Simulazione

L’approccio ingegneristico nella progettazione
dei
sistemi antincendio
con l’ausilio della simulazione
ing. Mauro Gamberi
DIEM – Università di Bologna
13/09/2007
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Fire Safety Engineering Process
Start
Analisi
Qualitativa
Progettazione
Quantitativa
No
Verifica
Criteri
Si
a) Individuazione obiettivi di sicurezza
b) Definizione criteri di ammissibilità
c) Caratterizzazione edificio e occupanti
d) Potenziali cause d’incendio
e) Definizione scenari d’incendio
Sub-system design
1. Inizio e propagazione dell’incendio
2. Movimento dei prodotti ci combustione
3. Risposta strutturale dell’edificio
4. Rilevazione e spegnimento
5. Evacuazione
D.M. 9 maggio 2007
“Direttive per l’approccio
ingegneristico alla sicurezza
antincendio”
“Fire
ISO TR 13387
Safety Engineering”
Reporting
End
Fatta salva la legislazione
vigente
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Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007
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.
Sicurezza
persone
Danni
materiali
Protezione
ambiente
•Occupanti l’edificio
•Personale antincendio
Deterministici
Necessari fattori di
sicurezza per diminuire il
livello di incertezza.
•Persone nelle vicinanze
•Struttura edificio
•Prodotti contenuti
Probabilistici
Sono misure del “Rischio”
connesso alla possibilità di
danni a persone o cose.
Comparativi
Valori valutati in base alle
normative vigenti.
•Proseguimento attività
•Espansione incendio
adiacenze
•Rilascio di sostanze
pericolose
Può coinvolgere i due
precedenti.
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Design Parameters & Engineering Methods
Design
Parameters
Engineering
Methods
Parametri necessari per
effettuare i calcoli ed i
dimensionamenti degli impianti
Metodi Quantitativi
• Calcoli manuali
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
•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.).
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Ing. Mauro Gamberi – 13/09/2007
Progettazione Deterministica vs. Probabilistica
Fire
Scenario
Limiti:
•Sviluppo e propagazione
dell’incendio
Deterministici
•Movimento dei prodotti di
combustione
•Modello utilizzato basato su sperimentazioni
su piccola scala.
•Analisi e studio della letteratura per valutare il
campo di validità del modello.
Analisi di sensitività
•Human Behaviour
Necessaria per valutare la correttezza e
delicatezza dei risultati.
•Building Response to fire
Rischio
Probabilistici
R = (Prob.%  Magnitudo)
Sicurezza
S = R-1
Dati storici su
incendi e
indagini sul
campo
Limiti:
•Disponibilità sui dati a
disposizione.
•Approfondimento delle
circostanze alla base dei dati
ottenuti.
Alberi di Guasto
& Alberi degli Eventi
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Fire Safety Simulation
Sviluppo e
propagazione
Simulazione
FAST
FDS
Smokeview
etc.
Human Behaviour
Automod
Exodus
Evac-net
…
Building Response
to fire
Impianti
Meccanici
Analisi FEM
…
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Sviluppo e Propagazione
Modelli a Zone: dividono il volume
Sviluppo e
propagazione
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.)
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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
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Human Behaviour
Evacuazione
Caratterizzazione
Delle 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
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
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
Normative di
riferimento
Modello
AUTOMOD
Geometria e
caratteristiche
strutturali
dell’ambiente
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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:
1.
Materiale
2.
Fluido circolante
3.
Organi di regolazione e controllo
Simulazione
“Steady-State” e “Quasi Steady-State”
Simulazione Struttura Ingegneria Civile
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Quanto Costa?
Necessità di tempo per l’inquadramento
del problema, elaborazione dati ed analisi
dei risultati
Personale estremamente specializzato,
qualificato e con esperienza
Tempo
Personale
Strumentazioni e software specifici ed
eventualmente sperimentazioni
Risorse
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