RESISTENZA AL FUOCO DEI SOLAI IBRIDI (FACHWERK+SLT)

La comprensione della resistenza al fuoco delle strutture in legno inizia dalla consapevolezza delle proprietà uniche del legno sotto l’effetto delle alte temperature. Il legno, a differenza del metallo che perde bruscamente la capacità portante quando riscaldato, forma sulla superficie uno strato carbonizzato che funge da isolamento termico naturale per gli strati interni non danneggiati. Questo processo, noto come “charring” (carbonizzazione), è prevedibile e relativamente lento.

La velocità di carbonizzazione del legno dipende dalla specie, dalla densità, dall’umidità e dalla presenza di rivestimenti protettivi. Per le conifere, spesso utilizzate nel legno lamellare (GL24h) e nei pannelli SLT, la velocità tipica di carbonizzazione è di circa 0,65-0,7 mm/minuto. Ciò permette di calcolare la sezione trasversale efficace dell’elemento, che conserva la capacità portante per un determinato periodo di tempo. Ad esempio, per raggiungere la classe di resistenza al fuoco R 30 (30 minuti di capacità portante), l’elemento in legno deve avere una riserva di sezione aggiuntiva di circa 20-21 mm su ogni lato esposto.

I solai ibridi, che combinano elementi portanti in legno lamellare (Fachwerk) e pannelli SLT/XLAM, richiedono un approccio globale alla valutazione della resistenza al fuoco. In tali sistemi, il legno lamellare forma solitamente il telaio principale, mentre i pannelli SLT fungono da elementi planari del solaio. È importante considerare che ogni componente contribuisce alla resistenza al fuoco complessiva. Ad esempio, in un sistema a travi, la protezione delle travi può essere rafforzata mediante materiali di rivestimento o un aumento aggiuntivo della sezione. L’efficacia della protezione dei sistemi ibridi spesso aumenta grazie al supporto reciproco dei diversi strati e materiali, che rallentano la propagazione del fuoco e aumentano l’inerzia termica della struttura. Il DBN B.1.1-7:2016 ‘Sicurezza antincendio degli oggetti di costruzione’ stabilisce i requisiti di base per la resistenza al fuoco, ma i calcoli dettagliati e le soluzioni costruttive si basano su standard europei e metodologie specializzate, come la EN 1995-1-2 (Eurocodice 5, parte 1-2: Progettazione delle strutture in legno per la resistenza al fuoco).

Va sottolineato in particolare il ruolo dei nodi di collegamento nelle strutture ibride. I connettori metallici utilizzati nel Fachwerk e per il fissaggio dei pannelli SLT possono costituire un punto debole in caso di incendio, poiché il metallo perde rapidamente resistenza. Pertanto, la loro protezione è di importanza critica: occultamento all’interno del legno oppure applicazione di rivestimenti o fasciature ignifughe speciali. In Germania, ad esempio, gli standard DIN 4102-4 ed EN 1995-1-2 contengono raccomandazioni dettagliate per la progettazione di tali nodi tenendo conto della resistenza al fuoco, incluse le profondità minime di intaglio e gli spessori del legno che ricoprono gli elementi metallici, per garantire una classe R fino a 90 minuti.

La classificazione della resistenza al fuoco degli elementi edilizi in Europa, e sempre più spesso in Ucraina, viene effettuata secondo lo standard EN 13501-2 ‘Classificazione dei prodotti da costruzione e degli elementi costruttivi in base alla resistenza al fuoco’. Questo standard definisce tre criteri principali, fondamentali per i solai: R (capacità portante), E (integrità) e I (isolamento termico).

Indicatore **R (Resistance)** indica la capacità portante dell’elemento – la capacità della struttura di sostenere i carichi di progetto durante un incendio per un determinato periodo di tempo senza collasso o superamento delle deformazioni ammissibili. Per i solai ciò significa che non devono crollare, conservando la capacità di sostenere il peso di persone e attrezzature. La durata si misura in minuti: R 30, R 60, R 90, R 120 ecc.

Indicatore **E (Integrity)** caratterizza l’integrità – la capacità dell’elemento di impedire il passaggio di fiamme e/o gas caldi da un lato della struttura all’altro. Per i solai ciò è di importanza critica per prevenire la propagazione dell’incendio tra i piani. Le prove di integrità prevedono la verifica della presenza di fessure attraverso cui possono penetrare gas caldi o fiamme, così come l’insorgenza di accensioni sul lato non esposto.

Indicatore **I (Insulation)** definisce l’isolamento termico – la capacità dell’elemento di limitare la trasmissione del calore da un lato all’altro. Per i solai ciò significa che la temperatura sulla superficie non esposta (cioè al piano sopra l’incendio) non deve superare i valori limite stabiliti. Secondo la EN 13501-2, l’aumento medio della temperatura sulla superficie non esposta non deve superare i 140°C, e quello locale non più di 180°C. Questo criterio è di importanza vitale per la protezione delle persone che possono trovarsi ai piani superiori e per prevenire l’accensione di materiali dovuta all’irraggiamento termico.

La combinazione di questi criteri dà la classe di resistenza al fuoco: ad esempio, REI 60 significa che il solaio conserva capacità portante, integrità e isolamento termico per 60 minuti. Per i solai ibridi Fachwerk+SLT, il raggiungimento di classi REI elevate (ad esempio REI 90 o REI 120, tipiche per edifici plurifamiliari o pubblici secondo il DBN B.1.1-7:2016) richiede non solo un calcolo corretto delle sezioni del legno, ma anche l’uso di rivestimenti antincendio efficaci, come lastre di cartongesso di tipo GKLVO (resistente al fuoco) o speciali pannelli in lana minerale. Ad esempio, un doppio strato di cartongesso da 12,5 mm ciascuno può fornire fino a 60 minuti di protezione aggiuntiva, ritardando efficacemente l’inizio della carbonizzazione degli elementi portanti in legno. Un ulteriore vantaggio è la possibilità di utilizzare sistemi di ventilazione ed evacuazione fumi, che si integrano con i sistemi di ventilazione e svolgono un ruolo importante nella sicurezza antincendio complessiva.

I solai ibridi che integrano le tecnologie Fachwerk e i pannelli SLT offrono vantaggi architettonici e strutturali unici, ma richiedono un approccio ingegneristico meticoloso per garantire la resistenza al fuoco. In tali sistemi, il legno lamellare (Fachwerk) funge spesso da elemento portante principale di travi o capriate, mentre i pannelli SLT formano i piani di calpestio del solaio.

**1. Travi Fachwerk a vista e pannelli SLT:** In questa variante, le travi in legno lamellare rimangono visibili, il che fa parte dell’estetica delle case in stile Fachwerk. La resistenza al fuoco di tali travi si ottiene grazie alla loro sezione maggiorata, che prevede uno strato “sacrificale” di carbonizzazione. Ad esempio, per raggiungere R 60, una trave con sezione 200×300 mm può essere calcolata in modo che, dopo 60 minuti di incendio, la sua sezione portante efficace si riduca a 140×240 mm. È importante anche garantire un’adeguata protezione antincendio dei nodi di fissaggio. I pannelli SLT superiori possono essere protetti con pavimentazioni incombustibili o strati aggiuntivi, come pannelli in cemento-truciolato o massetti a secco in lastre di fibrogesso.

**2. Sistemi di solaio chiusi Fachwerk+SLT:** Questo è un approccio più diffuso, in cui gli elementi portanti in legno vengono ricoperti con materiali antincendio. Una soluzione tipica prevede l’uso di uno o due strati di lastre di cartongesso (GKLVO), lana minerale o pannelli in vermiculite sul lato inferiore del solaio. Ad esempio, un solaio con pannello SLT da 140 mm, controsoffittato con due strati di cartongesso da 12,5 mm ciascuno, può raggiungere la classe REI 90. Le lastre di cartongesso sono una barriera efficace grazie al contenuto di acqua di cristallizzazione, che evapora quando riscaldata, assorbendo calore e creando uno schermo di vapore.

Un aspetto importante è anche garantire la tenuta del solaio, specialmente nei punti di passaggio degli impianti (tubi, cavi). Aperture o fessure non protette possono ridurre significativamente gli indicatori E e I. Per questo si utilizzano speciali manicotti antincendio, sigillanti e collari che si espandono per effetto del calore, chiudendo l’apertura. Ciò è conforme ai requisiti del DBN B.1.1-7:2016 relativi alle barriere antincendio. Nella progettazione del kit casa con solai ibridi, l’integrazione di queste soluzioni già in fase di produzione permette di garantire un’alta qualità e una resistenza al fuoco prevedibile.

Aumentare la resistenza al fuoco dei solai in legno è un compito complesso, che si risolve mediante una serie di misure protettive e materiali. Queste misure sono volte a rallentare la carbonizzazione degli elementi portanti, prevenire la propagazione di fiamme e fumo, e limitare la trasmissione di calore ai piani superiori.

**1. Rivestimento con materiali incombustibili:** Il metodo più diffuso ed efficace è il rivestimento dei solai in legno sul lato inferiore (il lato dell’incendio potenziale) con materiali incombustibili o difficilmente combustibili. Tra questi:

• **Lastre di cartongesso (GKLVO):** Speciali lastre di cartongesso resistenti al fuoco, contenenti fibra di vetro per il rinforzo, capaci di fornire da 30 a 120 minuti di protezione aggiuntiva in base al numero di strati e al loro spessore. Un doppio strato di GKLVO da 12,5 mm ciascuno su struttura metallica o in legno protegge efficacemente le travi portanti e i pannelli SLT.
• **Pannelli in lana minerale:** Questi pannelli, realizzati in fibra basaltica, sono incombustibili (classe A1 secondo EN 13501-1) e possiedono elevate proprietà di isolamento termico. Possono essere utilizzati sia nei sistemi di solaio chiusi che come parte di controsoffitti, garantendo REI fino a 180 minuti.
• **Pannelli in cemento-truciolato (CSP) e lastre di fibrogesso (GVL):** Anche questi materiali mostrano una buona resistenza al fuoco e possono essere utilizzati come rivestimento o come elementi di massetto a secco, che protegge i pannelli SLT dal lato superiore.
• **Pannelli in vermiculite e magnesite:** Offrono indicatori di resistenza al fuoco superiori con uno spessore minore, spesso utilizzati in progetti con requisiti antincendio elevati.

**2. Impregnanti e vernici ignifughe:** Questi prodotti vengono applicati direttamente sulla superficie del legno. Gli impregnanti (ritardanti di fiamma) penetrano nei pori del legno, formando quando riscaldati uno strato incombustibile o rilasciando gas che inibiscono la combustione. Le vernici ignifughe (intumescenti) si espandono alle alte temperature, formando uno spesso strato termoisolante che protegge il legno dall’esposizione diretta alle fiamme. È importante scegliere prodotti certificati, conformi ai requisiti del DBN B.1.1-7:2016 e dotati dei pareri tecnici pertinenti. L’efficacia di tali prodotti è importante, ma non sostituisce una progettazione costruttiva adeguata e le barriere fisiche.

**3. Barriere e compartimenti antincendio:** La creazione di compartimenti antincendio mediante solai resistenti al fuoco è il principio fondamentale della protezione antincendio passiva. L’obiettivo è confinare l’incendio all’interno di un compartimento, impedendone la propagazione. Ciò si ottiene grazie alla continuità degli strati resistenti al fuoco, anche nei punti di giunzione con pareti e colonne, e a un’adeguata sigillatura dei passaggi degli impianti tecnici. La resistenza al fuoco dei solai ibridi Fachwerk+SLT è garanzia dell’integrità dell’edificio durante un incendio, assicurando il tempo necessario per l’evacuazione delle persone e l’intervento dei vigili del fuoco.

Per confermare le classi di resistenza al fuoco dichiarate delle strutture edilizie, inclusi i solai ibridi Fachwerk+SLT, è necessario superare una procedura di prova e certificazione. Questo processo è di importanza critica per garantire la conformità agli standard di sicurezza nazionali e internazionali.

In Ucraina, i requisiti principali per la sicurezza antincendio degli oggetti di costruzione sono definiti nel DBN B.1.1-7:2016. Questo standard fa riferimento alla classificazione europea secondo la EN 13501-2, che consente di utilizzare i risultati di prove e certificati europei, a condizione che abbiano superato la procedura di riconoscimento in Ucraina. Tuttavia, per soluzioni costruttive nuove o non tipiche, come sistemi ibridi di solaio unici, potrebbero essere necessarie prove proprie.

Il processo di prova comprende:

• **Preparazione del campione:** Viene realizzato un campione di solaio a grandezza naturale, che riproduce integralmente la soluzione progettuale (materiali, spessori, nodi di collegamento, strati protettivi).
• **Carico:** Il campione viene sottoposto a un carico statico che simula le condizioni operative (peso proprio, carico utile).
• **Esposizione termica:** Il campione viene collocato in un forno di prova speciale, dove viene riscaldato secondo la curva termica standard (ISO 834), che simula lo sviluppo di un incendio reale.
• **Monitoraggio:** Durante la prova viene effettuato un monitoraggio continuo degli indicatori R, E, I. Vengono registrati il tempo di collasso (R), la comparsa di fessure passanti o fiamme (E) e l’aumento della temperatura sulla superficie non esposta (I).

Dopo aver superato con successo le prove, il laboratorio accreditato rilascia un rapporto di prova. Sulla base di questo, l’organismo di certificazione rilascia un certificato di conformità che conferma la classe di resistenza al fuoco della struttura (ad esempio, REI 60, REI 90). È importante notare che alla certificazione sono soggetti non solo i materiali, ma anche i nodi costruttivi e i sistemi finiti. Per i pannelli SLT o il legno lamellare importati, i produttori forniscono certificati europei (ETA – European Technical Assessment), che devono essere presi in considerazione nella progettazione e costruzione in Ucraina. Nel caso di applicazione di sistemi ibridi che combinano diverse tecnologie e materiali, è necessario condurre un’analisi completa della compatibilità di tutti i componenti dal punto di vista della protezione antincendio. L’affidabilità e la sicurezza di qualsiasi edificio iniziano con soluzioni verificate e certificate, che sono fondamentali per progetti di qualsiasi scala.

Anche in presenza di normative chiare e materiali avanzati, gli errori di progettazione e montaggio possono compromettere sostanzialmente la resistenza al fuoco dei solai. Per i sistemi ibridi Fachwerk+SLT ciò è particolarmente critico a causa della loro natura multistrato e dell’interazione tra elementi diversi. Comprendere ed evitare questi errori è la chiave per garantire la sicurezza.

**1. Protezione insufficiente dei nodi di collegamento:** Gli elementi metallici (bulloni, piastre, staffe) nei nodi di fissaggio delle travi alle colonne o dei pannelli SLT alle travi sono “ponti termici” e si riscaldano rapidamente, perdendo capacità portante. Un errore tipico è lasciare gli elementi metallici non protetti. Per evitarlo, i collegamenti metallici devono essere progettati occultati all’interno della sezione in legno (ad esempio, connettori a spina con uno strato protettivo minimo di legno non inferiore a 30-40 mm) oppure si devono applicare fasciature/vernici ignifughe speciali. Ciò permette di conservare la capacità portante del nodo per la durata di incendio prevista dal calcolo.

**2. Violazione dell’integrità degli strati antincendio:** Qualsiasi apertura, fessura o giunto non sigillato nel rivestimento di cartongesso, nei pannelli in lana minerale o in altri strati protettivi riduce l’efficacia dell’isolamento termico (I) e dell’integrità (E). Ciò può verificarsi a causa di un montaggio scorretto, di una sigillatura di scarsa qualità dei giunti tra le lastre o dell’assenza di manicotti antincendio per gli impianti tecnici (tubi, canali di ventilazione, cavi elettrici). È necessario rispettare rigorosamente le schede tecnologiche dei produttori dei materiali, utilizzare sigillanti antincendio speciali e applicare nodi di passaggio antincendio certificati, che si espandono per effetto del calore chiudendo le aperture.

**3. Sottovalutazione delle deformazioni durante l’incendio:** Il legno si deforma sotto l’effetto del calore, e può inoltre verificarsi una freccia delle travi sotto carico. Un calcolo errato di queste deformazioni può portare al collasso degli elementi portanti o alla perdita di tenuta degli strati antincendio. L’errore consiste nel non tenere conto di questi fattori nel progetto. L’Eurocodice 5 (EN 1995-1-2) fornisce metodologie per il calcolo delle deformazioni delle strutture in legno in caso di incendio, che permettono di progettare il sistema con un margine adeguato di resistenza e stabilità.

**4. Mancato rispetto degli spessori e delle distanze minime:** Ogni materiale antincendio ha uno spessore efficace che garantisce un determinato tempo di protezione. La riduzione di questo spessore (anche di pochi millimetri) o il mancato rispetto delle distanze minime tra gli elementi in legno e la fonte di fuoco (specialmente nel caso di travi a vista) può ridurre significativamente il tempo di resistenza al fuoco. Tutte le dimensioni e gli spessori devono essere chiaramente indicati nella documentazione di progetto e controllati in fase di montaggio. È importante anche utilizzare materiali di qualità e certificati, poiché gli equivalenti economici potrebbero non corrispondere alle caratteristiche dichiarate.

Il settore della resistenza al fuoco delle strutture edilizie in legno e ibride è in continua evoluzione, adattandosi a nuovi materiali, tecnologie e sfide. Le tendenze future indicano una crescente integrazione di soluzioni digitali e materiali innovativi per aumentare la sicurezza.

**1. Sviluppo di rivestimenti intumescenti e nanotecnologici:** La nuova generazione di vernici e impregnanti ignifughi avrà caratteristiche migliorate: espansione più rapida a temperature più basse, un coefficiente di espansione maggiore, una durata più lunga e migliori proprietà estetiche. La ricerca si concentra anche sulle nanotecnologie per creare rivestimenti che non solo proteggono dal fuoco, ma offrono anche funzioni aggiuntive, come la resistenza all’umidità o l’autopulizia. Questi rivestimenti potranno garantire un tempo di protezione antincendio più lungo con uno spessore minore, il che è di importanza critica per preservare l’estetica degli elementi in legno Fachwerk.

**2. Monitoraggio in tempo reale dello stato delle strutture:** L’introduzione di sensori “intelligenti” di temperatura, fumo e deformazione direttamente nella struttura dei solai ibridi Fachwerk+SLT permetterà di monitorare in tempo reale il loro stato durante un incendio. Ciò consentirà ai servizi antincendio di ottenere informazioni precise sulla propagazione del fuoco e sull’integrità strutturale, ottimizzando la tattica di spegnimento e di evacuazione. I sistemi di spegnimento automatico integrati con tali sensori potranno reagire più rapidamente e in modo più efficace, contenendo l’incendio nelle fasi iniziali.

**3. Perfezionamento della modellazione BIM per la protezione antincendio:** Le tecnologie di Building Information Modeling (BIM) permettono già oggi di integrare i parametri di resistenza al fuoco nei modelli digitali. In futuro, le piattaforme BIM offriranno analisi ancora più dettagliate, simulazioni di scenari d’incendio e ottimizzazione delle soluzioni antincendio già nelle fasi iniziali della progettazione. Ciò permetterà ad architetti e ingegneri di determinare con precisione come le diverse combinazioni di pannelli SLT, legno lamellare e strati protettivi influenzeranno la resistenza al fuoco complessiva, minimizzando i rischi e i costi di rilavorazione. Ciò contribuirà anche alla creazione di kit casa più curati e sicuri.

**4. Sviluppo di nuovi materiali ibridi:** Anche la ricerca nel campo dei materiali compositi, che combinano il legno con riempitivi o strati incombustibili, promette una svolta significativa. Ad esempio, la creazione di pannelli SLT con strati integrati di fibra minerale o calcestruzzo speciale può garantire una resistenza al fuoco eccezionale senza un aumento significativo di spessore o peso. Tali materiali avranno proprietà meccaniche, termoisolanti e acustiche migliorate, il che li rende ideali per sistemi costruttivi ad alte prestazioni.

Queste innovazioni dimostrano che l’edilizia in legno, incluse le complesse strutture ibride, è in grado non solo di soddisfare i più elevati standard di sicurezza, ma anche di superarli, offrendo soluzioni sostenibili e tecnologiche per le generazioni future.