113/09/2007

L’approccio ingegneristico nella progettazione dei

sistemi antincendio con l’ausilio della simulazione

ing. Mauro GamberiDIEM – Università di Bologna

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Analisi Qualitativa

Fire Safety Engineering Process

Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

a) Individuazione obiettivi di sicurezzab) Definizione criteri di ammissibilitàc) Caratterizzazione edificio e occupantid) Potenziali cause d’incendioe) Definizione scenari d’incendioProgettazione

Quantitativa

Start

Verifica

Criteri

No

Si

Reporting

End

Sub-system design1. Inizio e propagazione dell’incendio2. Movimento dei prodotti ci combustione3. Risposta strutturale dell’edificio4. Rilevazione e spegnimento5. Evacuazione

Fatta salva la legislazione vigente

D.M. 9 maggio 2007 “Direttive per l’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio”

ISO TR 13387 “Fire Safety Engineering”

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Obiettivi

Obiettivi e Criteri di Progetto

Sicurezza persone

Danni materiali

Necessario definirli prima dell’inizio del processo di analisi

•Occupanti l’edificio

•Personale antincendio

•Persone nelle vicinanze

Criteri

Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Protezione ambiente

•Struttura edificio

•Prodotti contenuti

•Proseguimento attività

•Espansione incendio adiacenze

•Rilascio di sostanze pericolose

DeterministiciNecessari fattori di sicurezza per diminuire il livello di incertezza.

Sono misure del “Rischio” connesso alla possibilità di danni a persone o cose.

Valori valutati in base alle normative vigenti.

Può coinvolgere i due precedenti.

Probabilistici

Comparativi

Misura dell’accettabilità dei risultati derivanti da un progetto.

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Design Parameters

Design Parameters & Engineering Methods

Prescritti Stimati

Parametri necessari per effettuare i calcoli ed i dimensionamenti

degli impianti

Da specifiche esigenze di progetto di carattere strutturale e funzionale dell’edificio e dalla sua collocazione sul territorio:•Caratteristiche edificio•Occupanti•Ambiente•Ecc.

Derivanti da stime del professionista che si occupa dell’analisi:•Carico d’incendio•Scenari d’incendio•Caratteristiche Persone

Engineering Methods

Metodi Quantitativi

• Calcoli manuali

•Analisi Deterministica Computer-Based

•Analisi Probabilistica

•Metodi sperimentali

Calcoli semplici possono essere effettuati per problemi deterministici non complessi (Energia sviluppata da un combustibile, n° di persone uscenti da vie d’esodo libere ecc.).

Per problemi complessi analisi più dettagliate sono indispensabili (quantità e movimento dei prodotti di combustione, evacuazione casuale, ecc.).

Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

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Progettazione Deterministica vs. Probabilistica

Fire Scenario

Limiti:

•Modello utilizzato basato su sperimentazioni su piccola scala.

•Analisi e studio della letteratura per valutare il campo di validità del modello.

Analisi di sensitività

Necessaria per valutare la correttezza e delicatezza dei risultati.

•Sviluppo e propagazione dell’incendio

•Movimento dei prodotti di combustione

•Human Behaviour

•Building Response to fire

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Deterministici

ProbabilisticiLimiti:

•Disponibilità sui dati a disposizione.

•Approfondimento delle circostanze alla base dei dati ottenuti.

Alberi di Guasto

& Alberi degli Eventi

Rischio

R = (Prob.% Magnitudo)

Sicurezza

S = R-1

Dati storici su incendi e

indagini sul campo

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Fire Safety Simulation

Sviluppo e propagazione

Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Simulazione

FASTFDS

Smokeviewetc.

Human Behaviour

Building Response to fire

AutomodExodus

Evac-net…

Impianti Meccanici

Analisi FEM…

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Sviluppo e Propagazione

Sviluppo e propagazione

Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Modelli a Zone: dividono il volume dell’edificio in zone (normalmente stanze) ed eseguono un bilancio di energia e massa.

Grossolani ma efficaci.

Modelli CFD: dividono il volume dell’edificio in volumetti di controllo ed eseguono per ciascuno di essi bilanci di energia termica e calcoli fluidodinamici.

Molto precisi ed efficienti ma necesitano di grande potenza di calcolo.

Analisi del rilascio termico (Heat Release Rate – HRR)

Analisi produzione di fuliggine (“soot”) e prodotti di combustione

(acidi, ecc.)

Analisi dei tempi di intervento degli impianti di

rilevazione/spegnimento

Reazione al fuoco dei materiali Response Time Index (R.T.I.) rilevatori, sprinkler, ecc.

Natura dei materiali (legno, plastiche, ecc.)

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Modello di Airbus-38040.000 celle

130sec simulazione =

35min elaborazione

Sviluppo e Propagazione

Pyrosim 2006: costruzione del modelloFDS2006: simulazione

Smokeview 4.0: analisi risultati

Modello AutoCad Modello FDS

Modello SmokeView

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Human Behaviour

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Evacuazione

Si cerca di gestire e prevedere lo sfollamento delle persone entro spazi confinati.

Id piano fila posto eta sesso vel_in vel_out t_reaz

1 0 1 1 55 m 0,35 0,65 7

2 0 1 4 55 f 0,35 0,60 8

3 0 1 3 52 m 0,35 0,65 7

4 0 1 2 25 f 0,45 0,90 5

… … … … … … … … …

… … … … … … … … …

CaratterizzazioneDelle Persone

Modello AUTOMOD

Normative di riferimento

Geometria e caratteristiche

strutturali dell’ambiente

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Building Response to Fire

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Struttura & Impianti

Meccanici

Caratterizzazione dell’impianto:

1. Materiale

2. Fluido circolante

3. Organi di regolazione e controllo

Modello Simulink

E’ possibile costruire un modello di simulazione dinamica di un impianto

(Sprinkler) ed investigare sul suo comportamento in

situazioni stazionarie o non stazionarie.

Simulazione

“Steady-State” e “Quasi Steady-State”

Simulazione Struttura Ingegneria Civile

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Quanto Costa?

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Tempo

Personale Risorse

Necessità di tempo per l’inquadramento del problema, elaborazione dati ed analisi

dei risultati

Personale estremamente specializzato, qualificato e con esperienza

Strumentazioni e software specifici ed eventualmente sperimentazioni