendio reale.
Tuttavia, può essere utile elaborare alcuni risultati basati sulle così dette curve d’incendio, in
altre parole le curve di variazione della temperatura nel tempo che sono state prese in considerazione all’interno delle differenti normative.
Figura 2:
Galleria sperimentale del centro per le prove d’incendio e di
ventilazione di San Pedro de Anes (Spagna).
13
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3. LE CURVE D’INCENDIO
IN GALLERIA.
Negli anni recenti sono stati realizzati a livello internazionale una gran quantità di ricerche per
determinare il tipo d’incendio che si può verificare in una galleria o negli spazi sottoterra.
Queste ricerche hanno avuto luogo sia all’interno di gallerie in servizio sia in quelle dismesse,
così come in condizioni di laboratorio.
A seguito di queste prove sono state sviluppate, con i dati ottenuti, una serie di curve tempo/
temperatura[8] per le differenti situazioni d’incendio che si sono verificate (Fig. 3).
mate per il progetto europeo FIRETUN (incendi nelle gallerie per il trasporto).
In questa curva, l’innalzamento della temperatura è molto rapido fino a 1200 °C in 5 minuti.
La durata dell’esposizione a 1200 °C è inferiore a quella di altre curve con l’inizio dell’abbassamento della temperatura che si verifica dopo 30 minuti, nel caso d’incendio di una vettura.
L’abbassamento della temperatura per l’incendio di un treno inizia solo dopo 60 minuti.
Entrambe le curve d’incendio prevedono un periodo di raffreddamento di 110 minuti.
La curva RWS è stata sviluppata dalla Rijkswaterstaat, il Ministero delle Infrastrutture e dell’Ambiente olandese.
Questa curva è basata sull’assunzione di uno scenario in cui si verifica il caso peggiore, dove
può avvenire l’incendio di un serbatoio di 50 m3 di carburante, petrolio o benzina, con un
carico d’incendio di 300 MW, che può durare fino a 120 minuti.
L’adeguatezza della curva RSW come curva d’incendio da utilizzare per progettare gallerie,
è stata confermata attraverso un incendio di prova realizzato in scala reale all’interno della
galleria Runehamar in Norvegia.
La curva RWS simula la rapidità di sviluppo di un incendio utilizzando un serbatoio di petrolio come sorgente e la graduale caduta della temperatura che si attende quando il carico di
combustibile è bruciato.
Attualmente la legislazione spagnola in essere, per quanto riguarda la sicurezza nelle gallerie, stabilisce che i sistemi di ventilazione debbano essere in grado di estrarre il fumo generato da un tipo d’incendio standard con una potenza minima di 30 MW e un flusso minimo
di 120 m3/s, equivalente alla simulazione dell’incendio di un camion per il trasporto delle
merci, come mostrato nella tabella 2[9].
4. DISPOSIZIONI RIGUARDANTI LA
SICUREZZA IN GALLERIA.
Tabella 2: carico d’incendio in galleria.
VEICOLI
Figura 3: curve d’incendio; evoluzione della temperatura secondo la tipologia d’incendio.
Le prove standard alle quali sono sottoposti i campioni degli edifici, si basano sull’uso della
curva tempo/temperatura della cellulosa, come definito nella ISO 834.
Sebbene la curva d’incendio della cellulosa sia stata utilizzata per molti anni, è parso subito
evidente che la velocità di propagazione della fiamma nella combustione di alcuni materiali,
come ad esempio il gas di petrolio, prodotti chimici ecc., erano nettamente superiori a quella
della combustione del legno.
Per questa ragione è stato necessario valutare delle esposizioni alternative con l’obiettivo di
effettuare delle prove su strutture e materiali utilizzati nell’industria petrolchimica, per cui è
stata sviluppata anche la curva degli idrocarburi.
Questa curva (HC) è applicabile dove si possono verificare piccoli incendi in presenza di
prodotti petroliferi, come ad esempio i serbatoi di carburante delle vetture, cisterne per la
benzina o il petrolio, alcuni serbatoi per prodotti chimici ecc..
La legislazione francese richiede l’applicazione di una versione avanzata della curva degli
idrocarburi sopra menzionata, la così detta curva modificata degli idrocarburi (HCM).
La temperatura massima della curva HCM è di 1300 °C contro i 1100 °C previsto dallo standard della curva HC.
La curva RABT-ZTV è stata sviluppata in Germania come risultato di una serie di prove program-
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POTENZA TERMICA
(MW)
TEMPERATURA MASSIMA
DELLE PARETI IN GALLERIA (°C)
A
FUMO RILASCIATO
/s)
(m3problemi
seguito dei
concernenti l’infiammabilità delle miscele di conglomerato bituminoso, l’Austria dal 2001
ha bandito l’uso di questo tipo di pavimentazioni nelle gallerie più lunghe di 1 km[10]. In
seguito,
a livello europeo, sono
serie di requisiti minimi per
Automobile
2.5 –stati
5 messi a punto una 400
20 garantire la sicurezza nelle gallerie, attraverso l’adozione, da parte del Parlamento e del Consiglio
dell’Unione Europea, della Direttiva 2004/54/EC del 29 aprile 2004 per le gallerie facenti
.
parte
rete stradale trans-europea
2-3 della
Automobili
8
30
[11]
In questa direttiva si pone l’accento su come la sicurezza nelle gallerie richieda l’adozione
di una serie di misure relative, tra le varie cose, alla geometria della galleria, alla sua progettazione,
del traffico,
Furgone alla sicurezza degli
15impianti, inclusi i segnali- stradali, alla gestione 50
all’addestramento dei servizi di emergenza, alla gestione degli incidenti, alla fornitura di informazioni agli utenti su come comportarsi correttamente in galleria e alla migliore comunicazione
tra il gestore dell’infrastruttura
e i servizi di emergenza,
come ad esempio
la polizia,
Pullman
20
800
60 – 90
i pompieri e le squadre di soccorso (Fig. 4).
Il risultato dell’adozione della Direttiva Europea da parte della Spagna, legata anche all’intenzione
di migliorare la sicurezza
della rete stradale e in1000
particolare delle gallerie,
Camion
20 – 30
60 –ha
90portato
alla pubblicazione del Decreto Reale 635/2006 il 6 maggio[12], per disciplinare le modalità di
progettazione e gestione delle gallerie nelle strade statali.
Il Decreto
non si applica solo
gallerie facenti parte
della
rete trans-europea >ma
Autocisterna
100alle
– 300
1200
– 1400
100a tutte le
gallerie dello stato.
15
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4. DISPOSIZIONI RIGUARDANTI LA
SICUREZZA IN GALLERIA.
A seguito dei problemi concernenti l’infiammabilità delle miscele di conglomerato bituminoso, l’Austria dal 2001 ha bandito l’uso di questo tipo di pavimentazioni nelle gallerie più
lunghe di 1 km[10]. In seguito, a livello europeo, sono stati definiti una serie di requisiti minimi
per garantire la sicurezza nelle gallerie attraverso l’adozione, da parte del Parlamento e del
Consiglio dell’Unione Europea, della Direttiva 2004/54/EC del 29 aprile 2004 per le gallerie
facenti parte della rete stradale trans-europea[11].
In questa direttiva si pone l’accento su come la sicurezza nelle gallerie richieda l’adozione
di una serie di misure relative, tra le varie cose, alla geometria della galleria, alla sua progettazione, alla sicurezza degli impianti, inclusi i segnali stradali, alla gestione del traffico,
all’addestramento dei servizi di emergenza, alla gestione degli incidenti, alla fornitura di informazioni agli utenti su come comportarsi correttamente in galleria e al miglioramento della
comunicazione tra il gestore dell’infrastruttura e i servizi di emergenza, come ad esempio la
polizia, i pompieri e le squadre di soccorso (Fig. 4).
gallerie dello stato.
Tra le misure di sicurezza richiamate nel Decreto è stabilito quanto di seguito riportato: “Senza adeguate e giustificate ragioni, nelle gallerie più lunghe di 1000 m, devono essere utilizzate pavimentazioni in calcestruzzo”.
Soluzioni differenti possono essere accettate solo nel caso che quella proposta nel Decreto
sia impossibile da realizzare o abbia un costo sproporzionato, sempre tenendo in considerazione che l’alternativa deve portare a dei vantaggi equivalenti o a una maggiore protezione.
L’efficienza di tali misure alternative deve comunque sempre essere dimostrata attraverso
un’analisi dei rischi.
Riguardo all’utilizzo della pavimentazione in calcestruzzo come ad una misura di sicurezza
e alla possibilità della sua sostituzione con un’altra soluzione, come ad esempio l’utilizzo di
una pavimentazione di conglomerato bituminoso, bisogna sottolineare che:
• È sempre possibile realizzare una pavimentazione in calcestruzzo all’interno delle gallerie. Questo non comporta difficoltà o inconvenienti per l’aggiudicatario dell’appalto grazie al fatto che talvolta i due tipi di pavimentazione coesistono nello stesso tratto: una
all’interno della galleria e l’altra nella sezione all’aperto.
• La pavimentazione in calcestruzzo non ha un costo sproporzionato; al contrario grazie
alla sua durabilità e alla limitata manutenzione richiesta, è la soluzione più conveniente
quando il costo e valutato sull’intero ciclo di vita di 30 - 40 anni.
Come già ricordato sopra, altre pavimentazioni alternative, come ad esempio quelle con uno
strato di usura in conglomerato bituminoso, possono essere accettate dimostrando che la
loro sicurezza, nei confronti degli incendi, è equivalente o maggiore rispetto alle pavimentazioni in calcestruzzo.
Al fine di poter confrontare correttamente il comportamento delle miscele di conglomerato
bituminoso e del calcestruzzo in caso d’incendio, nei paragrafi seguenti si riepilogano i risultati di alcune prove che sono state eseguite in relazione a questo argomento, così come le
conclusioni che sono state ricavate dalla valutazione di vari casi di incendi reali.
Figura 4: aree d’azione per il miglioramento della sicurezza in galleria.
Il risultato dell’adozione della Direttiva Europea da parte della Spagna, legata anche all’intenzione di migliorare la sicurezza della rete stradale e in particolare delle gallerie, ha portato
alla pubblicazione del Decreto Reale 635/2006, il 6 maggio[12], per disciplinare le modalità
di progettazione e gestione delle gallerie nelle strade statali.
Il Decreto non si applica solo alle gallerie facenti parte della rete trans-europea ma a tutte le
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5. IL COMPORTAMENTO DELLE
MISCELE DI CONGLOMERATO
BITUMINOSO IN CASO D’INCENDIO.
stione della miscela di conglomerato bituminoso.
La prova si interrompe automaticamente quando la perdita di massa si stabilizza, a seguito
della completa combustione del legante.
I dati della temperatura e della perdita di massa sono archiviati in modo elettronico e sono
stampati tramite una specifica apparecchiatura.
E’ già stato detto che la presenza in una miscela di conglomerato bituminoso di un sottoprodotto della raffinazione del petrolio, come il bitume, la rende facilmente infiammabile,
subendo importanti degradazioni in caso d’incendio.
Questi risultati sono presentati nei paragrafi seguenti e avvalorati dai risultati riportati nelle
numerose osservazioni effettuate durante gli eventi realmente avvenuti e dalle varie prove
effettuate nei test di laboratorio descritti.
5.1. Determinazione del contenuto di legante nelle miscele di
conglomerato bituminoso tramite la prova di combustione.
Per molti anni la combustibilità delle miscele di conglomerato bituminoso è stata utilizzata
per determinare il loro contenuto di legante.
Nel 1970 il Comitato di Ricerca sui Trasporti degli USA ha sviluppato un metodo, per l’applicazione in cantiere, utilizzando un bruciatore a butano[13].
Nei primi anni 90’ il Centro Nazionale per la Tecnologia delle Miscele di Conglomerato Bituminoso (NCAT), sempre negli USA, ha sviluppato un metodo per separare il legante dagli aggregati facendo prendere fuoco al campione di miscela di conglomerato bituminoso,
per incenerire completamente il legante, come metodo alternativo a quello più tradizionale
dell’estrazione del legante tramite solvente.
Dato che il bitume brucia completamente, il metodo può essere anche utilizzato per valutare
la composizione della miscela perché si possono misurare le dimensioni delle particelle e la
loro proporzione in peso in quanto, alle temperature che si raggiungono nella prova, non si
verifica la disintegrazione degli aggregati[14].
Questo metodo è trattato esaurientemente nello standard americano[15] ASTM D6307 e in
quello europeo EN 12697-39[16].
In funzione del tipo di miscela di conglomerato bituminoso, la prova dura 40 minuti dall’inizio del riscaldamento. Normalmente la temperatura raggiunta dal forno varia tra i 400 e i
500 °C.
Questa prova dimostra chiaramente che le miscele di conglomerato bituminoso bruciano
in un intervallo di temperatura più basso rispetto al valore massimo specificato nelle curve
d’incendio utilizzate per standardizzare gli incendi in galleria.
In generale, la determinazione del contenuto di legante è eseguita su un campione non
compattato.
Tuttavia, per cercare di riprodurre le condizioni di una pavimentazione durante un incendio
reale, l’autore di questo lavoro ha eseguito una serie di prove con campioni compattati con
un sistema simile a quello utilizzato nella “Hamburg Wheel-Tracking Machine” (Fig. 5).
I campioni sono stati poi inseriti all’interno di un forno speciale per questo tipo di prove, con
la piastra di riscaldamento all’infrarosso inserita all’interno nella parte superiore e con un
sistema integrato per la misurazione in continuo della perdita di massa durante la combu-
18
(a) Campione di miscela di conglomerato
bituminoso prima di essere testato.
(b) Introduzione del campione nel forno.
c) L’interno del forno con la piastra all’infrarosso posta nella parte superiore.
(d) Combustione della miscela di conglomerato
bituminoso durante la prova
(e) Aspetto del campione dopo la prova.
(f) Una volta che la prova è terminata la miscela
di conglomerato bituminoso ha perso completamente la sua coesione e può essere facilmente
sgretolata
Figura 5: prova di innesco di un campione di miscela di conglomerato bituminoso in un forno utilizzato per
determinare il contenuto di legante per mezzo della combustione.
19
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Alla fine della prova, il campione ha perso completamente la coesione fornita dal legante,
diventando un ammasso di particelle libere ricoperte da una crosta formata dai residui della
combustione del bitume, che può essere facilmente sgretolata.
Nel grafico qui di seguito riportato (Fig. 6) sono evidenziate le curve che mostrano l’evoluzione avuta dalla temperatura e dalla perdita di massa in una delle prove eseguite.
di queste sono state riprodotte nelle figure di seguito riportate (Fig. 7 – 11).
Le più importanti conclusioni di questo studio vengono riassunte qui di seguito:
• Il calcestruzzo, grazie alla sua composizione, è stabile in caso d’incendio. Non è infiammabile e non contribuisce ad alimentare il carico d’incendio che, all’interno di una galleria,
stabilisce il rischio d’incendio, l’intensità e le possibili conseguenze che ne derivano.
• Le miscele di conglomerato bituminoso hanno un elevato potere calorifico che aumenta
sia il carico d’incendio sia la temperatura durante l’incendio. Queste bruciano tra i 428 °C
e i 530 °C.
• Le miscele di conglomerato bituminoso non mantengono le loro caratteristiche meccaniche in caso d’incendio. La combustione determina la disintegrazione e la perdita di coesione e l’effetto legante del bitume è irreversibilmente perso.
• Una pavimentazione in conglomerato bituminoso raggiunge molto velocemente una temperatura elevata se confrontata con una pavimentazione in calcestruzzo.
• Una pavimentazione in conglomerato bituminoso, 5 minuti dopo essere stata riscaldata,
emette gas tossici e soffocanti (tra cui monossido e biossido di carbonio, aldeide, metanolo, propanolo - 2, acetone, benzene, toluene, biossido di zolfo e acido acetico) peggiorando
le conseguenze provocate dall’incendio. L’aspetto dei campioni della miscela di conglomerato bituminoso è simile a quello riscontrato nelle prove eseguite per determinare il
contenuto di legante attraverso la sua combustione (Fig. 5).
Figura 6: curve di evoluzione della temperatura e della perdita di massa nella prova di combustione
di una miscela di conglomerato bituminoso.
5.2. Università di Cergy-Pontoise (Francia).
Il laboratorio di scienza dei materiali e costruzione dell’Università di Cergy – Pontoise (Francia), ha condotto uno studio sperimentale dettagliato sul comportamento durante un incendio di un numero di campioni di miscele di conglomerato bituminoso e di calcestruzzo. I
risultati sono stati pubblicati nel 2003.
Uno dei meriti di questo studio è stato quello di essere il primo a esaminare, in modo controllato, il comportamento delle miscele di conglomerato bituminoso in caso d’incendio, sottoponendo i campioni a una curva d’incendio standard (ISO 834) e misurando l’evoluzione della
temperatura a differenti altezze, tramite l’ausilio di termocoppie.
Per permettere un confronto, le stesse prove sono state replicate anche su dei campioni di
calcestruzzo[17].
Lo studio descrive minutamente le caratteristiche dei materiali utilizzati (contenuto del legante e altre proprietà), le dimensioni dei campioni (la maggior parte dei quali a forma di prisma
50 x 18 x 5 cm), il tipo di forno utilizzato per il riscaldamento, la posizione delle termocoppie
e l’evoluzione della temperatura all’interno del campione.
Sono stati analizzati anche i campioni di gas emessi durante la combustione delle miscele di
conglomerato bituminoso[18].
Le informazioni sono state integrate anche tramite l’ausilio di numerose foto e grafici. Alcune
20
Figura 7: campione di miscela di conglomerato bituminoso prima della prova. (Università di Cergy – Pontoise)
Figura 8: campione di miscela di conglomerato bituminoso durante l’innesco e la combustione.
(Università di Cergy – Pontoise)
21
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5.3. Istituto Federale per la Ricerca delle autostrade (BASt Germania).
Figura 9: campione di miscela di conglomerato bituminoso dopo la prova di combustione.
(Università di Cergy – Pontoise)
Figura 10: campione di miscela di conglomerato bituminoso (a sinistra) e calcestruzzo (a destra) dopo la prova di
combustione. (Università di Cergy – Pontoise).
L’Istituto Federale per la Ricerca delle Autostrade tedesco (Bundesanstalt für Straßenwesen,
BASt) ha pubblicato nel 2003 uno studio bibliografico sul comportamento delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso e calcestruzzo in caso d’incendio in galleria[19].
In questo studio sono state prese in considerazione solo documentazioni tedesche e può
essere una coincidenza dovuta all’anno della sua pubblicazione ma non viene fatto alcun
riferimento ai risultati pubblicati dall’Università di Cergy - Pontoise.
Sono fornite informazioni dettagliate su una serie d’incendi avvenuti in gallerie stradali dal
1949 al 2000. E’ stato evidenziato come il danneggiamento dello strato di conglomerato
bituminoso abbia riguardato diversi centimetri in profondità.
Viene anche evidenziato come, nonostante alcune indagini condotte dopo l’incendio del traforo del Monte Bianco, queste non siano riuscite a chiarire perché siano bruciati otto veicoli
parcheggiati nel versante italiano, a una distanza di 300 m dall’incendio.
Dato che il soffitto in questi trecento metri di galleria risultava essere a mala pena danneggiato,
si è presupposto che la combustione dei veicoli sia avvenuta a causa della propagazione dell’incendio per mezzo dello strato di conglomerato bituminoso per la temperatura elevata.
Sono descritte poi alcune prove effettuate in Germania. I risultati ottenuti sono molto discutibili, viste le modalità con cui sono stati innescati gli incendi (per esempio bruciando cassette
di legno accatastate sul pavimento) e perché le temperature della superficie della miscela di
conglomerato bituminoso non hanno superato i 400 °C.
Non sorprende che, la miscela di conglomerato bituminoso si sia danneggiata solo per 1 cm
del suo spessore, cosa che non corrisponde per nulla a quello che è stato invece osservato
nei casi d’incendi reali.
5.4. Centro Scientifico e Tecnologico Francese per le Costruzioni (CSTB).
Termocoppia in mezzo al calcestruzzo
Termocoppia superficie calcestruzzo
Curva d’incendio ISO
Termocoppia in mezzo all’asfalto
Termocoppia superficie asfalto
Massima temperatura stabilita
Termocoppia interfaccia calcestruzzo
Termocoppia interfaccia asfalto
Figura 11: temperature misurate nei campioni della miscela di conglomerato bituminoso e nel calcestruzzo, soggetti
a una curva d’incendio ISO 834. (Università di Cergy – Pontoise)
22
Il Centro Scientifico e Tecnologico per le Costruzioni francese (Centre Scientifique et Technique du Batiment, CSTB), ha condotto un’analisi bibliografica e uno studio sperimentale sul
comportamento delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso in caso d’incendio nelle
gallerie stradali[20][21][22].
Nella prova, sono stati messi sotto un pannello radiante di (60 x 60 cm) dei campioni di conglomerato bituminoso (60 x 40 x 10 cm) e sono stati sottoposti a un flusso di calore tra i 20
e i 50 kW/m2.
Ogni prova è terminata quando la termocoppia posizionata a 15 mm sotto la superficie superiore ha registrato una temperatura di 300 °C.
La temperatura è più bassa rispetto a quella a cui prende fuoco il bitume, per cui anche queste prove non sono in grado di rappresentare quello che realmente avviene all’interno di una
galleria durante un incendio.
Nonostante le basse temperature, molti campioni hanno comunque perso la loro coesione interna, ridotti ad un ammasso di particelle sgretolate, mentre sulla superficie si è formata una
crosta di materiale. Il comportamento è simile a quello osservato nelle prove di combustione
utilizzate per determinare il contenuto di legante (Fig. 5) o in quelli realizzati all’Università di
Cergy – Pointoise (Fig. 10). Di conseguenza, non è vero che la crosta protegge il resto dello
spessore dalla combustione, ma al contrario è il risultato della combustione stessa.
Durante le prove, oltre alla combustione dei campioni è stato prodotto anche un fumo nero,
23
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denso e maleodorante.
Anche in questi casi, meno severi rispetto a quelli reali, si evidenzia chiaramente la perdita
di protezione fornita dalla “crosta d’inerti”. Ad esempio, si può vedere nella figura di seguito
riportata (Fig. 12), il grado di danneggiamento provocato su una pavimentazione urbana dal
semplice incendio di un’autovettura.
Figura 13: innesco di una miscela di conglomerato bituminoso nella prova del cono calorimetro.
indice di perdita di massa. Parte 1: velocità di rilascio termico (metodo del cono calorimetro)”[26] (Fig. 13).
Figura 12: danneggiamento provocato su una pavimentazione urbana dall’incendio di un’autovettura.
5.5. Progetto SAMARIS
(Materiali Evoluti e Sostenibili per l’Infrastruttura Stradale).
SAMARIS è un progetto di ricerca Europeo che ha coinvolto 23 partner, parzialmente finanziato
dalla Comunità Europea. E’ stato sviluppato tra il 2002 e il 2005.
Ha riguardato due argomenti principali: le strutture e le pavimentazioni.
Uno dei principali obiettivi è stato quello di incoraggiare l’utilizzo di materiali alternativi e riciclati
nelle pavimentazioni, identificando come potevano essere selezionati e collaudati per garantire
un comportamento soddisfacente sia dal punto di vista ambientale che funzionale.
Tra gli obiettivi di questo progetto c’era anche quello di valutare il comportamento di questi
differenti materiali, per la realizzazione di pavimentazioni, nei confronti di un incendio[23].
Sono stati sollevati dei dubbi circa l’opportunità di effettuare le prove secondo quanto specificato nella EN 13501-1:2002 (“Classificazione dei prodotti da costruzione in rapporto al loro
comportamento al fuoco. Parte 1: Classificazione in base ai risultati delle prove di reazione al
fuoco”[24]), e se questo potesse fornire il livello di discriminazione richiesto per differenziare i
vari tipi di pavimentazioni.
Tra i vari risultati del progetto è importante evidenziare le seguenti conclusioni:
• Il flusso di calore necessario per dare inizio a una combustione prolungata della miscela
densa di conglomerato bituminoso è stato pari a 21 kW/m2, che rientra nell’intervallo di
valori (15-25 kW/m2) registrati durante una prova d’incendio effettuata con una vettura
incendiata all’aperto.
• Tipicamente questo valore è pari a due volte il livello d’irradiazione fornito nella prova per
le pavimentazioni della EN ISO 9239-1. Per questa ragione questo metodo di prova non
fornisce alcuna differenziazione nelle prestazioni d’incendio. I risultati ottenuti con questa
prova non possono essere utilizzati per valutare il comportamento durante un incendio
delle miscele di conglomerato bituminoso, senza che siano apportate opportune modifiche alle apparecchiature utilizzate per eseguire la prova.
• Il tempo in cui s’innesca l’incendio decresce rapidamente a seguito dell’aumento del livello d’irradiazione: a 3,5 kW/m2 può richiedere più di 10 minuti, mentre a 75 kW/m2 è meno
di 1 minuto. Nello studio è inoltre evidenziato come in un’area ristretta, ad esempio quella
di una galleria stradale, il flusso di calore irradiato indietro dallo strato di fumo molto caldo e dalle pareti della galleria, aumenta la probabilità dell’innesco della pavimentazione,
fornendo un contributo significativo all’estensione dell’incendio, più che nel caso di uno
scenario d’incendio all’aperto.
Tuttavia fu deciso di assoggettare tre differenti tipologie di miscele di conglomerato bituminoso (miscela di conglomerato bituminoso drenate, bitume denso macadam, miscela di
mastice di bitume) a due prove secondo i seguenti standard:
5.6. Centro BRE per l’ingegneria della sicurezza negli incendi
dell’Università di Edimburgo (Scozia).
• EN ISO 9239-1 “Prove di reazione al fuoco dei pavimenti - Parte 1: Valutazione del comportamento al fuoco utilizzando una sorgente di calore radiante”[25], che è una di quelle
prescritte nello standard EN-13501-1.
• ISO 5660-1 “Reazione alle prove d’incendio. Rilascio di calore, produzione di fumo e
Il centro BRE per l’ingegneria della sicurezza negli incendi dell’Università di Edimburgo ha
sviluppato un progetto di ricerca sul comportamento della superficie stradale delle miscele di
conglomerato bituminoso. Ha utilizzato anche il metodo del cono calorimetro[27], con l’obiettivo di incorporare i risultati in un modello di calcolo dinamico dei fluidi (DFC) per permettere di
24
25
03/03/2011 9.26.49
eseguire delle simulazioni accurate per gli scenari d’incendio all’interno delle gallerie.
Dei campioni cilindrici di una miscela di conglomerato bituminoso di tipo SMA (Stone Mastic
Asphalt) sono stati esposti a un flusso di calore di 60, 50, 40 e 30 kW/m2.
Il contenuto di bitume dei campioni era del 6,3% (in massa).
Le dimensioni dei cilindri erano di 100 x 100 x 60 mm.
Gli aspetti più interessanti dei risultati delle prove sono stati i seguenti:
• Il flusso di calore critico per l’accensione dei campioni della miscela di conglomerato bituminoso è stato inferiore ai 40 kW/m2. Flussi di calore di questa magnitudo sono certamente prodotti in incidenti con incendio in galleria e negli esperimenti.
• Il materiale ha perso le sue caratteristiche strutturali durante le prove. Il materiale, dopo la
prova, si è frantumato e risultava facile da rompere.
• La velocità di rilascio termico aumenta considerevolmente con l’aumento del flusso di calore secondario. Al valore di 60 kW/m2, è stata osservata una velocità di rilascio termico di
circa 100 kW/m2. Con flussi più elevati si presume che questa velocità tenda ad aumentare ulteriormente.
• Le tipiche miscele di conglomerati bituminosi possono potenzialmente prendere fuoco durante un incendio in galleria e produrre una velocità di rilascio termico comparabile con
quelle delle altre sorgenti di combustibili che si trovano comunemente in una galleria (per
esempio le vetture).
Si deve sottolineare che questi risultati sono stati ottenuti con campioni che erano alti
solo 60 mm.
Si deve tenere presente che nel caso d’incendi reali la profondità della miscela sottoposta
alle fiamme può essere maggiore rispetto a quella del campione, che a sua volta determina
anche una maggiore velocità di rilascio termico. Il rapporto menziona i risultati ottenuti durante le prove d’incendio realizzate nel 2003 nel tunnel Runehamar in Norvegia, dove i flussi
di calore sono stati registrati in varie postazioni poste in prossimità delle sorgenti dell’incendio (è stato simulato l’incendio di un mezzo pesante per il trasporto delle merci).
Nelle prime tre prove, (nella prima caricato con legno e pallet di plastica, nella seconda caricato con pallet di legno e materassi e nella terza caricato con mobili) questo valore critico del
flusso di calore è stato oltrepassato nelle postazioni poste sulla strada a valle dell’incendio,
dove i flussi massimi registrati sono stati rispettivamente di circa 280, 200 e 75 kW/m2.
Flussi di calore superiori al limite critico sono stati registrati nella prima prova, anche a 5 m a
monte della locazione dell’incendio, dove il picco di flusso ha raggiunto valori di 100 kW/m2.
Di conseguenza, anche se l’accensione della miscela di conglomerato bituminoso è limitata
all’area immediatamente a valle dell’incendio del mezzo pesante, questo può coinvolgere
un’area della strada superiore ai 50 m2, così la velocita di rilascio termico dovuta alla miscela
di conglomerato bituminoso può raggiungere i 5 MW o di più, che equivale ad almeno una o
due auto incendiate. In casi particolarmente severi, si può danneggiare la miscela di conglomerato bituminoso posta sotto il veicolo, in prossimità e a monte dello stesso.
anche a una certa distanza dal veicolo in fiamme, le temperature raggiunte sono in grado di
causare la combustione della miscela di conglomerato bituminoso.
E’ stato già detto che in un’area ristretta come quella di una galleria stradale, il flusso di calore irradiato indietro dallo strato di fumo molto caldo e dalle pareti della galleria, aumenta la
probabilità dell’innesco della pavimentazione.
A tale proposito si deve ricordare che, tra gli altri esempi, si sono verificati importanti danneggiamenti in lunghi tratti delle pavimentazioni a seguito degli incendi nei trafori del San
Gottardo, del Monte Bianco (1,2 km) e del Fréjus (800 m), che poi sono stati ricostruiti.
Nell’incendio del traforo del Monte Bianco (1999), il danneggiamento ha riguardato 1200 m
di pavimentazione, dove sono bruciati 32 autoveicoli e 2 camion.
La lunghezza messa insieme dal totale dei mezzi era inferiore ai 250 m.
Va anche rilevato che nell’incendio del Monte Bianco, sono bruciati anche otto veicoli parcheggiati ad una distanza di circa 300 m dall’incendio nel versante italiano[14].
Dato che il soffitto della galleria in questi 300 metri non è stato fortemente danneggiato, si
presume, attendibilmente, che la combustione dei veicoli sia avvenuta a seguito della diffusione dell’incendio tramite l’innesco della miscela di conglomerato bituminoso a seguito
dell’elevata temperatura.
Anche senza determinare l’accensione della miscela di conglomerato bituminoso, le elevate
temperature possono causare un eccessivo rammollimento della pavimentazione.
E’ risaputo che il comportamento della pavimentazione in conglomerato bituminoso ha ostacolato le squadre dei vigili del fuoco durante l’incendio avvenuto (2005) nel traforo del Fréjus,
come riportato dai vigili del fuoco, la carreggiata, in prossimità dell’incendio, si scioglieva
sotto i loro piedi[5].
5.7. Il comportamento delle miscele di conglomerato bituminoso
negli incendi reali.
Le conclusioni tratte dalle prove eseguite concordano con il comportamento delle miscele di
conglomerato bituminoso che si è verificato negli incendi reali, dove è stato osservato che,
26
27
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6. COMPORTAMENTO DEL CALCESTRUZZO
DURANTE UN INCENDIO: IL FENOMENO
DELLO SPALLING (DISTACCO DI STRATI
O PEZZI DALLA SUPERFICIE).
Il calcestruzzo è un materiale non combustibile. E’ stato affermato, giustamente, che tra i
materiali da costruzione convenzionali è quello che resiste maggiormente agli incendi[28].
Molti eventi, come ad esempio l’incendio dell’edificio Windsor a Madrid, hanno dimostrato
quanto affermato sopra.
Non solo la struttura di calcestruzzo dell’edificio è restata in piedi, evitando così una catastrofe,
ma anche la sua demolizione è risultata difficoltosa e costosa.
Questo prova come, nonostante un incendio, il calcestruzzo della struttura mantenga una considerevole resistenza.
L’ottimo comportamento del calcestruzzo nei confronti dell’incendio è stato riscontrato non
soltanto negli edifici ma anche in altri tipi di infrastrutture, come ad esempio le gallerie.
La conclusione formulata sulla base di numerosi casi reali è chiara: le gallerie realizzate o rivestite con calcestruzzo (prefabbricato, gettato o spruzzato) risultano strutturalmente sicure
nei confronti degli incendi.
Non sono mai stati registrati casi di collasso strutturale nelle gallerie o riferimenti a decessi
dovuti a danneggiamenti strutturali.
permette di utilizzare una sezione ridotta ottenuta eliminando, ai fini del calcolo, solo quelle
sezioni dove si raggiungono temperature superiori ai 500 °C.
Un’osservazione importante da fare è che le temperature sopra menzionate devono essere
quelle reali raggiunte dal calcestruzzo e non quelle dell’ambiente o delle fiamme.
E’ per questa ragione che le conseguenze di un incendio sia sulla resistenza sia sulla capacità strutturale di un elemento di calcestruzzo, sono meno importanti di quanto previsto.
D’altra parte, il calcestruzzo è un materiale con una bassa conduttività termica.
La velocità con cui aumenta la temperatura attraverso la sezione trasversale di un elemento
di calcestruzzo è bassa e le zone interne non raggiungono la stessa temperatura elevata
della superficie esposta alle fiamme.
Alla profondità di pochi centimetri all’interno, le temperature raggiunte non riducono eccessivamente la resistenza del calcestruzzo.
Questa è un’altra ragione per la quale si ha un eccellente comportamento delle strutture di
calcestruzzo durante gli incendi.
Inoltre si deve sottolineare come la progressione della temperatura all’interno di una pavimentazione sia più bassa rispetto a quella che accade all’interno di altri elementi strutturali,
come ad esempio una trave o una colonna, che può essere riscaldata su varie facce contemporaneamente.
Come mostrato in figura 15, estratta dalla norma EHE-08, la temperatura in una lastra a 2
centimetri di profondità dalla superficie può essere 300 o 400 °C più bassa di quella rilevata
sulla superficie e a 4 cm, 500 o 600 °C più bassa. Questo significa che quando la temperatura della superficie raggiunge un valore di 850 °C, solo i primi due centimetri si trovano sopra
i 500 °C. A tal riguardo vale la pena citare che la norma EHE-08 sottolinea come le curve (Fig. 14)
siano molto conservative.
Tuttavia quando il calcestruzzo è sottoposto ad elevate temperature, i componenti possono
rivelare importanti proprietà[29]:
• Quando si raggiunge la temperatura di 100 °C, l’acqua libera o capillare presente nella
massa inizia a evaporare, ritardando il riscaldamento.
• Tra 200 e 300 °C la perdita d’acqua è completata senza causare alterazioni nella struttura
idratata del cemento o alcuna evidente perdita di resistenza.
• Tra 300 e 400 °C il cemento gelificato perde l’acqua; si nota un’importante diminuzione di
resistenza e possono apparire le prime fessure sulla superficie.
• A 400 °C una parte dell’idrossido di calcio prodotto dall’idratazione dei silicati nel cemento
si trasforma in calce viva.
• Dai 600 °C gli aggregati iniziano a espandersi. Questo determina delle pressioni interne
che danno inizio alla disintegrazione del calcestruzzo. L’incremento del volume è più elevato con gli aggregati silicei che con quelli calcarei, poiché il coefficiente di espansione
termica del primo è mediamente maggiore del 35%.
Sebbene una parte della variazione nella riduzione della resistenza con la temperatura dipenda dal tipo di calcestruzzo, essendo più modesta nel caso di utilizzo di aggregati calcarei, si può
sicuramente affermare che fino a 500 °C la diminuzione nella resistenza non è significativa.
Per questa ragione, quando si stima la capacità portante rimanente di una sezione che è
stata esposta ad un incendio, la norma spagnola EHE-08 per le strutture di calcestruzzo[30]
28
Figura 14: curve di variazione della temperatura all’interno di una lastra di calcestruzzo durante un incendio
(Norma spagnola EHE-08).
29
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Per questa ragione, in molti casi, i danni causati da un incendio sono confinati su un sottile
strato superficiale.
A parte la perdita della resistenza del calcestruzzo, un altro problema che può presentarsi
durante un incendio è quello del fenomeno dello spalling, in altre parole il distacco di strati
o pezzi dalla superficie.
Sono state sviluppate varie teorie per spiegare come avvenga lo spalling[31]:
• La pressione dei pori cresce a seguito dell’evaporazione dell’acqua quando la temperatura aumenta. La conseguente espansione, così come la possibile migrazione esterna di
vapore e acqua, incontrano maggiore resistenza quando la struttura del calcestruzzo è più
compatta, come avviene nel caso di calcestruzzo a elevata resistenza.
• La compressione della superficie riscaldata è dovuta all’espansione termica controllata
della sezione trasversale. Si può raggiungere un’elevata sollecitazione da compressione.
L’effetto combinato di entrambi i meccanismi, in molti casi, se trascurato determina la
possibilità di causare il fenomeno dello spalling.
Calcestruzzi ad elevata resistenza sono più sensibili al fenomeno dello spalling a seguito di
un incendio, che può portare in alcuni casi a fenomeni di distacco.
A tal riguardo, una serie di prove eseguite hanno dimostrato gli effetti benefici di incorporare
delle fibre di polipropilene, che fondono a circa 160 °C, creando dei canali nel calcestruzzo
per far evacuare facilmente l’umidità[29], riducendo così la pressione dei pori e il rischio dello
spalling. Un’altra possibilità che è stata suggerita è quella dell’utilizzo di additivi aeranti, che
creano un numero elevato di microscopiche celle d’aria. Questo diminuisce la pressione interna al calcestruzzo fornendo delle minuscole camere per l’espansione dell’acqua[31].
Questo meccanismo è normalmente utilizzato nella pratica per il calcestruzzo che deve essere esposto al gelo, per resistere alla pressione interna che si crea a seguito dell’aumento di
volume dell’acqua quando si ghiaccia.
Un altro fattore che può influenzare il fenomeno dello spalling è la differente espansione
termica tra il calcestruzzo e le barre dell’armatura di rinforzo.
Di solito questo non è un problema importante per le pavimentazioni, poiché sono realizzate
con lastre in calcestruzzo non armate o, nel caso di pavimentazioni ad armatura continua, il
rinforzo è posizionato nella parte centrale, così che hanno un sufficiente spessore di calcestruzzo come copertura (normalmente tra gli 8 e i 13 cm) che minimizza il cambiamento di
temperatura a livello dell’armatura e diminuisce la pressione interna prodotta dall’espansione delle barre. Per la stessa ragione, un altro problema che si può verificare in una struttura
di calcestruzzo a seguito di un incendio – la perdita di legame tra il calcestruzzo e le barre di
rinforzo – è meno probabile nelle pavimentazioni ad armatura continua.
Per di più, nelle pavimentazioni non ci sono effetti di gravità o di pressione causati dal terreno
circostante, che possono contribuire a determinare il fenomeno dello spalling.
L’influenza della resistenza meccanica sul comportamento del calcestruzzo nei confronti dello spalling è stata verificata sia negli incendi reali sia in prove eseguite in laboratorio.
Sebbene non si sia verificato in una galleria stradale, è opportuno segnalare che un esteso
fenomeno di spalling del rivestimento si è verificato nell’incendio del tunnel della Manica
(1996), dove era stato utilizzato calcestruzzo a elevata resistenza (80 MPa).
Mentre lo spalling che si è verificato nei trafori del Monte Bianco e del San Gottardo, costruiti molti anni fa, probabilmente con calcestruzzo di qualità inferiore[28], è stato molto
più contenuto.
In altri casi reali è stato dimostrato come calcestruzzi con resistenza a compressione normale di 30 MPa a 28 giorni, garantiscano una buona resistenza al fenomeno dello spalling.
Per quanto riguarda le prove di laboratorio, sono meritevoli di essere menzionate quelle rea-
30
lizzate in Francia per il progetto di ricerca Feu-Béton (Incendio – Calcestruzzo), i cui risultati
sono stati pubblicati nel 2006[31].
Le prove hanno dimostrato che i calcestruzzi con una resistenza a compressione fino a 60
MPa non presentano significativi problemi di spalling quando sono sottoposti ad una curva
d’incendio standard ISO 834.
I valori di resistenza a compressione delle pavimentazioni in calcestruzzo variano tra i 25 e i
45 MPa, quindi al di sotto dei 60 MPa.
Pertanto il fenomeno dello spalling, in conseguenza di un incendio, non risulta essere un
problema importante nelle pavimentazioni in calcestruzzo.
Gli autori di questo lavoro hanno realizzato varie prove sul comportamento del calcestruzzo
utilizzato nelle pavimentazioni attraverso un forno generalmente utilizzato per determinare il
contenuto di legante di una miscela di conglomerato bituminoso tramite combustione.
I campioni avevano dimensioni di 30 x 5 x 5 cm e prima di essere testati sono stati immagazzinati per alcune settimane in una camera di maturazione per la loro saturazione.
Quando poi sono stati soggetti a una temperatura di 350 – 450 °C per 40 minuti1, non si è
verificato alcun fenomeno di spalling (Fig. 15), ma solo una riduzione della massa a causa
dell’evaporazione dell’acqua assorbita.
Si può concludere che il fenomeno dello spalling nelle pavimentazioni in calcestruzzo a seguito di un incendio è probabilmente meno importante di quello che si può riscontrare in altre
parti della galleria, coma ad esempio nel rivestimento o nel soffitto.
Un calcestruzzo non sottoposto ad elevate temperature o al fenomeno dello spalling mantiene
praticamente inalterata tutta la sua resistenza, con un substrato in buone condizioni.
Per questa ragione la riparazione dei danneggiamenti può essere realizzata per mezzo di
rappezzi realizzati parzialmente in profondità o, se necessario, per mezzo della connessione
di un sottile strato di ricopertura superficiale, dopo aver scarificato alcuni centimetri della
pavimentazione.
1
Il fenomeno dello spalling solitamente si manifesta durante i primi 30 minuti dall’inizio dell’incendio.
Figura 15: campione di calcestruzzo per pavimentazioni, immagazzinato in una camera di maturazione e poi
soggetto a temperature tra i 350 – 400 °C in un forno.
31
03/03/2011 9.26.51
7. ALTRI VANTAGGI LEGATI ALL’UTILIZZO
DELLE PAVIMENTAZIONI
DI CALCESTRUZZO IN GALLERIA.
8. LE MODALITA’ COSTRUTTIVE
DELLE PAVIMENTAZIONI
IN CALCESTRUZZO IN GALLERIA.
Le pavimentazioni in galleria presentano altri vantaggi che forniscono ulteriori benefici per la
sicurezza:
• Il colore più chiaro delle pavimentazioni (Fig. 16) garantisce una migliore visibilità per
gli utenti della strada. Oltretutto richiede una minore potenza installata per ottenere
una corretta l’illuminazione, riducendo così i consumi di energia elettrica (minori costi
per l’installazione e la gestione dell’impianto) e la quantità di CO2 emessa per produrre
energia elettrica (migliore impatto ambientale).
• La riduzione dello spazio di frenata, grazie all’elevato attrito superficiale della pavimentazione.
• Ridotta probabilità d’incidenti durante le fasi di manutenzione, grazie al fatto che questa
pavimentazione richiede poca manutenzione.
Inoltre dobbiamo sottolineare anche la capacità delle pavimentazioni in calcestruzzo di ridurre i consumi di carburante come dimostrato in vari studi realizzati.
Nelle prove condotte in Svezia, sono stati registrati dei risparmi nelle autovetture pari al
1%[33]; mentre in Canada uno studio realizzato ha riscontrato un risparmio fino al 6,5% con i
mezzi commerciali[32].
Il maggior consumo delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso è attribuito alla loro
maggiore resistenza al rotolamento.
Figura 17: finitura tramite cilindro.
8.1. Macchinari.
In linea di principio tutte le tecniche utilizzate per costruire le pavimentazioni in calcestruzzo
all’aperto possono essere utilizzate anche per la realizzazione in galleria.
A parte la costruzione realizzata tramite le vibrofinitrici, i macchinari maggiormente utilizzati
sono i seguenti:
• La finitrice cilindrica, utilizzata anche per il piano stradale dei ponti e il rivestimento dei
canali, viene di solito utilizzata con casseforme fisse (Fig. 17).
• I macchinari multiuso, spesso utilizzati per costruire gli elementi in calcestruzzo, come ad
esempio cordoli o barriere di sicurezza, sono in grado anche di costruire pavimentazioni
fino a 6 m di larghezza.
• Finitrici a casseforme scorrevoli (slipform).
Figura 16: galleria Juan Carlos I (Spagna).
32
Tra le finitrici a casseforme scorrevoli, può essere fatta una distinzione tra quelle con una larghezza massima di lavorazione fino a 6 m, quelle generalmente utilizzate per costruire metà
di una carreggiata stradale (Fig. 18), e quelle con la capacità di costruire una pavimentazione
33
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con una larghezza che va dai 2,5 – 3 m fino a 8,5 – 10 m (Fig.19). Esistono anche macchinari
con una larghezza maggiore, utilizzati per la costruzione delle autostrade e delle pavimentazioni aereoportuali, che possono raggiungere anche una larghezza fino a 16 m.
Entrambi i macchinari, sia quelli multiuso e sia le finitrici a casseforme scorrevoli, si muovono
su cingoli di caterpillar. Generalmente sono guidate tramite sensori di livello e sensori di guida automatica che esplorano un filo di guida teso e sostenuto da paletti posizionati ad una
distanza regolare. Questi macchinari possono anche essere controllati tramite un sistema
automatico 3-D.
8.2. Peculiarità per la realizzazione
di pavimentazioni di calcestruzzo in galleria.
La principale restrizione proviene dalla limitazione dello spazio libero laterale e verticale, che
possono influenzare l’approvvigionamento del calcestruzzo e le modalità utilizzate per fissare
i fili di guida.
Spesso è necessario mantenere aperto il traffico all’interno della galleria con la necessità di
realizzare la costruzione della pavimentazione su metà carreggiata e occasionalmente anche
l’utilizzo di sistemi per accelerare la presa.
8.2.1. Approvvigionamento del calcestruzzo.
Figura 18: costruzione di una pavimentazione JPCP su metà carreggiata.
Il sistema più veloce per approvvigionare il calcestruzzo è quello che utilizza gli autocarri con
cassoni ribaltabili direttamente di fronte alla pavimentatrice. Ovviamente, per questo scopo
il sottofondo deve essere libero da qualsiasi cosa che ostacoli o prevenga il movimento dei
veicoli. Questo generalmente non avviene nel caso della costruzione di pavimentazioni in
calcestruzzo ad armatura continua.
Quando non è possibile utilizzare i normali autocarri con cassoni ribaltabili a seguito della
limitazione di spazio esistente, le possibili soluzioni alternative sono:
• Betoniere (sebbene la quantità scaricata sia ridotta, il tempo necessario per scaricare una
betoniera con una capacità di 8 m3 può superare i 10 minuti quando è necessario utilizzare lunghi scivoli per lo scarico).
• Autocarri con cassoni a scarico laterale (Fig. 20).
• Autocarri con eiettore, che consentono di scaricare il materiale in movimento per alimentare il calcestruzzo alla pavimentatrice, senza sollevare il cassone, (Fig. 21)
Figura 19: costruzione dell’intera carreggiata
34
Figura 20: autocarro con cassone a scarico laterale.
35
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Per l’alimentazione del calcestruzzo verso la pavimentatrice posteriore, che realizza lo strato
superiore, si può utilizzare un nastro trasportatore che è posizionato frontalmente alla pavimentatrice (Fig. 22).
Figura 22: pavimentazione a doppio strato; alimentazione del calcestruzzo per lo strato superiore.
8.2.2.Limitazione degli spazi laterali.
Le pavimentatrici a casseforme scorrevoli (slipform paver) hanno bisogno di uno spazio sufficiente per far passare i cingoli caterpillar su cui si muovono e per disporre gli elementi
necessari per guidarle.
Nel caso delle pavimentatrici può essere uno spago o un filo metallico teso o, nel caso si
utilizzi una finitrice a cilindro, le rotaie dove scorrono le ruote flangiate.
Spesso all’interno delle gallerie stradali sono presenti dei marciapiedi.
Questo complica l’installazione dei supporti per il filo di guida.
Una soluzione possibile è quella di fissare i supporti alle pareti (Fig. 23).
Quando si utilizza una finitrice a cilindro, si può adottare un sistema simile per installare le
rotaie che guidano le ruote.
Un’altra possibilità è quella di utilizzare un sistema 3D, poiché in questo caso non è necessario installare il filo di guida.
Questo sistema è già stato utilizzato per la realizzazione di pavimentazioni all’interno di gallerie e all’aperto.
Qualche volta i marciapiedi sono cavi, ad esempio per permettere l’installazione di condotti e
se ci devono passare sopra dei veicoli cingolati, è necessario proteggerli adeguatamente per
evitare possibili danneggiamenti.
Figura 21: autocarro con eiettore.
Può essere utilizzato anche un escavatore a cucchiaio rovescio per agevolare lo scarico
dell’autocarro a cassone, in modo tale che non sia necessario il completo sollevamento.
Si ricorda anche la possibilità di utilizzare dei trasportatori mobili, complementari al sistema
descritto sopra, che permettono al calcestruzzo di passare sopra agli elementi posizionati
di fronte alla pavimentatrice, come ad esempio i cestelli con le barre di compartecipazione
(dowel bars).
Un sistema simile si può adottare quando si costruisce una pavimentazione a doppio strato
in modo simultaneo.
36
Figura 23: supporti fissati alle pareti per il sostegno del filo di guida.
37
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8.2.3.Pavimentazioni ad armatura continua (CRCP)
Le pavimentazioni ad armatura continua (CRCP) sono ampiamente utilizzate per realizzare tratti autostradali ad elevato traffico, grazie a fatto che presentano significative riduzioni dei costi
di manutenzione quando sono progettate e costruite correttamente.
La loro durabilità può compensare ampiamente i maggiori costi legati all’utilizzo delle armature.
Dato che gli autocarri non possono circolare sulle armature, le soluzioni adottabili sono quelle
riportate qui di seguito:
• Realizzare la carreggiata in due metà che poi devono essere connesse tramite dei ferri di
legatura (Fig. 24).
• Utilizzare dei sistemi per la disposizione delle armature metalliche (alimentatore a tubi). In
questo caso il numero esatto delle barre longitudinali necessarie per la costruzione sono
giuntate davanti alla pavimentatrice, appoggiate per terra e infilate all’interno di una batteria
di tubi piani separati da un distanziatore montato frontalmente sulla pavimentatrice, che
serve a riposizionare le barre nella posizione verticale e orizzontale richiesta, così che il calcestruzzo può essere gettato tra i tubi (Fig. 25).
lerie non si discosta molto da quello utilizzato per la realizzazione delle pavimentazioni
all’aperto. Tuttavia, l’applicazione delle seguenti misure può aiutare a ottimizzare il comportamento del calcestruzzo in caso d’incendio.
• Utilizzare aggregati calcarei, che hanno un coefficiente di espansione limitato rispetto a quelli
silicei. In questo caso, per ottenere delle caratteristiche antislittamento che durino nel tempo, gli aggregati a contatto con gli pneumatici dei veicoli devono possedere un’elevata resistenza all’usura. Quando la tessitura superficiale è ottenuta tramite spazzolatura o incisione
del calcestruzzo fresco, questo si ottiene utilizzando sabbia con un contenuto di particelle di
silicio non inferiore al 35%.
Se la pavimentazione è realizzata con una superficie con aggregati esposti, ovviamente gli
aggregati calcarei devono essere limitati al solo strato inferiore, mentre in quello superiore (o
per l’intero spessore nel caso di pavimentazione realizzata con uno strato singolo) gli aggregati grezzi devono possedere una resistenza all’abrasione con un PSV superiore a 0,50.
• L’uso di additivi aeranti contribuisce a migliorare anche la lavorabilità del calcestruzzo.
A riguardo di quanto detto su quest’ultimo punto, si deve richiamare l’attenzione sul fatto che
il mix design dei calcestruzzi utilizzati per rivestire le gallerie può non essere adatto per le
pavimentazioni se è utilizzata sabbia ottenuta tramite frantumazione dei materiali di escavazione. Infatti, molte volte questo tipo di sabbia contiene un’elevata percentuale di materiale
fino, che da origine a un calcestruzzo “viscoso” che si attacca sulle guide della pavimentatrice o sulle attrezzature dedicate alla fase di finitura.
Questo porta come conseguenza a una scarsa regolarità superficiale.
• Quando la pavimentazione deve essere messa in esercizio in tempi brevi o è necessario permettere ai dispositivi per la costruzione o al traffico lavorativo di circolare su una striscia già
eseguita, è possibile utilizzare calcestruzzo con un tempo di presa rapido che può raggiungere la necessaria resistenza in pochi giorni o addirittura ore.
8.4. Presupposti per ottenere una buona regolarità superficiale.
Figura 24: pavimentazione ad armatura
continua costruite con un’ampiezza
di metà carreggiata.
Figura 25: posizionamento meccanico delle barre d’acciaio nelle
pavimentazioni ad armatura continua..
Per permettere di avere uno spazio libero sufficiente e un approvvigionamento del calcestruzzo tramite autocarri che si muovono sul sottofondo, le barre longitudinali dell’armatura sono
raggruppate nella parte centrale e/o ai lati.
Il calcestruzzo è scaricato all’interno di apposite apparecchiature per l’alimentazione, tramite
l’utilizzo di una o due tramogge di ricezione, attraverso le quali il calcestruzzo viene poi diretto verso uno o due nastri d’alimentazione.
Il flusso di calcestruzzo è poi scaricato davanti alla pavimentatrice a casseforme scorrevoli.
La lunghezza e l’altezza dei nastri sono scelte per oltrepassare l’area di transizione, dove le
barre di rinforzo si spostano dalla posizione iniziale per passare attraverso i tubi.
8.3. Il calcestruzzo per la realizzazione di pavimentazioni in galleria.
In linea di principio, i requisiti per il calcestruzzo utilizzato per le pavimentazioni delle gal-
38
Le regole per ottenere una buona regolarità superficiale in una pavimentazione in calcestruzzo sono basate principalmente sulla scelta di un mix design adeguato e anche sull’attenzione
riposta nei confronti della consistenza del calcestruzzo durante il processo di produzione e
messa in opera.
Anche gli elementi di seguito elencati sono importanti per una buona riuscita:
• Garantire l’omogeneità del calcestruzzo, senza variazioni della consistenza.
• Utilizzare una pavimentatrice che sia in buone condizioni.
• La produzione del calcestruzzo deve essere adeguata a soddisfare le necessità previste
per la pavimentazione.
• Il trasporto del calcestruzzo, dall’impianto di miscelazione al cantiere, deve essere ben
organizzato.
• Garantire che l’approvvigionamento del calcestruzzo sia regolare durante l’avanzamento
della pavimentatrice, evitando così le interruzioni.
• Garantire che la pavimentatrice sia condotta correttamente.
• Garantire un percorso stabile durante l’avanzamento della pavimentatrice.
• Mantenere un avanzamento regolare della pavimentatrice adeguato all’alimentazione del
calcestruzzo.
• Evitare l’esecuzione di operazioni manuali di rifinitura dietro la pavimentatrice.
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9. CONCLUSIONI
Nei paragrafi precedenti, è stato analizzato il comportamento in caso d’incendio di due materiali per realizzare le pavimentazioni, le miscele di conglomerato bituminoso e il calcestruzzo,
con lo scopo di confrontare la sicurezza offerta nel caso d’incendio in galleria.
Il calcestruzzo è un materiale inerte e incombustibile, in caso d’incendio non rilascia fumo o
gas tossici e non alimenta il carico d’incendio.
Lo spessore dove si possono verificare delle perdite di resistenza significative è limitato a
pochi centimetri. Il fenomeno dello spalling (distacco di materiale) non e importante nelle
pavimentazioni dove non sono utilizzati calcestruzzi ad elevatissima resistenza.
Per quanto riguarda le miscele di conglomerato bituminoso, la presenza del bitume, un sottoprodotto derivato dalla raffinazione del petrolio, che è altamente infiammabile, fa sorgere
una serie di domande che sono elencate qui di seguito, insieme alle risposte ottenute dalle
valutazioni effettuate in caso d’incendio reale o da prove eseguite in laboratorio.
Le miscele di conglomerato bituminoso possono prendere fuoco?
Si non appena la miscela di conglomerato bituminoso raggiunge la temperatura di combustione (tra i 400 – 500 °C). Proprio grazie a questa caratteristica, sono stati sviluppati dei
metodi di laboratorio per determinare il contenuto di legante attraverso la combustione di un
campione.
Si raggiungono, durante un incendio in galleria, valori di temperature paragonabili
a quelli che innescano la combustione delle miscele di conglomerato bituminoso?
Le temperature raggiunte sono generalmente più alte, non solo nella sezione libera ma anche nella pavimentazione. Si deve inoltre sottolineare che in un’area ristretta come quella di
una galleria, il flusso di calore irradiato indietro dallo strato di fumo caldo e dalle pareti della
galleria aumenta la probabilità dell’innesco della pavimentazione, rendendo più significativa
la propagazione dell’incendio rispetto allo scenario che si verifica in un ambiente aperto.
Quali effetti determina la combustione di una miscela di conglomerato bituminoso?
L’elevato potere calorico del bitume determina un incremento del valore del carico d’incendio. Inoltre non appena la combustione inizia, sono rilasciati gas tossici e fumo che possono
determinare il soffocamento delle vittime. Infine, le miscele di conglomerato bituminoso perdono la loro coesione, deteriorando in un ammasso di particelle non legate.
Nella combustione delle miscele di conglomerato bituminoso si può deteriorare
solo lo strato superficiale della pavimentazione?
La profondità raggiunta dalla temperatura necessaria per innescare la combustione, riguarda vari centimetri.
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Nell’incendio del traforo del Monte Bianco è bruciato in vari punti l’intero spessore di 10 cm
del pacchetto composto dalle miscele di conglomerato bituminoso.
Maggiore è lo spessore del pacchetto che brucia, maggiore è l’apporto al carico d’incendio e
maggiore è la quantità di fumo e gas tossici che sono rilasciati.
La combustione della miscela bituminosa rimane confinata solo all’area sottostante il veicolo in fiamme?
Alcuni fattori, come la ventilazione o il calore riflesso dalle pareti e dal soffitto della galleria,
possono determinare che la temperatura raggiunga valori elevati sufficienti per innescare la
combustione delle miscele di conglomerato bituminoso anche in zone distanti dal focolaio
dell’incendio.
Inoltre, la lunghezza dell’area interessata può essere molto più ampia di quella interessata
dai veicoli incendiati.
Nell’incendio del traforo del Monte Bianco dove furono distrutti due autocarri e 32 automobili, la lunghezza dell’area da loro interessata era di 250 m, mentre il danneggiamento della
pavimentazione è stato di 1200 m.
Si deve ricordare che il calore prodotto dalla combustione di ulteriori 50 m2 di pavimentazione equivale a quello prodotto dall’incendio di due o tre autovetture.
Può l’incendio di una pavimentazione in conglomerato bituminoso propagare
l’incendio ad altri veicoli che si trovano lontano dalla zona dell’innesco iniziale?
Nell’incendio del traforo del Monte Bianco, otto veicoli parcheggiati ad una distanza di 300
m dall’incendio sono stati comunque distrutti.
In quel tratto il soffitto della galleria non presentava particolari segni di deterioramento.
Si è concluso che la combustione dei veicoli è avvenuta per la propagazione dell’incendio attraverso la miscela di conglomerato bituminoso della pavimentazione, a seguito dell’innesco
dovuto alla temperatura elevata.
timetri della miscela di conglomerato bituminoso e i residui della combustione hanno creato
una crosta che, di fatto, non ha nessuna coesione.
Per riepilogare si può concludere che in galleria, in caso d’incendio, le pavimentazioni in
calcestruzzo forniscono un grado di sicurezza molto più elevato rispetto a quello offerto dalle
miscele di conglomerato bituminoso.
A seguito delle preoccupazioni circa l’infiammabilità delle miscele di conglomerato bituminoso, nel 2001 l’Austria ha bandito l’utilizzo delle pavimentazioni in conglomerato bituminoso
nelle gallerie che hanno una lunghezza superiore a 1 km.
In Spagna, il Decreto Reale 635/2006 pubblicato il 26 maggio sugli obblighi per la progettazione e l’esercizio delle gallerie stradali gestite dalle Amministrazioni Statali, prescrive che,
salvo nel caso di ragioni adeguatamente giustificate, nelle gallerie con una lunghezza superiore a 1000 m devono essere utilizzate pavimentazioni in calcestruzzo.
Possono essere utilizzate altre soluzioni alternative, solo se risultano essere in grado di garantire una protezione equivalente o superiore.
Considerando quanto ricapitolato nelle osservazioni elencate sopra, la sostituzione del calcestruzzo con una miscela di conglomerato bituminoso, non rispetta questi requisiti.
Su questa linea è anche, la Federazione Francese dei Vigili del Fuoco che afferma che “la
semplice logica impone la sostituzione delle miscele di conglomerato bituminoso con un materiale totalmente inerte come il calcestruzzo”[35].
Da parte sua, il Comitato Tecnico Internazionale per la prevenzione e l’estinzione degli incendi (CTIF)[1], un’organizzazione che rappresenta cinque milioni di vigili del fuoco e che è la più
importante a livello mondiale, raccomanda che:
“Le pavimentazioni devono essere incombustibili, non devono emettere fumi tossici e devono
essere di colore chiaro per migliorare la visibilità.
Quindi, il calcestruzzo deve essere il materiale preferito per la realizzazione di pavimentazioni, rispetto al tradizionale utilizzo delle miscele di conglomerato bituminoso che sono combustibili ed emettono gas tossici”.
Quali altri effetti si possono verificare in una miscela di conglomerato bituminoso
a seguito del calore generato durante un incendio?
Anche senza innescare la combustione della miscela, l’aumento della temperatura può determinare il rammollimento della miscela di conglomerato bituminoso, ostacolando così l’accesso delle squadre di soccorso o di quelle dei vigili del fuoco.
Nell’incendio del traforo del Fréjus, i pompieri hanno relazionato circa il fatto che la miscela
del conglomerato bituminoso si fondeva sotto i loro piedi.
Per giustificare la possibilità di utilizzare le miscele di conglomerato bituminoso in galleria, è
stato più volte affermato che durante un incendio s’innesca la combustione solo in un sottile
strato superficiale e questo determina poi la formazione di una crosta che previene la possibilità all’incendio di procedere in profondità.
Questo non riflette quello che accade realmente.
In effetti, negli incendi che si sono realmente verificati, è bruciato uno spessore di alcuni cen-
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10. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
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Finito di stampare marzo 2011
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Incendi in galleria: il cemento aumenta la sicurezza

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