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Timestamp: 2017-01-20 00:30:51+00:00
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⭐Dalla analisi del rischio di incendio alla ingegneria orientata alla prestazione
Dalla analisi del rischio di incendio alla ingegneria orientata alla prestazione
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Federica Calo
1 Dalla analisi del rischio di incendio alla ingegneria g orientata alla prestazione Un approccio integrato in accordo a quanto previsto dal D.M. 9 maggio 20072 LA VERA PROBLEMATICA ATTUALE I modelli teorici, ed in modo speciale i codici di simulazione, hanno una particolare capacità di assistere il progettista nelle decisioni connesse con la sicurezza antincendio. Comunque questi strumenti hanno anche un potenziale di danno e possono guidare verso decisioni non accettabili. In considerazione di ciò è necessario un approccio metodologico ben codificato e strutturato, oltre che valutabile in modo obbiettivo anche da soggetti terzi (es. Autorità) (1) (1). A. N. Beard Short communication on Requirements for an acceptable model use Fire Safety Journal 40 (2005) pagg Workshop on the Development of Key Performance Indicators for the Use of Computer Models in Support of Fire Safety Engineering FRS/Building Research Establishment, Garston, Watford, UK, 22 Settembre 2003 ISO Technical Report TR , Fire Safety Engineering, Part 3: Assessment and Verification of Mathematical Fire Models3 LA STESSA DI 11 ANNI FA Negli ultimi 20 anni si è osservato un incremento importante nel numero dei codici automatici a disposizione per l analisi e la simulazione del rischio di incendio. Sono stati prodotti sia modelli di tipo probabilistico, che modelli di tipo deterministico. Molti modelli esistenti sono in fase di miglioramento e nuovi modelli continuano ad essere rilasciati per l uso luso in questo campo. Comunque come tali modelli devono essere applicati in modo efficace come tassello di un processo di progettazione è ancora molto lontano dall essere conosciuto e diverse aree di problematica si sono evidenziate. E necessario individuare un contesto in cui tali modelli vengono impiegati e riconosciuti da tutti gli attori. La domanda più importante alla quale è necessario rispondere è: quali e quanti modelli in realtà possono integrarsi con la conoscenza e l esperienza esistenti e possono costituire parte di un approccio integrato coerente alla progettazione ed al rispetto delle norme e dei regolamenti esistenti (codici prescrittivi n.d.r.)? (a) Quali sono i limiti e le capacità di un modello di calcolo (ivi incluso il software che lo implementa e lo rende disponibile), perchè esso possa essere impiegato con consapevolezza? (b) Quali sono le condizioni, i limiti di batteria, etc. sulla base dei quali uno o più modelli possono essere impiegati nell analisi di un caso reale in modo accettabile? (1) (1). A. N. Beard Fire models and design Fire Safety Journal 28 (1997) pagg4 Un tema centrale che emerge è la necessità di evitare il pericolo di vedere un modello di calcolo come a sè stante, come vincolo principale di una analisi, come metodologia stessa adatta alla analisi di qualsivoglia problema antincendio nell ambito di qualsivoglia dominio di simulazione, come una sorta di deus ex machina. IL / I CODICI DI CALCOLO AUTOMATICI NON COSTITUISCONO LA METODOLOGIA NON RAPPRESENTANO L INGEGNERIA G ANTINCENDIO PRESTAZIONALE Essi, a tutti gli effetti sono uno strumento a supporto del processo di progettazione o di verifica antincendio, del quale devono conoscersi vantaggi, svantaggi prima dell uso uso. In casi particolari di analisi lo strumento di calcolo automatico maggiormente adatto viene selezionato a partire dai dati ottenuti dalla simulazione stessa nell ambito di un processo iterativo di analisi a grado di approfondimento crescente.5 ESEMPIO: PREDIZIONE DELLA TEMPERATURA DI INCENDIO Stima della reale temperatura di un incendio mediante un modello deterministico. Per temperatura reale si intende la temperatura effettiva di un incendio che il modellatore cerca di predire attraverso l impiego di un codice di calcolo. categorizzazione degli errori E necessario preliminarmente affermare che: (a) la variabile di stato stessa, una temperatura media, dipende in modo diretto dalle assunzioni fatte. La predizione dei risultati connessi cn una temperatura media è correlata con la definizione del dominio di simulazione mediante zone aventi caratteristiche predominanti (modelli a zone). D altra parte i codici CFD (modelli di campo) predicono, in senso generale, la temperatura in uno specifico punto del dominio di simulazione; sebbene, comunque, in realtà uno spazio (volume) viene diviso in una serie di celle contigue le cui caratteristiche variabili di stato sono assunte essere uniformi per l intero volume di controllo della cella. Il numero relativamente alto di celle impiegate con un modello CFD consente di predire il valore di temperatura in uno specifico punto: anche se la cella che circonda il punto potrebbe avere dimensioni rilevanti. Il punto principale rimane il fatto che la variabile scelta da definirsi risulta fortemente condizionata dalla tipologia di modello da impiegarsi. I codici CFD non sono assolutamente tout court la risoluzione di tutti i problemi simulativi che possono eventualmente emergere nell ambito di una progettazione antincendio. E necessario inoltre affermare che: (b) la metodica stessa per calcolare un valore medio da dati grezzi (raw) può essere diversa da caso a caso. Ad esempio il calcolo della profondità dello strato superiore può essere effettuata sia mediante la correlazione di Mitler o secondo la correlazione di Cooper. Tr TEMPERATURA REALE Le assunzioni teoriche e numeriche possono essere solamente una approssimazione, positiva o negativa, del comportamento reale. Ad esempio in un modello a zone ci sono diversi metodi del plume della fiamma. In un modello di campo diversi modelli di turbolenza. Assunzioni anche sui dati in ingresso alla simulazione (es parametri e coefficienti in ingresso al modello di trasferimento del calore o al modello di turbolenza). T1 Approssimazione nelle tecniche di simulazione numerica. Solo in pochi semplici casi, le equazioni che soddisfano il sistema possono essere risolte per via analitia e non numerica. Ad. Es. L integrazione di ordinarie equazioni differenziali può essere celle è fondamentale, oltre che le condizioni al contorno. effettuata mediante Runge- Hutta o Burlish-Stoer. In alcuni casi le differenze possono essere apprezzabili. In un modello di campo la risoluzione della mesh che crea le a) Errori nella produzione del sw che è inteso rappresentare il modello e le sue tecniche di simulazione numerica. T2 T3 b) Il sistema fisico in corso di analisi può entrare in uno stato inatteso che non è appropriato per il software. c) Bachi software veri e propri a) Errori nella progettazione del sistema di calcolo dei microprocessori T4 b) Errori fisici di realizzazione c) Combinazione di a e b a) Mancata comprensione da parte dell utente del modello o delle soluzioni numeriche b) Mancato impiego corretto del pacchetto a disposizione c) Errori nell inserimento dei dati di input. TAZIONE DETTI ISI ED INTERPRET EI RISULTATI PRED ANALI DE Tc TEMPERATURA PREVISTA ASSUNZIONI TEORICHE E NUMERICHE TECNICHE DI SOLUZIONE NUMERICHE ERRORE SOFTWARE ERRORE HARDWARE ERRORE DI APPLICAZIONE6 TRIANGOLO DELLA PROGETTAZIONE ANTINCENDIO A. N. Beard. Short communication on Requirements for an acceptable model use Fire Safety Journal Utente Leggi, regolamenti, codici prescrittivi, regole tecniche e linee guida internazionali Esperienza storica Esperto antincendio in grado di applicare una Metodologia ad un Codice di calcolo al fine della simulazione di eventi complessi e di interpretarne correttamente i risultati significativi. Metodologia Codice di calcolo Approccio di studio strutturato, ben codificato, generalmente riconosciuto. Strumento avanzato che ha il potenziale di fornire informazioni importanti, altrimenti non disponibili, per il supporto alle decisioni nell ambito della progettazione della sicurezza antincendio. PROGETTAZIONE ANTINCENDIO D.M. 9 maggio 2007 SISTEMA DI GESTIONE DELLA SICUREZZA ANTINCENDIO (SGSA) Probabilistici, Deterministici Nel 1992: 74 modelli Nel 2003: 162 modelli (1) (1). Olenick, Carpenter An updated international survey of computer models for fire and smoke SFPE Journal of Fire Protection Engineering, 13, In particolare: 52 modelli a zone, 20 modelli di campo, 9 modelli di risposta dei rivelatori, 24 modelli di esodo, 63 altri modelli7 L INCENDIO Definizione del problema Analisi del rischio di incendio Codici prescrittivi Previsione e simulazione Progettazione antincendio ANALISI ANTINCENDIO STRATEGIA ANTINCENDIO Gestione del rischio di incendio Sistemi di prevenzione, di mitigazione delle conseguenze sia per gli occupanti, sia per i beni, sia per le strutture e di garanzia dell evacuazione sicura in caso di emergenza incendio. Misure impiantistiche e misure procedurali (es. Piano di Emergenza Interno) Sistemi di protezione passiva e protezioni attive. Sistemi di comunicazione, sistemi di allertamento, punti di raccolta, vie di esodo, etc. DOCUMENTAZIONE Progetto antincendio MANTENIMENTO & MIGLIORAMENTO NEL TEMPO (SGSA)8 PROGETTAZIONE E QUALITA NELLA SICUREZZA ANTINCENDIO Le scelte progettuali che hanno per obiettivo l ottenimento delle migliori condizioni di sicurezza per gli occupanti di un edificio e per le strutture dell edificio stesso dipendono dalla valutazione di alcuni fattori la cui conoscenza deve essere approfondita in relazione alle diverse caratteristiche proprie di ogni edificio. La sicurezza delle persone è ovviamente legata al tempo necessario agli occupanti per lasciare la costruzione e raggiungere un luogo sicuro. I fattori che determinano la durata dell evacuazione sono diversi: la tempestività dell allarme, l attitudine delle persone ad uscire più o meno rapidamente, la conoscenza dei luoghi, la chiarezza dei percorsi e l efficacia della segnaletica relativa, i tempi necessari all arrivo dei mezzi di soccorso, etc. Il progettista deve operare al fine di limitare la velocità di sviluppo e di propagazione del fuoco, di proteggere le vie di fuga in modo che queste siano sempre percorribili e quindi difese dall invasione dei fumi e dall eccessivo aumento della temperatura. (NON SI PARLA SOLO DI RESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURE O DI COMPARTIMENTAZIONE) L estrema complessità del fenomeno INCENDIO e la variabilità e l indeterminatezza di molti fattori che lo caratterizzano fanno si che la cultura della prevenzione contemporanea concentri l attenzione sulla salvaguardia della incolumità delle persone, evitando l approfondimento dello studio tendente a produrre soluzioni costruttive per edifici capaci di resistere a qualsiasi tipo di incendio. L ottenimento di questo tipo di obiettivo è giudicato estremamente costoso e di difficile e problematica realizzazione, a causa, appunto dell indeterminatezza delle reali caratteristiche di un incendio e delle sollecitazioni da esso esercitate sulle strutture costruite. La variabilità dei parametri in gioco rende molto difficile lo studio teorico degli incendi.9 L ANALISI LANALISI DEL RISCHIO DI INCENDIO10 PERDONO VALIDITA I CODICI PRESCRITTIVI? no Norme, regole tecniche, standard nazionali ed internazionali, etc. essi rappresentano la miglior scelta nella maggior parte dei casi tuttavia in alcune situazioni specifiche le metodologie orientate alla garanzia della prestazione antincendio consentono un approfondimento dell analisi del rischio di incendio ed una previsione utile ad evidenziare il grado di sicurezza dell edificio anche in relazione a possibili alternative di protezione, costituendo un valido strumento t di supporto al progettista. t SITUAZIONI SPECIFICHE Edifici storici Layout particolare o complesso Problematiche particolari11 ESEMPIO: CASE DI CURA ED OSPEDALI OGGI?12 ESEMPIO: CASE DI CURA ED OSPEDALI Ospedali, case di cura e strutture simili, come cliniche, ospedali universitari, laboratori diagnostici ed ospizi, devono essere necessariamente considerate strutture critiche dal punto di vistadellasicurezzaantincendio.lenormeeleregoletecniche antincendio costituiscono in questo caso il punto di partenza (requisito minimo) per la progettazione della strategia antincendio. Alcune problematiche rendono auspicabile l approfondimento dell analisi anche al fine della determinazione delle migliori misure da mettere in atto e mantenere nel tempo (SGSA). Questo appare chiaro considerando diversi aspetti: Dimensioni significative e layout particolarmente complesso in Italia e nel resto d Europa queste attività sono spesso condotte in edifici storici che, durante gli anni sono stati interessati da integrazioni, modifiche, ampliamenti, etc. negli anni diversi nuovi edifici sono stati aggiunti E connessi con il corpo principale e tutti gli Spazi utili sono stati impiegati ed espansi spesso risultando in un layout estremamente complesso senza una precisa organicità13 LAYOUT, CONNESSIONI TECNICHE E FUNZIONALI, ETC. 50% 35% 15% Struttura Connessioni Superficie totale Il fabbricato risultante da questo processo è costituito da una aggregazione di molteplici edifici con connessioni funzionali e tecnologiche sviluppate su diversi piani sia sopra che sotto il suolo.14 NUMERO E TIPOLOGIA DEGLI OCCUPANTI Gli occupanti rappresentano un fattore importantissimo da tenere in considerazione per una serie di ragioni: Condizioni dei pazienti di queste strutture Numero totale delle persone presenti considerando i pazienti a lunga degenza, i pazienti in day-hospital, il personale direttivo ed amministrativo, il personale medico, gli operatori ditte terze operanti nel sito, i visitatori, gli studenti, etc. La sicurezza antincendio in queste strutture risulta essere inoltre influenzata da molti altri fattori, tra cui, la presenza di: materiali combustibili, sostanze pericolose, forti sostenitori della combustione reti tecnologiche distribuite (e.e., gas medicali, gas infiammabili, etc.) apparati elettrici ed elettronici Per tutta una serie di motivi dunque, questo tipo di strutture, come altresì altre strutture caratterizzanti da una forte eterogeneità di pubblico (es. centri commerciali, parchi divertimenti, cinema multisala e auditorium), presentano una altissima vulnerabilità intrinseca all incendio incendio. L approccio Lapproccio prestazionale può garantire un approfondimento, oltre l applicazione dei codici prescrittivi, per investigare meglio problematiche connesse con situazioni architettoniche e di impiego del manufatto edilizio estremamente particolari.15 MEDESIMA SITUAZIONE RELATIVAMENTE EDIFICI PREGEVOLI PER ARTE E STORIA, CENTRI COMMERCIALI, AUDITORIUM, TUNNEL, EDIFICI COMPLESSI DAL PUNTO DI VISTA ARCHITETTONICO, ETC.16 FSE: Approccio al problema (prescrittivo, prestazionale) In aggiunta a quanto precedentemente t detto: l esperienza storica di incidentiid in Italia (Cinema Statutot t di Torino, Fiera di Tdi Todi, Reggia Palace Hotel - Napoli, Teatro La Fenice di Venezia, ecc.) ed all estero (Albergo MGM - Grand. USA, Happy-land Social Clubs - USA e molti altri) ha messo in evidenza come, indipendentemente dal rispetto delle normative specifiche, il progettista deve farsi carico di avere una visione globale del problema e valutare se, e quando, può essere opportuno, o necessario, adottare misure alternative ti o integrative ti di quelle previste dalle varie normative e dai codici i prescrittivi. i Le norme prescrittive rappresentano, un requisito necessario, ma non sempre sufficiente, al fine della garanzia del raggiungimento di un adeguato livello di sicurezza. Soprattutto in questi ultimi anni, parallelamente sono stati sviluppati e perfezionati metodi e modelli che consentono di rappresentare il fenomeno dell incendio di eche possono essere utilizzati sia per la ricostruzione i di incendi reali equindi per capire quale sia stata la causa dell innesco e la modalità di sviluppo dello stesso, sia per approcci progettuali che mirano a giustificare e/o validare un determinato sistema di protezione. PERFORMANCE Allostessotemposidevetenerecontochespesso l esistente presenta delle peculiarità, in alcuni casi talmente specifiche, tali da richiedere un approccio specifico. In Italia il D.M. 9 maggio 2007 introduce la problematica e fornisce alcune linee guida, che il professionista esperto può adottare al fine di migliorare la propria strategia antincendio, risolvere problematiche specifiche, verificare l equivalenza tra misure di protezione (attive e passive), anche attraverso un migliore uso della simulazione quale strumento maggiormente approfondito di indagine del fenomeno incendio. Ciò significa che quando, ad esempio, la normativa stessa non può essere applicata tout court, per esempio per vincoli storico- Ciò significa che quando, ad esempio, la normativa stessa non può essere applicata tout court, per esempio per vincoli storico architettonici, è necessario comunque delineare un sistema di protezione con un livello di sicurezza equivalente (misurabile) a quello prescritto. Utilizzando le conoscenze scientifiche oggi disponibili si può pertanto procedere alla verifica delle soluzioni progettuali adottate al fine di poter confermare l adeguamento ai fini della sicurezza e della incolumità delle persone.17 FSE: Valutazione del Rischio di Incendio L espressione: livello di sicurezza equivalente prevede necessariamente che la performance di una strategia antincendio, it intesa come insiemei dei fattori di compensazione deve essere a) misurabile, b) adeguata alla situazione i di vulnerabilità specifica all incendio del fabbricato (intesa come insieme dei fattori di penalizzazione). Anche in forma iterativa in fase di progettazione del manufatto edilizio Utilizzando le conoscenze scientifiche oggi disponibiliibili si può pertanto t procedere alla verifica delle soluzioni i progettuali adottate t al fine di poter confermare l adeguamento ai fini della sicurezza e della incolumità delle persone. Tale orientamento, fino a qualche anno fa del tutto opzionale, è diventato essenziale dall emanazione del D. Lgs. 626/94 e s.m.i. (i.e. DM 10 marzo 1998) che impone una Valutazione del rischio di incendio. E infatti su tale valutazione che l esercente deve misurare l adeguatezza delle misure adottate simulando l evoluzione dello scenario di incendio considerato e le effettive possibilità di evacuazione per le persone. La normativa prevede che la valutazione del rischio di incendio, per ogni luogo di lavoro individuato, tenga conto delle seguenti informazioni (minime): tipo di attività; materiali immagazzinati e manipolati; attrezzature presenti nel luogo di lavoro compresi gli arredi; caratteristiche costruttive del luogo di lavoro compreso i materiali di rivestimento; dimensioni e articolazioni del luogo di lavoro; numero di persone presenti. Diversi modelli di calcolo del rischio di incendio sono stati sviluppati negli anni e sono disponibili al progettista per una valutazione propedeutica al successivo approfondimento. Questo ultimo aspetto, nel caso ad esempio di particolari edifici, si rivela di particolare complessità in quanto gli occupanti normalmente non conoscono la sistemazione generale dello stesso e quindi la distribuzione delle vie di esodo. Tali problemi si riscontrano in tutti gli edifici di pubblico spettacolo con l aggravante dell elevato numero di persone che normalmente si raccolgono in tali edifici, nelle grandi strutture ricettive, nelle strutture sanitarie e di assistenza, nei parchi divertimento, etc.18 FSE: Analisi del rischio di incendio e successiva simulazione La valutazione del rischio di incendio deve essere codificata in modo tale da divenire il principale strumento per la determinazione degli scenari di riferimento da impiegarsi nella successiva fase di simulazione (detta anche di approfondimento analitico). La verifica in relazione agli scenari d incendiodi attesi (credibili), mediante adeguati modelli che simulano sia l evolversil i dello scenario sia le modalità di evacuazione di tutte le persone, consente di avere una visione molto più aderente alla realtà attesa sull effettivo livello di sicurezza che la soluzione di protezione garantisce. Si supponga ad esempio di condurre una simulazione i ai finii della verifica della prestazione in casodi emergenza per incendio di una struttura ricettiva per l intrattenimento. Per valutare il rischio che corrono gli occupanti dell attrazione in cui scoppia un incendio, si calcola il tempo impiegato dalle persone nell'evacuazione considerando l'impatto dell'incendio con l'edificio e le persone. Ciò significa che nota l'evoluzione dell'incendio e la distribuzione del fumo nell edificio, le persone cercheranno di raggiungere l'uscita prestabilita, evitando le stanze in cui il fumo è troppo denso o la temperatura troppo elevata, cioè le condizioni pericolose per l'uomo. Lungo le vie d'uscita le persone vengono a contatto con le conseguenze dell'incendio che possono ostacolare o addirittura precludere la salvezza. il modello di calcolo (correlazioni numeriche, modelli di campo, modelli a zone) simula le condizioni che si vengono a creare in ogni zona in funzione del tempo e stima l'intervallo di tempo in cui si raggiungono condizioni critiche per l'uomo (livellilli di prestazione). ) I codici prescrittivi stessi, mediante un approfondimento crititco, l adozione di strumenti simulativi, prove in campo ed esperienza storica, nell ambito di un approccio a garanzia della performance possono essere migliorati essi stessi: es. gli incendi nei tunnel.19 FSE: Analisi del rischio di incendio e successiva simulazione /2 Il rischio per le persone è in funzione delle concentrazioni delle sostanze tossiche emesse dalla combustione tenendo conto del tempo di esposizione; si considerano le seguenti sostanze: CO2 (e quindi CO) e O2, che con l'alta temperatura, possono causare incapacità e morte. Per quanto riguarda l'ossigeno, si considera la diminuzione di ossigeno che viene consumato nella combustione. In questo tipo di attività si considerano generalmente valori limite di tollerabilità per i seguenti parametri: le alte temperature, concentrazioni di CO2 e O2 (vedi tabella che segue). Bisogna comunque leggere tali valori considerando che il limite di tollerabilità di una persona diminuisce al crescere del numero di variabili pericolose in gioco (cioè c è una sovrapposizione degli effetti). I valori di CO2 e CO che si trovano in tabella, si riferiscono ad un tempo di esposizione di 5 minuti che è inverosimile durante un evacuazione evacuazione. Infine per quanto riguarda la percentuale di ossigeno al di sotto della quale si ha perdita di conoscenza, bisogna comunque considerare il fatto che già al di sotto del 16 % in genere l incendio si auto-estingue. Parametro: Limiti di tollerabilità: [1] Temperatura [ C] 65 (perdita di conoscenza) 100 (morte) CO 2 [% in volume] CO [ppm] > 15 (valore di LC50 per 5 minuti di esposizione) 5000 (valore di LC50 per 5 minuti di esposizione) O 2 [% in volume] 10 (perdita di conoscenza) <10 (morte) ESEMPIO L utilizzo dei programmi di calcolo comporta delle ipotesi limitative di cui è necessario tenere conto nell analizzare i risultati quali, ad esempio il fatto che nelle banche dati dei programmi dicalcolo, i materiali utilizzati nelle simulazioni che partecipano p alla combustione e quelli di finitura dell edificio oggetto d interesse, sono materiali simili a quelli di progetto, ma non trattati per la resistenza al fuoco. Al fine di verificare le prestazioni in modo conservativo è possibile non tener conto dei dispositivi antincendio attivi di rivelazione e soffocamento.20 FSE: livelli di prestazione Nell ambito dello sviluppo di un progetto antincendio con le regole della Fire Safety Engineering è necessario definire i livelli di prestazione che si intendono garantire (as minimum requirement) quantificandoli (anche sulla base della letteratura e delle norme di riferimento, quale, in primis la norma ISO TR 13387, prima edizione del 1999). temperatura La temperatura massima ammissibile nell ambito della determinazione dei requisiti di performance può variare in considerazione degli obbiettivi antincendio che si sono stabiliti preliminarmente per il progetto (esodo degli occupanti, tempo di messa in sicurezza delle apparecchiature da parte di operatori predefiniti, intervento dei soccorritori, etc.). BS 7974 irraggiamento visibilità specie tossiche ed irritanti BS 797421 FSE: Modelli di calcolo disponibili per la fase di approfondimento Probabilistici Deterministici Questi modelli nascono essenzialmente per ricondurre a Questi modelli descrivono il fenomeno dell incendio correlazioni matematiche la fenomenologia dell incendio così come evidenziata nell ambito di prove sperimentali e mediante espressioni matematiche basate sulla chimica, e sulla fisica. della analisi di incidenti effettivamente avvenuti. I concetti di frequenza di accadimento e probabilità di evoluzione secondo un determinato percorso caratterizzano fortemente l analisi. Sono impiegati sia per la stima degli effetti derivanti da un incendio, sia per la stima dell esito della evacuazione in emergenza degli occupanti del fabbricato. Tali modelli sono derivati dalla esperienza industriale, chimica di processo e nucleare. L impiego dei codici automatici non deve e non può essere inteso come uno strumento di standardizzazione e/o di sostituzione dei criteri generali di protezione antincendio: l impiego, come evidenziato nella ricca letteratura del settore, deve essere in accordo ad una metodologia più ampia e coerente (che parte dall analisi dei rischi) e comunque limitato ad applicazioni specifiche per risolvere problematiche particolari aventi un certo grado di complessità e criticità. In molti casi infatti i codici di calcolo tradizionali e comunque già validati dalla comunità scientifica e dalle Autorità (non solo italiane) quali DNV Phast, TNO Effects TNO Damage, Shell Global Solutions Fred, etc., risultano quindi già essere uno strumento adatto e pratico (in termini di tempi, di quantità di dati di input, etc.) alla valutazione delle conseguenze derivanti dagli incendi. Simulazione dell esodo esodo in emergenza Z1 Z2 a ZONE di CAMPO (CFD) Le equazioni di bilancio valgono per ciascun volume di controllo in cui è suddiviso il sistema da analizzare (dominio di simulazione) Vengono caratterizzati gli occupanti (fino al dettaglio individuale se necessario), il comportamento ed i tempi di percezione del pericolo e dell allarme. Possono ricevere dati in ingresso dai modelli di simulazione dell incendio per la verifica degli impedimenti dovuti a mancanza di visibilità, fumo, panico per fiamme visibili, temperatura, etc.22 FSE: Modelli CFD Nell'ultimo decennio la fire science e la fire safety engineering (FSE) hanno giovato del continuo progresso della fluidodinamica computazionale (CFD: computational ti fluid dynamics), sia sul piano della ricerca circa la modellazione dei fenomeni fisici, iisia dal punto di vista della implementazione tecnologica di tali modelli mediante algoritmi di calcolo e grazie alla potenza sempre crescente dei calcolatori elettronici. Nel campo della simulazione CFD dell'incendio le strade percorribili sono essenzialmente due: a) la prima prevede l'utilizzo di modelli CFD general purpose applicati allo studio degli effetti dell'incendio (Fluent, StarCD, CFx ) b) la seconda prevede l'applicazioneli i di modelli sviluppati ad hoc per lo studio dell'incendio di edei suoi effetti (FDS, Smartfire ) Modelli CFD general purpose Modelli specifici per l incendio sono user-friendly ed in genere ricchi di accessori per il set-up degli scenari ed il trattamento dei dati (postprocessamento grafico ad esempio); sono in generale diffusi, fino a poter essere considerati standard de facto di questo tipo di analisi. non si sono diffusi nel settore dello studio dell'incendio a differenza di quanto è accaduto in altri settori tecnologici (ad esempio lo studio del raffreddamento dei chip o del moto di un elica); non modellano la combustione ma ne richiedono i parametri caratteristici (andamento temporale della potenza) quali dati di ingresso. nascono e sono ottimizzati per lo studio dei fenomeni di incendio e di combustione; nonostante l ottimo grado di affidabilità (e validazione) sono pacchetti generalmente più recenti e di conseguenza in alcune situazioni essi non sono ancora maturi. generalmente non sono di immediato utilizzo: rispetto ai CFD general purpose richiedono una discreta conoscenza del fenomeno di incendio non sono user-friendly e necessitano di una buona conoscenza del fenomeno dell'incendio; la descrizione geometrica del problema è in genere onerosa, non essendo assistita da strumenti CAD interni o di interfaccia che consentano l'importazione automatica di file di planimetrie.23 FSE: Estensione alla Fire Investigation ed indietro L approccio basato sulla simulazione del fenomeno di incendio, grazie ai modelli di calcolo di cui si è parlato, sta diventando maturo a tal punto da essere impiegato, i con discreti risultati, tinell ambito della cosiddetta Fire Investigation ossia l analisili i forensica del fenomeno di incendio al fine di poter caratterizzare cosa è accaduto con buona probabilità nell ambito di un determinato luogo in seguito a incidente o evento delittuoso. I metodi simulativi i vengono iniziatii i a partire da dati ed evidenze raccolti in campo e successivamente osservati e tendono a riprodurre la scena di incendio, ricostruendo i processi di combustione, spiegando lo sviluppo delle fiamme e dimostrando il movimento del fumo descrivendo a posteriori, la configurazione del combustibile, gli effetti della ventilazione, il layout del fabbricato, l impatto dei sistemi di protezione passiva/attiva supposti essere in essere ed, ovviamente, la sorgente di innesco. In questo senso, anche eventualmente combinando i casi simulati con tecniche di analisi probabilistiche (es. alberi degli eventi) è possibile seguire un approccio post-duttivo per la identificazione degli scenari di incendio maggiormente credibili. Tali approcci sono già definiti nell ambito di alcune norme di riferimento specifiche, i.e. ad esempio NFPA 921 Guide for fire and explosion investigations ed che dfii definisce la ricostruzione i di una scena di incendio conle seguenti parole: Fire science reconstruction is from one of the fire it ignites to go out in the fire scene, can explain the dispositions of fire and smoke development, the situation of flammable thing distribution, ventilation effects, and the effects of manual or automatic suppress equipments, the design of the building itself, characteristic and casualties of the human life safety devices, etc. Il risultato dei calcoli volti alla determinazione di ciò che è successo (ad esempio tempo di combustione, temperature, altezze delle fiamme, altezze del layer del fumo in ciascun compartimento, movimento dei prodotti di combustioe, etc.) può aiutare nella ricostruzione. Questo approccio è stato impiegato, anche in Italia, con notevole successo. Per estensione, supponendo che comunque gli edifici nei quali si origina e si sviluppa un incendio sono stati realizzati in conformità con le regole tecniche ed i codici prescrittivi esistenti, è possibile affermare che in molti casi, l applicazione delle tecniche della fire safety engineering (FSE) a completamento della progettazione antincendio in fase di determinazione iniziale della strategia per la sicurezza antincendio durante la stesura del progetto e rispetto alcuni scenari rappresentativi e credibili può comunque portare un approfondimento della problematica e l individuazione di ulteriori o migliori misure antincendio. Vedere altro
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