Donatella de Silva, Margherita Autiero, Emidio Nigro
University of Naples “Federico II” – Department of Structures for Engineering and Architec-tures (DIST) – Naples, Italy
La resistenza al fuoco è un aspetto di particolare rilevanza per le strutture di acciaio, dati i livelli di temperatura che si raggiungono in tali strutture per effetto dell’elevata conducibilità termica e dei ridotti spessori dei profili metallici. Studi recenti hanno dimostrato che la zincatura a caldo, già efficace per proteggere l’acciaio dalla corrosione, è in grado di ridurre il campo termico negli elementi in acciaio esposti all’incendio grazie ad una riduzione dell’emissività della superficie esposta. Partendo da un excursus sullo stato dell’arte e dalle evidenze sperimentali di una campagna alle alte temperature su piastre in acciaio zincato e non zincato in piccola scala condotte presso il laboratorio di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università degli Studi di Napoli Federico II, l’obiettivo di questo lavoro è quello di presentare strumenti operativi per la valutazione della resistenza al fuoco di strutture in acciaio zincate a caldo. In generale, la procedura di verifica o progettazione di una struttura in acciaio in condizioni di incendio, considerando l’effetto benefico della zincatura richiede tre step: nel primo si identifica l’andamento della temperatura all’interno della sezione degli elementi strutturali, nel secondo di effettua la analisi termo-meccanica ed infine si valutano i risultati. L’analisi termica può essere eseguita in maniera semplificata attraverso il metodo proposto dall’ EN 1993-1-2 oppure attraverso un’analisi avanzata agli elementi finiti, mentre per il secondo step, il progettista può decidere di perseguire tre approcci: i) modelli di calcolo avanzato per la verifica dell’intera struttura, di parti di struttura o di singoli elementi strutturali; ii) modelli di calcolo semplificato per specifiche tipologie di elementi strutturali, basati sulle equazioni di equilibrio, iii) metodo tabellare. Il presente lavoro descrive in dettaglio l’applicazione di queste metodologie agli elementi in acciaio zincati a caldo, presentando anche esempi applicativi, utili sia in fase di progetto che di verifica.
1. STATO DELL’ARTE
La zincatura è un processo di rivestimento superficiale il cui scopo è la protezione dell’acciaio dalla corrosione utilizzando le proprietà dello zinco. Nel caso della zincatura a caldo, il rivestimento protettivo di zinco è ottenuto immergendo l’elemento di acciaio in un bagno di zinco fuso a circa 450°C [1]. Nell’ultimo decennio, diverse campagne sperimentali condotte in ambito internazionale e nazionale, hanno dimostrato che la zincatura a caldo, contribuisce positivamente alla resistenza al fuoco di elementi strutturali in acciaio non protetti, influenzando il loro riscaldamento attraverso un minore valore di emissività e quindi una riduzione del flusso termico radiativo; tali studi hanno inoltre permesso di quantificare l’effetto della zincatura sulla riduzione del valore di emissività [3]-[8]. In generale, le analisi condotte hanno mostrato che per i provini di acciaio zincati a caldo l’emissività è dipendente dalla temperatura. In particolare, i risultati evidenziano, per temperature dell’acciaio inferiori ai 530°C, valori di emissività minori rispetto al valore di emissività di ε = 0.70 fornito nell’Eurocodice per l’acciaio al carbonio. Con l’aumento della temperatura, lo strato esterno di zinco puro si fonde con l’ossigeno circostante portando alla formazione di una nuova struttura con una rugosità maggiore a cui si accompagna un valore di emissività crescente. […]
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