Resistenza al fuoco degli ancoraggi: dimensionamento al fuoco secondo il TR 020

Il Technical Report TR 020 dell’EOTA “Evaluation of Anchorages in Concrete concerning Resistance to Fire” definisce le formulazioni necessarie per valutare la resistenza al fuoco di ancoranti meccanici applicati su calcestruzzo.

Il Technical Report TR 020 dell’EOTA “Evaluation of Anchorages in Concrete concerning Resistance to Fire” definisce le formulazioni necessarie per valutare la resistenza al fuoco di ancoranti meccanici applicati su calcestruzzo.

Con l’aiuto di questa pubblicazione dettagliata è possibile dimensionare gli ancoraggi tenendo conto dei requisiti di resistenza al fuoco.

La resistenza degli ancoraggi (tasselli metallici) installati nel calcestruzzo a temperature normali di esercizio (dimensionamento in condizioni normali) è molto maggiore rispetto alla loro resistenza sotto l’effetto del fuoco (dimensionamento al fuoco).

Con il metodo di dimensionamento A secondo allegato C dell’ETAG 001 è possibile effettuare già da diverso tempo il dimensionamento in condizioni normali. Dal 2004 il TR 020 spiega il procedimento da adottare per il dimensionamento al fuoco.

Nel Technical Report TR 020 vengono spiegati tutti i passaggi per la verifica degli ancoraggi meccanici applicati su calcestruzzo normale con classe di resistenza che va dalla C20/25 alla C 50/60 secondo la norma DIN EN 206-1. In linea di principio, in caso di incendio si possono manifestare le stesse tipologie di rottura o cedimento che si osservano alle normali temperature. A questo proposito il TR 020 illustra alcuni criteri adeguati per la definizione della resistenza. La capacità di resistenza al fuoco viene calcolata secondo il TR 020 in accordo alle condizioni della norma DIN EN 1363- 1:1999, facendo riferimento alla curva standard temperatura/tempo (ETK).

Il criterio di valutazione considera, a questo proposito, il comportamento dell’ancoraggio nel supporto in calcestruzzo e delle parti sporgenti del tassello metallico. In questo caso non si tiene conto del possibile contributo positivo fornito dagli elementi applicati.

Va comunque notato che la resistenza al fuoco dipende – o quanto meno può dipendere – fondamentalmente dal sistema completo di ancoraggio, ovvero base di ancoraggio e mezzi di ancoraggio (tasselli metallici completo dell’elemento da fissare).

Ovviamente il supporto (elemento strutturale in cemento armato) in cui va applicato l’ancorante deve essere dimensionato secondo le norme antincendio, ed in particolare deve presentare come minimo la stessa classe di resistenza al fuoco dell’ancoraggio.

Il Technical Report TR 020 si applica solo ai tasselli metallici idonei per applicazioni su calcestruzzo fessurato e non fessurato e dotati di omologazione tecnica europea [ETA].

Nel TR 020 le informazioni relative alle verifiche per gli ancoranti chimici e per i tasselli leggeri in nylon sono riportate rispettivamente nei paragrafi [3] e [4].

La presente valutazione può essere adottata anche nel caso di attacco del fuoco su più lati, se la distanza del tassello dal bordo libero dell’elemento strutturale risulta c ≥ 300 mm e c ≥ 2hef (hef = profondità di ancoraggio effettiva del tassello).

Nel Technical Report TR 020 sono riportate tutte le formulazioni necessarie per valutare la resistenza al fuoco di ancoranti meccanici applicati su calcestruzzo

Due diversi metodi di valutazione

Il Technical Report TR 020 illustra due metodi di valutazione. In primo luogo il “Metodo di progettazione semplificato” e la “Determinazione sperimentale” utile per ottenere i valori caratteristici per il dimensionamento al fuoco. Questi due metodi di dimensionamento verranno approfonditi successivamente. Il TR 020 contiene, inoltre, i dati relativi al procedimento di calcolo sperimentale dei valori caratteristici degli ancoranti in caso di incendio.

Nel procedimento di dimensionamento semplificato vanno osservati i valori limite indicati nel Report (valori caratteristici della resistenza allo stato limite in condizioni di esposizione al fuoco, FRk,fi(t)). A questo proposito sono state calcolate le resistenze caratteristiche a trazione [σRK,s,fi] degli acciai attraverso alcune serie di prove conservative,

i cui risultati sono riportati nelle tabelle 2.1 e 2.2, classificati per i diversi acciai e i vari periodi di resistenza al fuoco mostrati. Le resistenze massime in caso di cedimento dell’acciaio sotto sollecitazione trasversale non sono state riportate nel TR 020 per mancanza di dati sperimentali sufficienti.

Quindi, a favore di sicurezza, nella verifica per le azioni di taglio in caso di cedimento dell’acciaio si devono assumere i valori di resistenza caratteristica a trazione dell’acciaio. Per tutti gli altri tipi di rottura il Technical Report riporta dei procedimenti di calcolo deducibili dalle resistenze caratteristiche in condizioni di temperatura normale. Questo metodo di progettazione semplificato consente di determinare la resistenza degli ancoranti meccanici senza ulteriori prove di resistenza al fuoco secondo una procedura conservatrice.

Diametro della barra/diametro della filettatura	Profondità di ancoraggio	Resistenza a trazione caratteristica σRK,s,fiper ancorante non protetto in acciaio zincato in caso di esposizione fino ad un tempo pari a
[mm]	[mm]	[N/mm2]
[mm]	[mm]	30 min (da R 15 a R30)	60min (da R45 a R60)	90min (R90)	120min (R120)
Ø6 / M6	≥ 30	10	9	7	5
Ø8 / M8	≥ 30	10	9	7	5
Ø10 / M10	≥ 40	15	13	10	8
Ø12 / M12 e diametri maggiori	≥ 50	20	15	13	10

Tabella 2.1 Resistenza a trazione caratteristica per acciaio sottoposto all’azione del fuoco secondo la norma EN 10025

Dato che le resistenze caratteristiche secondo il procedimento di dimensionamento semplificato in generale sono sufficienti soltanto per fissaggi secondari, il TR 020 consente, inoltre, una determinazione sperimentale per le resistenze caratteristiche in caso di incendio. In questo caso è possibile definire tutti i dati in modo sperimentale. È inoltre possibile combinare fra loro i concetti del procedimento semplificato con la determinazione sperimentale. Le prove relative alla resistenza caratteristica in caso di incendio possono essere utilizzate come base per i dati presenti nella certificazione ETA e per la progettazione secondo il TR 020. Il dimensionamento di un ancorante meccanico sottoposto all’azione del fuoco (dimensionamento al fuoco) va quindi effettuato con i rispettivi valori caratteristici relativi alla capacità di resistenza al fuoco tratti dall’ETA e con il metodo di dimensionamento riportato nell’allegato C dell’ETAG 001. Al posto della vecchia denominazione F30, F90, ecc. relativa alla classe di resistenza al fuoco secondo la norma DIN 4102 verrà ora adottata la nuova terminologia delle norme europee EN 13501, ovvero R30, ecc. (R = Resistenza).

Regolamentazioni aggiuntive

Per gli ancoranti chimici e per i tasselli leggeri in nylon il TR 020 indica i criteri di valutazione per la verifica sotto l’effetto del fuoco. Per gli ancoraggi chimici con barra metrica, come ad esempio il sistema ad iniezione fischer FIS V, vanno calcolate le resistenze NRk,s e VRk,s sulla base del metodo di progettazione semplificato presente nel TR 020.

I tasselli chimici con barre multicono, come ad esempio gli ancoranti fischer Highbond FHB II, e gli ancoranti chimici applicati con realizzazione di un foro sottosquadro che sono dotati di certificazione per applicazioni su calcestruzzo fessurato e non fessurato, possono essere dimensionati secondo il TR 020.

Va notato che, anche utilizzando il procedimento semplificato, occorre calcolare in modo sperimentale il valore caratteristico di resistenza allo sfilamento [NRk,p] dei tasselli, in quanto la riduzione della tensione di aderenza della resina potrebbe comportare un cedimento determinante.

Diametro della barra/diametro della filettatura	Profondità di ancoraggio	Resistenza a trazione caratteristica σRK,s,fiper ancorante non protetto in acciaio inossidabile in caso di esposizione fino ad un tempo pari a
[mm]	[mm]	[N/mm2]
[mm]	[mm]	30 min (da R 15 a R30)	60min (da R45 a R60)	90min (R90)	120min (R120)
Ø6 / M6	≥ 30	10	9	7	5
Ø8 / M8	≥ 30	20	16	12	10
Ø10 / M10	≥ 40	25	20	16	14
Ø12 / M12 e diametri maggiori	≥ 50	30	25	20	16

Tabella 2.2 Resistenza a trazione caratteristica per acciaio inossidabile sottoposto all’azione del fuoco secondo la norma EN 10025

Le resistenze caratteristiche secondo il procedimento semplificato del TR 020 vanno calcolate anche per i tasselli in nylon utilizzati nell’ambito di un determinato sistema soggetto al rispetto dei requisiti di protezione antincendio.

Come per gli ancoranti chimici, anche in questo caso comunque è necessario calcolare la resistenza caratteristica allo sfilamento [N_Rk,p] attraverso il metodo sperimentale. Per gli ancoraggi destinati alle sottostrutture delle facciate si assume che un tassello prolungato in nylon con diametro d = 10 mm, vite con diametro d = 7 mm e profondità di ancoraggio h_ef ≥ 50 mm presenti una durata di resistenza al fuoco di almeno 90 minuti (R 90), nel caso in cui il carico ammissibile (in assenza di un carico permanente di trazione) sia ≤ 0,8 kN.

I tasselli chimici con barra multicono come il prodotto fischer Highbond FHB II1, certificati per calcestruzzo fessurato e non fessurato, possono essere dimensionati secondo il TR 020