L’approccio ingegneristico nella progettazione dei sistemi antincendio con l’ausilio della simulazione ing. Mauro Gamberi DIEM – Università di Bologna 13/09/2007

Fatta salva la legislazione vigente Fire Safety Engineering Process Start Individuazione obiettivi di sicurezza Definizione criteri di ammissibilità Caratterizzazione edificio e occupanti Potenziali cause d’incendio Definizione scenari d’incendio Analisi Qualitativa D.M. 9 maggio 2007 “Direttive per l’approccio ingegneristico alla sicurezza antincendio” ISO TR 13387 “Fire Safety Engineering” Progettazione Quantitativa Sub-system design Inizio e propagazione dell’incendio Movimento dei prodotti ci combustione Risposta strutturale dell’edificio Rilevazione e spegnimento Evacuazione Verifica Criteri No Si Reporting Fatta salva la legislazione vigente End Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Obiettivi Criteri Obiettivi e Criteri di Progetto Sicurezza persone Necessario definirli prima dell’inizio del processo di analisi Misura dell’accettabilità dei risultati derivanti da un progetto. Occupanti l’edificio Personale antincendio Persone nelle vicinanze Necessari fattori di sicurezza per diminuire il livello di incertezza. Sicurezza persone Deterministici Struttura edificio Prodotti contenuti Proseguimento attività Sono misure del “Rischio” connesso alla possibilità di danni a persone o cose. Danni materiali Probabilistici Espansione incendio adiacenze Rilascio di sostanze pericolose Protezione ambiente Comparativi Valori valutati in base alle normative vigenti. Può coinvolgere i due precedenti. Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Design Parameters & Engineering Methods Parametri necessari per effettuare i calcoli ed i dimensionamenti degli impianti Metodi Quantitativi Calcoli manuali Analisi Deterministica Computer-Based Analisi Probabilistica Metodi sperimentali Prescritti Stimati 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 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

Analisi di sensitività 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 Deterministici Rischio R = (Prob.%  Magnitudo) Sicurezza S = R-1 Limiti: Disponibilità sui dati a disposizione. Approfondimento delle circostanze alla base dei dati ottenuti. Alberi di Guasto & Alberi degli Eventi Probabilistici Dati storici su incendi e indagini sul campo Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Fire Safety Simulation FAST FDS Smokeview etc. Sviluppo e propagazione Automod Exodus Evac-net … Simulazione Human Behaviour Impianti Meccanici Analisi FEM … Building Response to fire Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Analisi del rilascio termico (Heat Release Rate – HRR) Sviluppo e Propagazione Sviluppo e propagazione 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 dei tempi di intervento degli impianti di rilevazione/spegnimento Analisi produzione di fuliggine (“soot”) e prodotti di combustione (acidi, ecc.) Reazione al fuoco dei materiali Response Time Index (R.T.I.) rilevatori, sprinkler, ecc. Natura dei materiali (legno, plastiche, ecc.) Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Sviluppo e Propagazione Modello di Airbus-380 40.000 celle 130sec simulazione = 35min elaborazione Pyrosim 2006: costruzione del modello FDS2006: simulazione Smokeview 4.0: analisi risultati Modello AutoCad Modello FDS Modello SmokeView Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

CaratterizzazioneDelle Persone Human Behaviour Evacuazione CaratterizzazioneDelle Persone 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 55 m 0,35 0,65 7 2 4 f 0,60 8 3 52 25 0,45 0,90 5 … Normative di riferimento Modello AUTOMOD Geometria e caratteristiche strutturali dell’ambiente Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Building Response to Fire Struttura & Impianti Meccanici 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. Caratterizzazione dell’impianto: Materiale Fluido circolante Organi di regolazione e controllo Simulazione “Steady-State” e “Quasi Steady-State” Simulazione Struttura Ingegneria Civile Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

Tempo Personale Risorse Quanto Costa? Necessità di tempo per l’inquadramento del problema, elaborazione dati ed analisi dei risultati Tempo Personale estremamente specializzato, qualificato e con esperienza Strumentazioni e software specifici ed eventualmente sperimentazioni Personale Risorse Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007