Protezione antincendio nel World Trade Center

di Henry62
http://11-settembre.blogspot.com/

La protezione antincendio utilizzata nelle Twin Towers era di due tipi fondamentali:

1. protezione spray (SFRM)
2. lastre piane di gesso

Nella realizzazione si poteva trovare anche una combinazione dei due metodi.

Strutture dei piani (floor)

La normativa vigente ai tempi della progettazione delle Twin Towers era la ASTM E 119, ma in virtù delle caratteristiche innovative di progetto delle Torri, non venne data alcuna certificazione alla struttura dei floor, e nemmeno gli acciai furono certificati, perché nessuno era in grado di certificare la struttura innovativa senza fare test.



In conclusione, nessuno si prese la responsabilità di apporre la propria firma per la protezione antincendio del sistema dei floor presenti nelle Twin Towers.

Su generica indicazione di un costruttore (peraltro non identificato), si decise all'epoca di adottare un SFRM dello spessore variabile da 1 a 2 pollici sulle travature reticolari.

Nel 1969 venne adottata dalla Port Authority una protezione di mezzo pollice sulle travature dei floor in Blaze-Shield Type D: una pasta cementizia caricata di fibre di amianto, non una schiuma, ma una sorta di cemento spruzzato.

Applicazione di pasta tramite spruzzaggio; l'edificio non è il WTC

Ciò fece raggiungere alle Twin Towers una protezione di Classe 1A, mentre la protezione minima richiesta dal Regolamento di New York era di Classe 1B.

Il posizionamento di questa protezione era arrivato al piano 38 del WTC1 quando tutto venne fermato per l'impatto delle fibre di amianto sulla salute degli occupanti.

Dal piano 38 in su del WTC1 e per l'intero WTC2 venne allora utilizzata una nuova pasta cementizia, la Blaze-Shield DC/F, in cui l'amianto era stato sostituito da fibre di vetro minerali, e si provvide a rivestire la vecchia pasta a base di amianto con prodotti che ne sigillassero la dispersione delle fibre cancerogene.

Da esami fatti nel 1994 e nel 1990, si verificò che lo spessore reale di questa protezione era di 0,4 pollici, con una tolleranza in +/- di 0,25 pollici, quindi ben al di sotto del già ridotto mezzo pollice adottato in partenza.

Nel 1995 un nuovo studio giunse alla conclusione che per avere una protezione di Classe 1B, pari a 2 ore di resistenza al fuoco, sarebbe stato necessario uno spessore di 1,5 pollici, cioè triplo rispetto a quello effettivamente applicato.

Nel 1999 venne presa la decisione di portare progressivamente i vari piani a questo livello di protezione, utilizzando la pasta Blaze-Shield II. Fra il 1995 e il 2001, 18 piani del WTC1 e 13 piani del WTC2 furono portati a questo livello di protezione. Nel WTC1, fra questi 18 piani c'erano anche quelli coinvolti nell'impatto e nei successivi incendi, mentre nel WTC2 i piani colpiti non erano stati portati a questo livello di protezione.

Nuovi esami e test di protezione vennero eseguiti nel luglio 2000 e poi nel dicembre 2000, concludendo che il livello di protezione raggiunto, sia con sistemi passivi che attivi, era di classe 1A. Nel frattempo entrambe le Torri erano state dotate di irroratori antincendio a caduta (che non funzioneranno l'11/9 perché gli aerei tranceranno, nell'impatto, i tubi di alimentazione, interrompendo la mandata delle pompe).

Quindi nel fatidico giorno solamente un numero ridotto di piani nei 2 edifici aveva gli spessori richiesti di 1,5 pollici di rivestimento SFRM.


Colonne Perimetrali

Le colonne perimetrali, da progetto, erano protette da 7/8 di pollice di vermiculite sulla faccia rivolta verso l'interno, da 1 e 3/16 di pollice di SFRM Blaze-Shield D sulle altre 3 facce, da 0,5 pollici di vermiculite sui componenti orizzontali e da 0,5 pollici di Blaze-Shield D sulle altre facce.

Sul lato esposto verso l'esterno, inoltre, una lamiera coprente di alluminio avrebbe dato il tocco estetico e sottratto alle intemperie la protezione antincendio.


Nell'ottobre 1969, le protezioni SFRM vennero portate a 2 3/16 pollici per colonne con coefficiente di forma inferiore a 14WF228, e a 1 3/16 per quelle superiori o uguali al coefficiente indicato (il coefficiente indicato è relativo ad una colonna di 14 pollici di profondità per un peso al piede di 228 libbre). Le componenti orizzontali passarono a 0,5 pollici di Blaze-Shield D.

Anche in questo caso, dal 38° piano in su il rivestimento del WTC1 venne realizzato con Blaze-Shield DC/F, mentre il WTC2 fu realizzato interamente senza la presenza di amianto.



Colonne del core

La protezione antincendio delle colonne del core è il caso tipico in cui furono usati entrambi i metodi previsti per le protezioni passive antincendio.

Le colonne collocate in spazi pubblici, che potevano cioè essere viste dagli occupanti e nei vani tecnici, erano protette da lastre piane in gesso ed erano perciò inaccessibili per la verifica visiva, a meno di non rimuovere le protezioni.


Gli spessori di gesso potevano variare sia per posizione della colonna che, per la stessa colonna, per piano orizzontale, a seconda della struttura del piano del core.

Le facce non protette da lastre di gesso erano protette da SFRM di tipo Blaze-Shield D e Blaze-Shield DC/F, con spessori di progetto di 1 3/16 pollice per le colonne più pesanti e 2 3/16 pollici per le colonne più leggere.

Le colonne, ovviamente, non erano tutte eguali: anzi, variavano sia per sezione che per spessori che per forma della sezione.

L'analisi ispettiva del 1993, eseguita in seguito all'attentato subito quell'anno, evidenziò la caduta di ampie porzioni delle protezioni SFRM all'interno del vano degli ascensori: le colonne che guardavano nel vano ascensori erano tutte protette con SFRM e potevano essere ispezionate utilizzando gli stessi ascensori previo bloccaggio di questi.


Per ripristinare tali protezioni venne usata la pasta Monokote Type 2-106, un tipo diverso dai precedenti, con spessori da 0,82 a 0,97 pollici per le colonne inferiori al 45° piano. Secondo documentazioni della PANYNJ lo spessore minimo richiesto era di 0,5 pollici.

Dopo il crollo, nessun pezzo di colonna aveva mantenuto la protezione spray, per cui non è stato possibile fare alcun tipo di verifica a posteriori.


Scale di emergenza

Le scale di emergenza erano collocate nel core ed erano 3 per torre, anche se potevano esistere altre scale interne di collegamento fra piani commerciali diversi occupati dai medesimi affittuari.


I requisiti normativi da soddisfare nella struttura per le scale erano 4:

1. numero di scale
2. ampiezza delle scale
3. separazione delle porte di accesso alle scale
4. distanza di viaggio da percorrere per raggiungere le porte delle scale

Tutti questi parametri progettuali tengono conto delle caratteristiche geometriche e strutturali dell'edificio, ma anche della densità di popolazione prevista o, viceversa, fissano il numero massimo di persone presenti sul piano servito da quelle scale. Il criterio base è quello delle unità di ampiezza di uscita, fissato in 60 persone ogni 22 pollici di ampiezza delle scale di sicurezza.

Le scale delle Twin Towers erano 2 (le scale A e C) ampie 44 pollici (quindi fino a 120 persone per scala, e 240 persone in totale) ed 1 (scala B) ampia 56 pollici (pari a 150 persone).

Con quelle scale, un piano delle Twin Towers poteva accogliere al massimo 240+150=390 persone contemporaneamente.


I piani commerciali potevano ospitare un massimo di 365 persone ciascuno, in base alla densità di occupanti prevista dalle normative per l'abitabilità; quindi le scale erano adeguate per i piani commerciali.

La cosa grave era che entrambe le Twin Towers avevano gli ultimi piani aperti al pubblico, perché nella Torre Nord era presente un ristorante (Windows on the World - piani 106 e 107) e nella Torre Sud il belvedere (Top of the World - piano 107), ciascuno con una capienza pari a 1.000 persone per piano, a fronte delle 390 previste dall'ampiezza delle scale.


Nel momento dell'attacco erano presenti 188 persone al ristorante e solo alcune nel belvedere, perché non era ancora orario di apertura al pubblico.

Si sottolinea che nessun parametro era influenzato dal numero di piani dell'edificio; quindi le stesse normative per le Twin Towers, alte 110 piani, si applicavano per un edificio di 10 piani. Secondo la normativa, la distanza fra le porte di accesso alle scale doveva essere almeno di un terzo della massima distanza di attraversamento di un piano (180 piedi per le Twin Towers) e la distanza minima effettiva era di 70 piedi; quindi la norma era rispettata.

Normative successive del 2000 e del 2003 imposero altre distanze di riferimento: la minima distanza di separazione fra le porte non doveva essere inferiore ad un terzo della diagonale della pianta dell'edificio misurata su quel piano: con questo criterio la distanza minima sarebbe stata di 98 piedi, contro i 70 delle Twin Towers.

La struttura delle scale doveva garantire l'assenza di fumo e calore, per cui gli accessi dovevano essere realizzati con porte tagliafuoco ed i corridoi delle scale dovevano essere isolati dal resto dell'ambiente, per garantire una colonna priva di fumi e di calore che consentisse l'evacuazione dell'edificio.

E' chiaro che la compartimentazione delle scale era realizzata sempre con i medesimi pannelli in gesso e, piano per piano, la posizione delle scale poteva variare, realizzando appositi corridoi isolati nel core che consentissero la continuità dell'accesso alle rampe delle scale stesse.

Per questo motivo, era possibile evacuare l'edificio anche attraversando un piano con in corso un incendio anche di ampie proporzioni, purché fosse garantito l'isolamento termico della tromba delle scale su quel piano.

Nel caso del WTC1, l'impatto dell'aeroplano interruppe, facendoli crollare, i corridoi delle trombe delle scale escludendo chi si trovava sopra dalla possibilità di fuga, mentre nel WTC2, proprio per la diversità del posizionamento della pianta del core rispetto alla direzione di attacco dell'aereo, una intera rampa di scale restò illesa, consentendo l'evacuazione dei pochi presenti che si resero conto di questa possibiità di fuga.

Il WTC1 venne colpito sulla facciata nord, circa a metà del lato lungo del rettangolo del core, mentre il WTC2 venne colpito sulla facciata sud, all'altezza dell'angolo inferiore destro del lato corto del rettangolo del core.




Detto questo, risultano chiari 2 aspetti:

1. un conto è la protezione delle colonne
2. un altro conto è la protezione e l'integrità delle scale di emergenza

Una delle affermazioni più diffuse nell'ambito dietrologico è che poiché su una delle due torri alcuni superstiti riuscirono a fuggire scappando subito dopo l'attentato attraverso la scala rimasta integra, allora si può affermare con certezza che il fuoco nei piani di impatto delle torri era di entità così debole da non poter aver intaccato la resistenza delle colonne.

Questa correlazione non ha alcun valore probante, perché la scala, se non colpita direttamente dall'aereo, conservava per 2 ore la propria capacità anche se esposta a temperature elevate da incendi diffusi sul piano.

La geometria dell'impatto assicura, da sola, che la scala incriminata non sia stata toccata dall'aeroplano, che ha colpito inclinato e nell'angolo sud-est in direzione nord-est, per cui sul piano, in posizione nord-est, potevano esserci incendi in corso, come dimostrato dai filmati, ma la scala sarebbe stata perfettamente agibile.


Osservazione sul meccanismo di diffusione del calore

Più che dire che la colonna "accumula" calore, che comunque è vero, preferisco dire che la colonna si comporta come una "guida" o una "tubazione" (un tubo di flusso) per il calore, nel senso che, giustamente, conduce il calore sia verso l'alto che verso il basso.

Delle tre forme di propagazione del calore (conduzione, convezione ed irraggiamento), quella predominante è la conduzione, perché le zone rimaste prive di protezione termica ed esposte alle faimme hanno consentito l'ingresso del calore, che è stato condotto dalla colonna stessa verso l'alto e verso il basso, mentre le zone soprastanti e sottostanti, ancora isolate, non sono state in grado di disperdere in modo efficace il calore "interno" alla colonna, portando ad un progressivo innalzamento della temperatura interna dell'acciaio.

All'aumentare della temperatura nella zona priva di protezione non è corrisposta una adeguata sottrazione di calore per conduzione del resto della colonna, per cui la temperatura è aumentata nei piani in cui hanno imperversato gli incendi, che si sono poi diffusi nei piani sovrastanti la zona di impatto per normale propagazione degli incendi in assenza di sistemi attivi di contenimento e con alimentazione di comburente garantito dalle finestre distrutte e dallo squarcio prodottosi nell'impatto, oltre che dall'abbondante ventilazione visibile nei filmati.

Per far collassare le colonne perimetrali non è affatto necessario che grandi parti della colonna raggiungano le temperature critiche (intorno ai 650°C) alle quali corrisponde un drastico calo del 80-90% delle prestazioni meccaniche dell'acciaio: bastano tratti di 2-2,5 metri per mettere in crisi l'intera struttura.

Non ha alcun senso vedere quanto calore serviva per scaldare l'intera massa di acciao, perché basta che si sia scaldata a quei livelli di temperatura la massa di uno o due piani per innescare l'instabilità, riscontrata anche otticamente dai rilievi del Nist.

Tutti questi dati provengono dal report definitivo NIST NCSTAR1, parte 2, del settembre 2005.


Aggiornamento 30-12-2006

Rimosso il commento alle foto delle scale del WTC: dopo verifica più accurata sono risultate essere vere. Il pompiere fotografato è Mike Kehoe (link).