UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale dei Progetti e delle Infrastrutture TESI DI LAUREA Comportamento di barriere porose soggette ad esplosione UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Relatore Ch.mo Prof. Ing. Andrea Prota Correlatore Ing. Domenico Asprone Candidato Raffaele Di Nardo Matr. 532/105 ANNO ACCADEMICO 2006/2007

INDICE Caratteristiche e obiettivi del progetto SAS-2006 Esplosioni e loro effetti nell’aria Prove sperimentali di esplosioni condotte in cava Analisi teorico-sperimentale

IL PROGETTO SAS-2006 Progetto per la sicurezza aeroportuale gestito ed eseguito da 5 aziende di cui AMRA è la capofila Obiettivi: Strutture magneticamente trasparenti per la protezione di infrastrutture strategiche della comunicazione aerea

IL PROGETTO SAS-2006 LA BARRIERA Elementi prefabbricati in cls Elementi tubolari in GFRP Assemblaggio dei moduli

ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA ESPLOSIONE Improvviso e violento rilascio di energia meccanica, con produzione di gas ad altissima temperatura e pressione Deflagrazione Detonazione Velocità della fiamma lenta (<1000m/s) Effetto di sola spinta Velocità della fiamma alta (>1000m/s) Effetto distruttivo

ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA ANDAMENTO TIPICO DELL’ONDA DI PRESSIONE NEL TEMPO PRESSIONE Picco di pressione FORMULE DI HENRYCH Impulso positivo TEMPO Durata della fase positiva Tempo di arrivo

PROVE SPRERIMENTALI CONFIGURAZIONE BASE 3 m 1,5m 1,5m DB 4 m

Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m PROVE SPRERIMENTALI Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m 0,20 m S1 S6 DTOT=9,00 m DB=5,00 m DS=4,00 m 2,00 m 1,95 m

PROVE SPRERIMENTALI Configurazione del secondo scoppio: 5Kg@3m Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m 0,20 m 9,00 m 2,00 m 7,00 m 5,00 m 3,00 m 4,00 m 1,95 m

PROVE SPRERIMENTALI Configurazione del terzo scoppio: 5Kg@0,5m Configurazione del secondo scoppio: 5Kg@3m 0,20 m 1,00 m 7,00 m 4,50 m 3,00 m 2,00 m 0,50 m 4,00 m 1,95 m

PROVE SPRERIMENTALI VIDEO: 5Kg@5m

PROVE SPRERIMENTALI VIDEO: 5Kg@3m

PROVE SPRERIMENTALI VIDEO: 5Kg@0,5m

PROVE SPRERIMENTALI Primo scoppio : 5 Kg @ 5 m NESSUN DANNO Secondo scoppio : 5 Kg @ 3 m Terzo scoppio : 5 Kg @ 0,5 m ROTTURA A TAGLIO

PROVE SPRERIMENTALI S1 S6 -12% Primo scoppio : Sensore S1 100 100 75 75 50 50 Pressione (Kpa) Pressione (Kpa) -12% 25 25 -25 -25 5000 10000 15000 20000 25000 30000 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Time (μs) Time (μs)

PROVE SPRERIMENTALI S1 S6 -47% Secondo scoppio : Sensore S1 100 100 75 75 Pressione (Kpa) 50 Pressione (Kpa) 50 -47% 25 25 -25 -25 5000 10000 15000 20000 25000 30000 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Time (μs) Time (μs)

PROVE SPRERIMENTALI S6 S1 -36% Terzo scoppio : Sensore S1 100 100 -36% 75 75 Pressione (Kpa) 50 Pressione (Kpa) 50 25 25 -25 -25 5000 10000 15000 20000 25000 30000 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Time (μs) Time (μs)

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE DOCUMENTAZIONE DISPONIBILE IN LETTERATURA Barriera continua Modello di Zhou e Hao (AP) Modello di Chapman et al. (FP,PF) Barriera porosa Analisi di Britain et al. Analisi fluidodinamica dell’iterazione tra onda d’urto e barriera porosa Analisi di Doyle et al. Si sono generati due modelli “specifici” in funzione della porosità della barriera

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE 2° MODELLO PNB : Onda incidente tramite Henrych WA1: Carica necessaria a generare PNBA WB1: Carica necessaria a generare PNBB PNBB: Aliquota PNB di che incontra il palo PNBA1: Pressione in aria libera generata da WA1 PNBA: Aliquota PNB di che incontra l’interpalo PB1: Pressione ridotta generata da WB1 PBP = PB1 + PNBA1

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE Confronto tra valori sperimentali e valori numerici SCOPPI 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m Sensore S6 PNBS6 [KPa] 32,7 30,6 63 1° Modello PBP con AP [KPa] 32,8 38,6 41,5 PBP con FP [KPa] 16,3 22,9 41,9 2° Modello PBP con AP [KPa] 33 31,2 56,6 PBP con FP [KPa] 19,1 27,9 63,9

ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE Scelta del modello migliore Previsioni numeriche 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m Pressioni a valle della barriera [KPa] 33.0 31.2 57.0 Pressioni in aria libera con Henrych [KPa] 36.4 58.0 88.0 Fattori di riduzione 9% 46% 35% Valori sperimentali 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m Pressioni registrate da S6 [KPa] 32,7 30,6 63,0 Pressioni registrate da S1 [KPa] 37,2 58,0* 98,0 Fattori di riduzione 12% 47% 36% *Ricavato numericamente tramite Henrych

CONCLUSIONI Analisi dei risultati sperimentali ricavati dalle prove di esplosione condotte in cava Analisi della riduzione del picco di pressione a valle della barriera Sviluppo di modelli numerici specifici Validazione di tali modelli tramite il confronto tra dati sperimentali e numerici

Grazie per l’attenzione