13/09/2007

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

2. 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

3. Obiettivi e Criteri di Progetto Obiettivi Criteri 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 Valori valutati in base alle normative vigenti. Può coinvolgere i due precedenti. Comparativi Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

4. Design Parameters & Engineering Methods 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

5. 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

6. 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

7. 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 dei tempi di intervento degli impianti di rilevazione/spegnimento Analisi produzione di fuliggine (“soot”) e prodotti di combustione (acidi, ecc.) Analisi del rilascio termico (Heat Release Rate – HRR) 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

8. 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

9. Human Behaviour Evacuazione CaratterizzazioneDelle Persone Si cerca di gestire e prevedere lo sfollamento delle persone entro spazi confinati. Normative di riferimento Modello AUTOMOD Geometria e caratteristiche strutturali dell’ambiente Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007

10. 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

11. 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 Risorse Personale Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007