Resistenza al fuoco dell’acciaio zincato a caldo: nuove Linee Guida per progettazione e verifica | Articoli

Le “Linee guida per la progettazione e la verifica in condizioni di incendio di strutture in acciaio zincate a caldo” offrono a progettisti e professionisti un riferimento organico per valutare la resistenza al fuoco di elementi strutturali in acciaio zincati.
Il documento parte dalle più recenti evidenze sperimentali, nazionali e internazionali, che mostrano come la zincatura a caldo, oltre a proteggere l’acciaio dalla corrosione, possa rallentarne il riscaldamento durante l’incendio grazie alla minore emissività superficiale in determinati intervalli di temperatura.
Tale comportamento è modellato secondo l’approccio a due fasi recepito dalla versione aggiornata dell’Eurocodice 3 – Parte 1-2.
Dopo un richiamo ai fondamenti della progettazione strutturale antincendio, alle curve nominali, all’analisi termica e alla riduzione delle proprietà meccaniche dell’acciaio alle alte temperature, le Linee guida illustrano i metodi di calcolo avanzati e semplificati applicabili.
Particolare attenzione è dedicata al metodo della temperatura critica e al Nomogramma esteso agli elementi zincati, che mette in relazione fattore di utilizzazione, fattore di sezione, temperatura e tempo di esposizione.
Nomogrammi relativi alle diverse curve nominali, tabelle operative ed esempi svolti per travi e colonne rendono il documento uno strumento per il predimensionamento e la verifica, in coerenza con l’EN 1993-1-2 e le Norme Tecniche per le Costruzioni.
Il documento è curato dalla Commissione Tecnica per la Sicurezza delle Costruzioni di Acciaio in caso di Incendio, istituita su iniziativa di Fondazione Promozione Acciaio e del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco, in collaborazione con AIZ (Associazione Italiana Zincatura).
Le Linee guida sono introdotte e sintetizzate nel documento La verifica di resistenza al fuoco di elementi strutturali in acciaio zincati a caldo.

Acciaio zincato a caldo e sicurezza antincendio: cosa prevedono le nuove Linee Guida

La progettazione della sicurezza strutturale in condizioni di incendio rappresenta uno degli aspetti più delicati nell’impiego dell’acciaio nelle costruzioni. L’elevata conducibilità termica del materiale e gli spessori relativamente contenuti dei profili metallici possono infatti determinare un rapido incremento della temperatura degli elementi strutturali esposti al fuoco, con conseguenze sulle loro caratteristiche meccaniche e sulla capacità portante.

In questo contesto, la zincatura a caldo, tradizionalmente utilizzata per garantire la protezione dell’acciaio nei confronti della corrosione, assume un ruolo ulteriore. Numerose ricerche sperimentali hanno dimostrato che il rivestimento di zinco può modificare il comportamento termico delle superfici metalliche, riducendo il flusso di calore trasmesso per irraggiamento e rallentando il riscaldamento degli elementi strutturali.

È proprio da queste evidenze che prendono avvio le “Linee Guida per la progettazione e la verifica in condizioni di incendio di strutture in acciaio zincate a caldo”, pubblicate nel settembre 2026 e curate dalla Commissione per la Sicurezza delle Costruzioni in Acciaio in caso di Incendio, istituita su iniziativa di Fondazione Promozione Acciaio e del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco.

Il documento, redatto da Emidio Nigro, Andrea Marino, Sandro Pustorino, Donatella de Silva, Margherita Autiero e Lello Pernice, mette a disposizione dei professionisti un quadro tecnico dei fenomeni coinvolti e delle modalità con cui considerare il contributo della zincatura nelle verifiche di resistenza al fuoco.

L’obiettivo è tradurre i risultati della ricerca in strumenti concretamente utilizzabili nella progettazione strutturale, mantenendo il riferimento alle metodologie di calcolo previste dall’Eurocodice 3 e dalle Norme Tecniche per le Costruzioni.

Perché la zincatura a caldo migliora il comportamento dell’acciaio in caso di incendio

Il principale beneficio della zincatura a caldo, in condizioni di incendio, è legato alla variazione dell’emissività della superficie metallica.

L’emissività è una proprietà che influenza gli scambi termici per irraggiamento tra l’ambiente circostante e l’elemento strutturale. Una superficie caratterizzata da una minore emissività assorbe, a parità delle altre condizioni, una quantità inferiore di energia attraverso il contributo radiativo, rallentando il proprio riscaldamento.

Per l’acciaio strutturale al carbonio, la precedente formulazione dell’Eurocodice EN 1993-1-2 assumeva convenzionalmente un valore di emissività costante pari a 0,70.

Le ricerche condotte sugli elementi zincati a caldo hanno invece evidenziato un comportamento diverso, caratterizzato da valori inferiori alle temperature meno elevate e da un progressivo aumento dell’emissività al crescere della temperatura.

Il fenomeno è legato alle caratteristiche del rivestimento superficiale. In particolare, la presenza dello strato esterno di zinco puro può determinare una minore emissività, mentre l’incremento della temperatura e le trasformazioni della superficie modificano progressivamente tale comportamento.

Il modello di emissività a due fasi dell’Eurocodice 3

Uno degli aspetti tecnicamente più rilevanti approfonditi dalle Linee Guida riguarda il modello semplificato di emissività a due fasi, proposto nell’aggiornamento della norma EN 1993-1-2.

Per gli elementi strutturali zincati a caldo che rispettano le condizioni previste, il modello assume: fino a 500 °C (compresi) un valore ε = 0,35, mentre in caso di temperatura superiore a 500 °C il valore è di ε = 0,70.

Il modello riguarda l’acciaio zincato a caldo secondo la EN ISO 1461, con composizione dell’acciaio appartenente alle categorie A o B della EN ISO 14713-2.

La differenza è significativa soprattutto nella prima fase del riscaldamento, durante la quale la minore emissività riduce gli scambi radiativi rispetto a una superficie in acciaio non zincato.

È importante sottolineare che la zincatura non modifica direttamente le proprietà meccaniche dell’acciaio alle alte temperature. Il suo contributo consiste invece nel rallentare l’aumento della temperatura del materiale, ritardando così il raggiungimento delle condizioni termiche alle quali si manifesta il degrado della capacità resistente.

Il beneficio non deve quindi essere interpretato come un aumento generalizzato della resistenza meccanica dell’acciaio, ma come un effetto sul processo di riscaldamento che può tradursi in un incremento del tempo di resistenza al fuoco.

Le prove sperimentali: temperature inferiori negli elementi zincati

Le Linee Guida ripercorrono le principali attività sperimentali condotte a livello internazionale e nazionale per valutare l’influenza della zincatura sul comportamento termico degli elementi strutturali.

Particolare attenzione viene dedicata a una campagna di prove realizzata presso il Laboratorio del Dipartimento di Strutture per l’Ingegneria e l’Architettura dell’Università degli Studi di Napoli Federico II.

La sperimentazione ha riguardato piastre quadrate in acciaio zincato e non zincato, sottoposte a riscaldamento in un forno elettrico da laboratorio.

Per confrontare il comportamento dei campioni sono stati considerati differenti valori del fattore di sezione Am/V, compresi tra 20 e 200 m⁻¹, modificando lo spessore dei provini.

I risultati hanno mostrato che, a parità di condizioni di prova e di fattore di sezione, le temperature raggiunte dai campioni zincati risultavano sistematicamente inferiori a quelle dei campioni non zincati.

Un dato particolarmente interessante riguarda i provini con fattore di sezione Am/V pari a 200 m⁻¹: dopo 30 minuti di esposizione, i campioni non zincati avevano raggiunto una temperatura di 614 °C, contro i 457 °C dei campioni zincati, con una differenza di 157 °C.

Per un fattore di sezione pari a 40 m⁻¹, dopo 45 minuti sono state invece misurate temperature di 540 °C per l’acciaio non zincato e 433 °C per quello zincato, con uno scarto di 107 °C.

Le differenze tendono tuttavia a ridursi con l’aumentare delle temperature, coerentemente con la progressiva variazione delle caratteristiche superficiali del rivestimento.

Questi risultati hanno contribuito a confermare l’impostazione del modello di emissività a due fasi, utilizzabile per rappresentare l’effetto della zincatura nelle analisi termiche degli elementi strutturali.

Va precisato che i valori sperimentali si riferiscono alle specifiche condizioni delle prove di laboratorio e non possono essere automaticamente trasferiti a qualsiasi configurazione strutturale o scenario di incendio.

Come si verifica la resistenza al fuoco di una struttura in acciaio zincato

Le Linee Guida descrivono le principali metodologie utilizzabili per la valutazione della resistenza al fuoco degli elementi strutturali in acciaio, distinguendo tra modelli di calcolo avanzati, metodi semplificati e strumenti tabellari.

La verifica della sicurezza strutturale in condizioni di incendio può essere condotta attraverso tre differenti approcci: nel dominio delle resistenze, confrontando la capacità portante dell’elemento con le sollecitazioni agenti; nel dominio delle temperature, verificando che la temperatura raggiunta non superi quella critica; oppure nel dominio del tempo, confrontando la durata della resistenza al fuoco con quella richiesta dal progetto.

In generale, il procedimento progettuale si articola in tre fasi fondamentali.

La prima consiste nell’individuazione dell’azione termica prodotta dall’incendio, attraverso la definizione dello scenario e della relativa curva temperatura-tempo.

La seconda fase riguarda l’analisi termica dell’elemento strutturale, necessaria per determinare l’evoluzione della temperatura nell’acciaio durante l’esposizione al fuoco.

La terza fase comprende l’analisi termo-meccanica, attraverso la quale vengono valutati gli effetti del riscaldamento sulle proprietà del materiale e sulla risposta strutturale.

L’effetto della zincatura interviene principalmente nella seconda fase, modificando la velocità con cui l’elemento assorbe calore. Una volta determinato il campo termico, la verifica della capacità resistente può essere sviluppata utilizzando le usuali metodologie previste per le strutture in acciaio.

Il fattore di sezione e la temperatura critica

Tra i parametri fondamentali per la verifica assumono particolare importanza il fattore di sezione Am/V e la temperatura critica dell’elemento.

Il fattore di sezione esprime il rapporto tra la superficie esposta all’incendio e il volume dell’elemento strutturale, riferiti alla medesima lunghezza. A parità delle altre condizioni, valori più elevati comportano un riscaldamento più rapido dell’acciaio.

La temperatura critica rappresenta invece la temperatura alla quale la capacità resistente di progetto dell’elemento diventa uguale alla sollecitazione agente in condizioni di incendio.

La verifica nel dominio delle temperature può essere sintetizzata nella relazione:

dove θd,t è la temperatura di progetto dell’elemento al tempo considerato e θcr,d è la sua temperatura critica di progetto.

Per gli elementi zincati, il calcolo della temperatura deve tenere conto dell’emissività variabile con la temperatura stessa, secondo il modello richiamato nelle Linee Guida.

Un altro parametro rilevante è il fattore di utilizzazione μ0, che esprime il rapporto tra la sollecitazione di progetto in condizioni di incendio e la resistenza dell’elemento alla temperatura iniziale.

Il comportamento della struttura dipende quindi dall’interazione tra geometria della sezione, esposizione termica, livello di sollecitazione e caratteristiche del materiale.

Nomogrammi e tabelle: strumenti operativi per i progettisti

Uno dei principali contributi delle Linee Guida è rappresentato dalla disponibilità di strumenti di calcolo semplificati, sviluppati per agevolare la progettazione e la verifica preliminare degli elementi in acciaio zincato a caldo.

Il documento propone specifici nomogrammi che consentono di valutare la resistenza al fuoco attraverso un procedimento grafico basato sul metodo della temperatura critica.

Gli strumenti sono riferiti a tre differenti curve nominali di incendio: la curva standard ISO 834, la curva degli idrocarburi e la curva nominale esterna.

L’impiego dei nomogrammi richiede la definizione dei parametri caratteristici dell’elemento, tra cui il fattore di utilizzazione, la temperatura critica e il fattore di sezione, opportunamente corretto per considerare gli effetti geometrici sul riscaldamento.

Il documento propone inoltre tabelle che riportano il massimo tempo di esposizione alle curve nominali in funzione del fattore di sezione e del fattore di utilizzazione, evidenziando le differenze tra elementi zincati e non zincati.

Particolare attenzione viene riservata alla verifica dei requisiti di resistenza al fuoco R15 e R30, permettendo di individuare le configurazioni nelle quali il contributo della zincatura può risultare significativo.

Questi strumenti sono destinati soprattutto al predimensionamento e alle verifiche preliminari. La loro applicazione presuppone il rispetto delle ipotesi semplificative adottate, come la temperatura uniforme nell’elemento e l’assenza di effetti strutturali non contemplati dal modello.

Per configurazioni più complesse, in presenza di fenomeni di instabilità, svergolamento, sollecitazioni composte o effetti significativi delle dilatazioni termiche, occorre fare riferimento alle procedure di verifica complete previste dall’Eurocodice.

Gli esempi applicativi: quando la zincatura consente di raggiungere la classe R15

Per mostrare le possibilità di applicazione delle metodologie illustrate, le Linee Guida presentano sei esempi di verifica riguardanti colonne compresse, travi inflesse ed elementi soggetti a pressoflessione.

I casi studio consentono di confrontare direttamente il comportamento di elementi zincati e non zincati a parità di caratteristiche geometriche e condizioni di carico.

Un primo esempio riguarda una colonna in acciaio S235 con sezione HE260B, sottoposta a una sollecitazione di compressione di 1.050 kN in condizioni di incendio ed esposta alla curva nominale standard ISO 834.

Per l’elemento viene determinata una temperatura critica di 541 °C e un fattore di sezione pari a 114 m⁻¹.

Attraverso il nomogramma, il tempo necessario a raggiungere la temperatura critica risulta pari a 17 minuti per l’elemento zincato e a 13 minuti per quello non zincato.

In queste condizioni, la colonna zincata soddisfa il requisito di resistenza al fuoco R15, mentre quella non zincata non lo raggiunge.

Un secondo esempio riguarda una trave IPE330 in acciaio S275, soggetta a flessione e collegata a una soletta in calcestruzzo armato che impedisce i fenomeni di svergolamento.

La temperatura critica calcolata è pari a 641 °C e il fattore di sezione risulta di 158 m⁻¹.

Anche in questo caso emerge una differenza significativa: l’elemento zincato raggiunge la temperatura critica dopo 16 minuti, contro i 14 minuti dell’elemento non zincato.

La zincatura consente quindi, nelle condizioni considerate, il soddisfacimento della classe R15.

I risultati dimostrano come anche differenze relativamente contenute nei tempi di riscaldamento possano assumere un’importanza decisiva nel soddisfacimento di una determinata classe di resistenza al fuoco.

Naturalmente, i benefici dipendono dalle condizioni di progetto e non possono essere generalizzati a tutti gli elementi strutturali.

L’influenza delle curve di incendio sul contributo della zincatura

Un ulteriore aspetto esaminato nelle Linee Guida riguarda l’influenza dello scenario di incendio sulla risposta degli elementi zincati.

Le differenti curve nominali presentano infatti caratteristiche termiche diverse, che incidono sulla velocità di riscaldamento dell’acciaio e, di conseguenza, sull’entità del beneficio associato alla zincatura.

La curva standard ISO 834 descrive un incremento progressivo della temperatura, mentre quella degli idrocarburi rappresenta condizioni di incendio caratterizzate da un riscaldamento particolarmente rapido e da temperature elevate.

La curva nominale esterna presenta invece un andamento meno gravoso, con una temperatura che tende a stabilizzarsi attorno a 680 °C.

Le analisi riportate nel documento mostrano che, proprio nel caso della curva esterna, il contributo della zincatura può risultare apprezzabile anche per fattori di sezione relativamente elevati.

Le tabelle evidenziano, per alcune configurazioni, il raggiungimento del requisito R30 grazie al rallentamento del riscaldamento dell’elemento zincato.

Ad esempio, considerando un fattore di sezione Am/V pari a 120 m⁻¹ e un fattore di utilizzazione μ0 pari a 0,3, le Linee Guida indicano la possibilità di soddisfare il requisito di 30 minuti attraverso il contributo della zincatura.

Il risultato conferma che la valutazione della resistenza al fuoco non può prescindere dalla corretta individuazione della curva di incendio e dalle specifiche condizioni di esposizione.

Le implicazioni per la progettazione delle strutture in acciaio

Le indicazioni contenute nelle Linee Guida ampliano gli strumenti a disposizione dei professionisti impegnati nella progettazione strutturale e nella prevenzione incendi.

La possibilità di considerare il contributo della zincatura attraverso un modello di emissività specifico permette infatti di descrivere con maggiore precisione il comportamento termico degli elementi strutturali.

Si tratta di un aspetto rilevante soprattutto per quelle configurazioni nelle quali il rallentamento del riscaldamento consente di raggiungere il livello di prestazione richiesto.

Il vantaggio non deve tuttavia essere interpretato come la possibilità di eliminare indiscriminatamente altri sistemi di protezione passiva.

La zincatura a caldo non garantisce automaticamente il raggiungimento di una determinata classe di resistenza al fuoco: il suo contributo deve essere quantificato attraverso verifiche coerenti con le caratteristiche degli elementi, le azioni termiche e meccaniche e il quadro normativo applicabile.

Per le strutture che richiedono prestazioni di resistenza al fuoco più elevate, potrebbe quindi rimanere necessario il ricorso a sistemi protettivi aggiuntivi.

L’interesse progettuale risiede nella possibilità di valutare in maniera più accurata il comportamento della struttura, evitando di trascurare un fenomeno fisico che le sperimentazioni hanno dimostrato essere rilevante.

Dalla ricerca alla pratica progettuale: il contributo delle Linee Guida

Le Linee Guida rappresentano un collegamento tra i risultati della ricerca scientifica e le esigenze dei progettisti impegnati nella valutazione della sicurezza antincendio delle costruzioni metalliche.

La definizione di un modello di emissività specifico per l’acciaio zincato a caldo, insieme alla disponibilità di nomogrammi, tabelle ed esempi applicativi, consente di integrare il contributo della zincatura nei procedimenti ordinari di verifica.

Il principio fondamentale è che il rivestimento di zinco, oltre a svolgere la propria funzione di protezione dalla corrosione, può contribuire a ritardare il riscaldamento degli elementi strutturali in determinate condizioni di incendio.

L’entità del beneficio varia tuttavia in funzione della temperatura, della geometria dei profili, delle condizioni di esposizione e del livello di utilizzazione degli elementi.

Per il progettista, il documento costituisce quindi uno strumento di approfondimento per affrontare le verifiche di resistenza al fuoco con un maggiore livello di dettaglio, valorizzando le proprietà dell’acciaio zincato senza prescindere dai requisiti di sicurezza e dalle necessarie verifiche strutturali.

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