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Tesi in formato - Studio Tecnico di Ingegneria

1. 1 1 i 1 ro Pe CUCU a E eee E 1 E i a E 1 n 1 Cs E i E i EC H E po E 8 S Fo E E E 1 o e E ci 3 1 E Fin E i 2L O l N 4 Eo g E x N E E E ii H l LS FO TL Des o 1 1 1 1 1 Nn ire n NI a o w n NI o E E i po o E Eee i E Bi i l pe m k N EN i N i E i E i 3 be Po 8_ he E i E i E RSG H LL Pe KX d E i iu E 3 y ire Eo NN rey E WN i o G Eo a oO sl S Oo E k l N n i N i E 1 DI eee LS ee Es eee E vi a i o TE o o 1 1 Figura 10 1 Sezione effettiva e discretizzazione di una sezione al variare delle dimensioni della griglia 196 CAPITOLO 10 10 2 1 Criteri generali In generale opportuno costruire i modelli usando celle relativamente grandi e gradualmente rifinire il livello di dettaglio finch non si misurano apprezzabili differenze nei risultati N
2. GALLERIA INCENDIO TIPOLOGIA p naturale LOCALIZZAZIONE p treno merci SCAVO p lt meccanizzato POTENZA MAX m 100 MW DIREZIONALITA bidirezionale crescita TEMPO SVILUPPO ULTRA VELOCE FUNZIONALITA rete transeuropea a STECHIOMETRIA poliuretano VELOCITA ESERCIZIO 300 km h POSIZIONAMENTO vagone centrale SEZIONE p 107 mq FOCOLAIO m area 3 00 x 9 00 m MARCIAPIEDI 0 90 m POSIZIONE centrale FOCOLAIO sul pavimento LUNGHEZZA 1000 m UOMO TRENO ESPOSIZIONE 664 INTERAZIONE fl si DISTRIBUZIONE p reale per vagone TIPOLOGIA ETR500 Treno Merci Standard 7 12 carrozze 12 vagoni COMPOSIZIONE adulti COMPOSIZIONE 2 motrici 1 motrice VELOCITA BASE 1 25 m s POSIZIONAMENTO centrale alla galleria centrale alla galleria distribuzione normale COEFFICIENTE DI TEMPI DI REAZIONE P rosin gos sian Sos RIEMPIMENTO f 1 00 1 00 MODELLO AMBIENTE TIPO simulativo TEMPERATURA 20 C SOTTOTIPO di campo 3D PRESSIONE 101325 Pa NOME p FDS EVAC CONCENTRAZIONE 20 70 DISCRETIZZAZIONE i uniforme 2 MATERIALE ALCONTORNO Calcestruzzo SIMULAZIONE i 40 minuti ERRORE DICALCOLO TT 20 Figura 11 9 Albero degli eventi fenomenologico evento iniziatore base El 100 231 232 CAPITOLO 11 Per praticita nella trattazione dei risultati ch
3. Figura 11 6 Motrice di un ETR500 e relativa discretizzazione 228 CAPITOLO 11 Il tempo di percezione di cui si dir pi avanti si assume coincidente con i tempi legati all attivazione e comunicazione dell allarme incendio Il tempo di reazione corrisponde noto il pericolo al tempo richiesto dalle persone per iniziare l esodo e dipende da una molteplicit di fattori quali e ricezione riconoscimento interpretazione e validazione dell allarme inviato sia diretto sonoro visivo verbale olfattivo che indiretto interruzione del servizio e capacit percettive dell individuo et genere condizioni fisiche attivit da esso svolte percepibilit e tipologia del segnale di allarme inviato e comportamento delle persone vicine ricerca di ulteriori informazioni o indizi a conferma dell allarme ricevuto grado di informazione e di esperienza con le procedure di emergenza ruolo e responsabilit sociale dell individuo e ricerca di familiari o di oggetti personali messa in atto di azioni quali avvisare o aiutare altre persone tentare l estinzione dell incendio Data la grande variabilit del tempo di percezione si adottata in relazione ai dati disponibili in letteratura una distribuzione di Gauss tale da garantire che al pi entro 120 secondi dall attivazione dell allarme in
4. 2 845 J Figura 11 4 Carrozza di seconda classe di un ETR500 e relativa discretizzazione FDS ed EVAC 226 CAPITOLO 11 J mi ni HE j by Do Figura 11 5 Carrozze di prima classe normale e speciale di un ETR500 e relativa discretizzazione Il modello di esodo adottato per le persone esposte agli eventi incidentali A B e C prevede e una esposizione di 664 persone per il treno passeggeri staff tecnico capacit del convoglio e un uguale esposizione per il treno merci si trascurano i due macchinisti dello staff tecnico del treno merci e soggetti esposti di tipo adulto per i quali si adotta una velocit base o indisturbata di esodo pari a 1 25 m s percorso piano superficie calpestabile assenza di Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 227 qualunque condizionamento ambientale una velocit di esodo in discesa del treno ridotta secondo un fattore tempi di reazione distribuiti normalmente con media pari a 60 secondi e deviazione standard pari a 20 secondi i 20 25
5. 1000 8 oO 800 oO 3 oO 600 E Curva degli idrocarburi modificata j Curva standard italiana 1961 400 200 gt 0 35 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 10 120 140 Tempo min Figura 3 2 Curve d incendio addizionali 3 3 VALORI DI PROGETTO PER L HRR IN GALLERIA L HRR ovvero il tasso di rilascio del calore pu sicuramente essere assunto come grandezza fondamentale per la valutazione di un incendio in galleria in quanto nella letteratura specialistica della prevenzione incendi esso viene definito come la grandezza fondamentale per la valutazione del rischio 23 Nello studio di Helseden 28 29 si possono trovare valori di HRR pari a 3 10 20 50 e 100 MW per descrivere rispettivamente l incendio in galleria di un automobile di un furgone di un autocarro di un autoarticolato o di un autocisterna carica di combustibile recenti eventi catastrofici avvenuti in Europa hanno mostrato che gli incendi in cui restano coinvolti diversi HGV anche con carichi considerati non rischiosi possono produrre una grande quantit di calore e di fumo determinando eventi incidentali Acronimo di Heavy Goods Vehicle mezzi pesanti per il trasporto di beni civili 52 CAPITOLO 3 estremamente difficili da combattere In tutti i casi catastrofici l HRR sempre stato superiore ai 100 MW ed ha raggiunto in ben tre casi valori compresi tra 300 MW e 400 MW 6 vedi la Tabella 5 3
6. Applicazione Operazioni file e cartella x Crea nuova cartella fds 5 1 6 exe Pubblica cartella sul Web E condividi cartella File batch MS DOS Altre risorse yn bat ep File batch MS DOS x e 1KB Dettagli y File FDS input fds File FDS 1 KB Oggetti 3 3 45 MB J Risorse del computer 4 Figura 9 5 File system di un sistema Windows Cos facendo si possono riscontrare facilmente eventuali errori perch l output d esecuzione viene registrato sul file fds err piuttosto che semplicemente a video per via della parte finale del comando 2 gt gt fds err Approfondimenti sul codice FDS EVAC 191 amp HEAD CHID esempio TITLE esempio amp TIME T_END 100 fi amp REAC ID POLYURETHANE C 6 30 H Or O 2 10 N 1 00 SOOT YIELD 0 10 amp VENT MB ZMIN SURF_ID OPEN XB 07 007 10000 070075 007 8700787007 IJK 400 20 32 amp SURF ID BURNER HRRPUA 100 amp OBST XB 9 00 11 00 1 50 3 50 0 00 0 50 amp VENT XB 9 00 11 00 1 50 3 50 0 50 0 50 amp MESH ID fire mesh i SURF_ID BURNER COLOR RED amp SLCF PBY 2 50 QUANTITY TEMPERATURE amp TAIL Figura 9 6 Contenuto del file input fds costruito per una simulazione d esempio Costruzione e validazione del modello 193 CAPITOLO 10 COSTRUZIONE E VALIDAZIONE DEL MODELLO 10 1 GENERALITA Il primo passo da compiere quando si utilizza un software di simulazione la corrett
7. Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 85 anche una postazione di supervisione che sara ubicata in un luogo distante dalla galleria e da cui sar possibile gestire e diagnosticare tutti gli impianti come dalla postazione locale Il sistema dovr inoltre segnalare lo scatto di eventuali allarmi antintrusione e antincendio nei locali tecnici dei piazzali e degli allarmi antincendio dei quadri di tratta 4 6 INFLUENZA DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI TUNNEL SULLA SICUREZZA Non affatto immediato comprendere quale tipologia in grado di fornire le condizioni migliori per la sicurezza nei differenti scenari incidentali che possono sempre verificarsi Con riferimento alla totalit delle tipologie esistenti siano esse di gallerie in fase di progetto realizzazione o di esercizio importante effettuare una distinzione dettagliata di ogni caso poich con particolare riferimento agli scenari derivanti da un incendio ogni tipologia presenta aspetti differenti a cui corrispondono strategie di esercizio e di intervento differenti e sulle quali opportuno porre l attenzione Entrando nel dettaglio del sistema galleria dalle due macro tipologie individuate in precedenza possono derivarsi i seguenti sotto tipi o concetti e tunnel a singola canna e singolo binario e tunnel a singola canna e singolo binario dotati di segnali di blocco e tunnel a singola canna e doppio binario e tunnel a doppia canna gemellati e tunnel a singola o
8. Temperatura C 400 200 4 50 40 30 20 10 0 10 20 Posizione rispetto al centro del fuoco m Figura 10 8 Variazione delle temperature massime in funzione della variazione dell area del pool fire Sono state riportate solo le distribuzioni pi significative Si scelto inoltre di modellare il fuoco esclusivamente come un pool fire da poliuretano posto alla quota di 30 cm dal piano inferiore del tunnel E bene ricordare che il set up effettivo del fuoco nel test T2 stato effettuato simulando l incendio di un semi rimorchio carico di pallets e materassi di poliuretano Figura 10 7 accatastati sopra un pianale di circa 27 m posto ad una quota di circa 1 10 m dal piano inferiore della galleria L estensione trasversale del semirimorchio era di circa 3 m e la sua altezza complessiva di circa 4 50 m Nel grafico della Figura 10 8 sono stati riportati gli andamenti della temperatura massima al variare della dimensione del pool fire Si pu notare come non esista una netta differenza Costruzione e validazione del modello 209 tra i vari casi pur con elevate variazioni del parametro HRRPUA Si deve notare inoltre come il campo di variazione scelto non abbia influenza sulla temperatura massima e come sembra esistere una certa convergenza di valori nelle zone distanti dal fuoco Osservando invece la Figura 10 5 si pud notare come i due valori estremi di HRRPUA forniscano quasi lo stesso anda
9. Usando il modello delle mixture fraction ogni reazione assume la forma C H O N Altre _ specie v0 0 L Veo CO3 Vi oH2O veo CO Vsoo S00t Vy N3 Vato specie Altre _ specie Si deve pertanto specificare esclusivamente la formula chimica del combustibile insieme ad altri parametri termodinamici o fisici quali ad esempio il tasso di produzione di CO CO_YIELD o di fumo SOOT_YIELD e l ammontare delle eventuali altre sostanze come l idrogeno l azoto e le altre specie chimiche Nel caso non si aggiungano ulteriori indicazioni bene tenere presente che FDS considera l ambiente come ben ventilato Esistono ulteriori opzioni per considerare l effetto di condizioni di sotto ventilazione ma esse richiedono un livello di approfondimento pi dettagliato Per la maggior parte delle simulazioni FDS il processo di trasporto della radiazione termica computato di default e l utente non ha bisogno di settare alcun parametro affinch questo avvenga Tuttavia possono verificarsi particolari esigenze per cui risulta necessario entrare nel dettaglio dell algoritmo di risoluzione del trasporto radiativo A tal proposito il problema pi importante da considerare coinvolge la frazione di energia rilasciata dal fuoco 182 CAPITOLO 9 sotto forma di radiazione termica comunemente nota in letteratura come radiative fraction Essa funzione della temperatura della fiamma e della sua composizione chimica Nei calcoli c
10. 46 47 48 49 50 51 Heskestad G Luminous Heights of Turbulent Diffusion Flames Fire Safety Journal 5 103 108 1983 Heskestad G Dynamics of the Fire Plume Phil Trans R Soc Lond 356 2815 2833 1998 Heskestad G Flame Height of Fuel Arrays with Combustion in Depth Fire Safety Science Proceedings of the Fifth International Symposium 427 438 Melbourne Australia 3 7 March 1997 Heskestad G Fire Plumes Chapter 2 2 SFPE Handbook of Fire Protection Engineering Society of Fire Protection Engineers Quincy MA USA 1995 Babrauskas V Flame Lengths under Ceiling Fire and Materials 4 3 119 126 1980 Alpert R L Calculation of Response Time of Ceiling Mounted Fire Detectors Fire Technology 8 3 181 195 1972 Alpert R L Ceiling Jet Flows In SFPE Handbook of Fire Protection Engineering P J DiNenno Ed National Fire Protection Association 2 18 2 31 Quincy MA USA 2002 Oka Y Flame Behaviour in a Tunnel Third International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels 159 168 Nice France 9 11 March 1998 Kuwana H Scale Effect on Temperature Properties in Tunnel Fire Third International Conference on Safety in Road and Rail Tunnels 87 96 Nice France 9 11 March 1998 Rew C and Deaves D Fire spread and flame length in ventilated tunnels a model used in Channel tunnel assessments Proceedings of the International Conferen
11. e attraverso un approccio alternativo detto finite rate dove tutte le specie individuali coinvolte nella combustione sono definite e tracciate individualmente Questo secondo approccio decisamente pi complicato e costoso in termini di spesa computazionale All interno dell approccio mixture fraction esistono due ulteriori vie per modellare la combustione la prima quella di specificare per ogni superficie un valore di HRR specifico HRRPUA Heat Release Rate Per Unit Area eventualmente dipendente dal tempo L altra via quella di specificare un calore di reazione HEAT_OF_REACTION insieme Approfondimenti sul codice FDS EVAC 181 alle altre proprieta termodinamiche della superficie in questo caso il tasso di combustione della superficie sar funzione dell apporto di calore del sistema alla superficie stessa e dunque l evoluzione della combustione sar nota soltanto a fine simulazione In entrambi i casi si sta usando l approccio delle mixture fraction e risulta inutile specificare esplicitamente le concentrazioni delle specie presenti come l ossigeno E invece sempre necessario come gi accennato specificare una linea amp REAC che dia indicazioni circa la reazione di combustione predominante considerando la stechiometria di base del processo Nel caso in cui queste informazioni non siano fornite il software per default considerer la reazione del propano come reazione di riferimento
12. 1 069 FEDo2 0 0 0 0 0 2FED 0 078 0 218 0 387 0 725 1 089 Tabella 6 1 Valori di dose effettiva frazionaria FED registrati in laboratorio a seguito di combustione covante di una poltrona in schiuma poliuretanica SFPE Handbook of Fire Protection Engineering Deve essere ulteriormente notato che le equazioni per il calcolo delle singole componenti della FED sono relative ad un minuto di esposizione 60 secondi Per esposizioni a concentrazioni costanti il valore della FED pu essere determinato moltiplicando i valori delle equazioni per il tempo di esposizione t espresso in minuti Per esposizioni dove la concentrazione varia nel tempo il valore totale della FED pu essere calcolato discretizzando l esposizione determinando cio la media di esposizione Effetti dell incendio sulla vita umana 149 per ogni minuto e sommando i singoli contributi secondo l equazione 6 2 6 2 3 La Fractional Effective Concentration Nelle formule precedenti stato introdotto il termine FECir per valutare l effetto della presenza di gas irritanti in fase di vapore sul tempo a disposizione per l esodo Il suo calcolo si effettua attraverso un algoritmo sostanzialmente uguale a quello illustrato per i gas asfissianti Poich per l effetto irritante avviene al primo contatto dei gas con la parte alta degli organi di respirazione si deve fare riferimento alla concentrazione e non alla dose Anche nel caso dell
13. Ingason valut le percentuali di liberazione di calore basandosi sulle informazioni a sua disposizione studiando i pi recenti e grandi incendi della rete di trasporto europea 6 La Tabella 5 3 riporta un sommario di questi risultati con l aggiunta dei dati stimati da Bettellini per l incendio del San Gottardo Le stime variano da pi di 100 MW a 400 MW L incendio del tunnel del Fr jus del 4 Giugno 2005 ha posto l attenzione sul traffico merci su strada attraverso le Alpi con la conseguente consapevolezza che una potenziale soluzione sarebbe quella di trasferire parte di questo traffico su binari 7 riducendo 140 CAPITOLO 5 significativamente il carico di incendio sulle infrastrutture stradali gt Veicoli Energia HRR di picco Danni al 5 me Incidente coinvolti rilasciata GJ MW tunnel Monti Ped Eurotunnel 10 HGV 2200 370 dannial 30 feriti soffitto Monte Bianco 14 HGV 5000 7000 380 chiuso per 39 morti 9 automobili tre anni Tauern 16HGV 4000 4500 300 400 chiuso per 12 morti 24 automobili tre mesi San Gottardo 13HGV 4400 2700 pi di 100 cniusg per 11 morti 10 automobili due mesi Tabella 5 3 Stima dell Energia e della Potenza rilasciata per incendi di autotreni 6 7 Il trasporto di beni civili su mezzi pesanti la principale causa della drammaticit degli incendi visti Questo fatto pone l attenzione sulla nuova metodologia da seguire Bisogna cio comprender
14. Lt EI At 6 18 t dove i valori di tempo come nelle equazioni precedenti sono espressi in minuti Bisogna notare nell applicazione di quest equazione che quando il termine radiativo si riferisce ad un flusso minore di 2 50 kW m esso deve porsi uguale a zero Un altra espressione stata fornita da Purser per l esposizione ad elevate temperature ed alti tassi di umidit basata su dati correlati all ipertermia esposizione di lungo tempo a 154 CAPITOLO 6 basse temperature e su dati correlati alle ustioni esposizione di breve tempo ad alte temperature 1 FED aore aoe exp 5 1849 0 0273 T 6 19 dove T C e la temperatura dei gas Sembra lecito poter ritenere ai fini dell incapacitazione che gli effetti dell esposizione ai gas tossici ed al calore possano ritenersi indipendenti cio non cumulativi In altri termini FED max FED FED 6 20 gas calore 6 5 APPROFONDIMENTI SULLA MORTE PER ASFISSIA In occasione di un incendio la causa di morte pi temibile la sindrome asfittica Essa caratterizzata da uno stato di ipossia o anossia acuta cio da una carenza o mancanza di ossigeno che mettono a rischio in tempi brevi o brevissimi la vita dell uomo Si intende catena respiratoria il processo sequenza delle tre fasi di 1 assunzione dell ossigeno dall ambiente attraverso le vie respiratorie 2 trasporto dell ossigeno alle cellule mediante l emoglobina del
15. Nella Tabella 11 3 vengono riassunte per ciascuna misura di sicurezza le relative variabili di funzionamento ed i valori da esse assunte nelle diverse simulazioni condotte Della larghezza dei marciapiedi laterali e dunque delle aree delle sezioni trasversali si gi detto nel paragrafo precedente a proposito degli scenari base Qui si vuole soltanto sottolineare che i valori assunti dalla larghezza del marciapiede derivano sostanzialmente dalle prescrizioni imposte dal Decreto Ministeriale 28 10 2005 e larghezza non inferiore a 0 50 m in gallerie di lunghezza inferiore a 2000 m e larghezza non inferiore a 0 90 m in gallerie di lunghezza superiore a 2000 m e larghezza non inferiore a 1 20 m per uscite accessi intermedi eccezionalmente riducibile a 0 90 m Dunque riassumendo tenuto conto delle scelte effettuate negli scenari base a proposito delle sezioni trasversali appartenenti al manuale di progettazione gallerie del gestore di rete e delle successive modifiche ad esse apportate si sono ottenute di conseguenza le complessive sette combinazioni sezione marciapiede che di seguito si elencano e area47 mi sezione monodirezionale singolo binario marciapiede unico di 50 cm e area 53 m sezione monodirezionale singolo binario marciapiede unico di 90 cm e area 59 m sezione monodirezionale singolo binario marciapiede unico di 120 cm Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modell
16. la prospettiva del modello e la prospettiva delle persone in base a come il modello vede gli occupanti ed in base a come gli occupanti vedono il modello Esistono modelli capaci di tenere traccia individualmente di ogni persona e modelli che eseguono solo valutazioni di tipo globale Anche per quanto riguarda la possibilit di mostrare come viene visto lo spazio dalle persone che si muovono al suo interno il modello pu fornire una visione globale o individuale Nel caso della visione individuale la simulazione pi vicina alla situazione di coloro che non conoscono la posizione delle vie di esodo e che decidono il loro percorso sulla base delle informazioni che apprendono dall esperienza e dalle persone vicine 176 CAPITOLO 8 e il comportamento delle persone a seconda di regole predefinite analogie funzionali regole di intelligenza artificiale o assegnando probabilit di comportamento a gruppi specifici Ovviamente non tutti i modelli consentono la simulazione dell influenza del comportamento sull esodo In alcuni casi inoltre si pu assegnare una distribuzione probabilistica al tempo di pre movimento alle velocit di esodo all effetto del fumo attraverso la FED fractional effective dose e il movimento delle persone in relazione a come gestito il movimento degli evacuanti La maggior parte dei modelli prevede una velocit di percorrenza libera corrispondente cio a bassi valori di densit persone m Quando
17. parte del sangue La corrispondente mancanza di ossigeno anossia viene appunto definita anossia da trasporto Il livello di carbossiemoglobina nel sangue di fumatori forti pu variare fra il 5 ed il 12 Sono disponibili diversi algoritmi di altrettanti ricercatori che consentono di risalire dal tasso di carbossiemoglobina HbCO al tempo durante il quale la vittima ha respirato in presenza di CO Di seguito ne ricordiamo alcuni Stewart Peterson HbCO 3 317 105 ppm C0 V t 6 21 dove ppm CO la concentrazione di monossido di carbonio espressa in ppm Vp litri min la ventilazione polmonare Tabella 6 3 e t min il tempo di respirazione in presenza di CO alla concentrazione considerata Pace ppd CO V t HbCO 26 5 V 39 Vb 6 22 Effetti dell incendio sulla vita umana 157 dove ppd CO la concentrazione di monossido di carbonio espressa in parti per diecimila Vb I la massa sanguigna dipende dal peso orientativamente 5 6 litri Vp litri min la ventilazione polmonare Tabella 6 3 e t min il tempo di respirazione in presenza di CO alla concentrazione considerata Forbes HbCO k CO t 6 23 dove CO la concentrazione monossido di carbonio espressa in percento k un coefficiente di ventilazione Tabella 6 3 e t min il tempo di respirazione in presenza di CO alla concentrazione considerata attivit riposo le
18. 170 CAPITOLO 8 camera di combustione condotto di aspirazione di un ventilatore etc per tutti gli istanti di tempo di interesse nel caso di fenomeni transitori non stazionari Questi metodi numerici hanno il pregio di poter economizzare risorse umane e tecnologiche necessarie all esecuzione dei test sperimentali nonch permettono di svincolarsi dai vincoli spaziali e di sicurezza che un test a piena ma anche a piccola scala necessita Lo scotto che questo approccio chiede di pagare su due piani distinti e necessaria una elevata potenza di calcolo per ottenere alti livelli di precisione per cui fondamentale disporre di risorse tecnologiche ed informatiche molto avanzate e necessario un certo know how sull hardware e sul software che si intendono utilizzare 8 2 I MODELLI NUMERICI CFD possibile trovare sul mercato soluzioni specifiche alla maggior parte dei problemi inerenti alla sicurezza antincendio dinamica del plume dinamica del fuoco crash delle superfici vetrate esplosioni propagazione dell incendio composizione della fase gassosa visibilit stress termico delle strutture in seguito al flashover etc ma il loro impiego deve essere fatto alla luce di due importanti nozioni e tutti i modelli sono ricavati ed ottimizzati per risolvere una certa classe di situazioni per cui un dato software pu non essere adatto a risolvere altre situazioni per le quali il grado di approssimazione
19. M Safety Proef TNO Metingen Beneluxtunnel Meetrapport TNO TNO Rapport 2002 CVBR05572 2002 Haerter A Fire Tests in the Ofenegg Tunnel in 1965 International Conference on Fires in Tunnels SP REPORT 1994 54 195 214 Bor s Sweden 10 11 October 1994 ILF Brandversuche in einem Tunnel Ingenieurgemeinschaft Lasser Feizlmayr Bundesministerium f Bauten u Technik Strassenforschung P0244 1976 Pucher K Fire Tests in the Zwenberg Tunnel Austria International Conference on Fires in Tunnels 187 194 Bor s Sweden 1994 Kunikane Y Kawabata N Ishikawa T Takekuni K and Shimoda A Thermal Fumes and Smoke Induced by Bus Fire Accident in Large Cross Sectional Tunnel The fifth JSME KSME Fluids Engineering Conference Nagoya Japan 17 21 November 2002 Project Safety Test Report on Fire Tests Directorate General for Public Works and Water Management Utrecht The Netherlands 2002 Beyler C L Fire Plumes and Ceiling Jets Fire Safety Journal 11 53 75 1986 McCaffrey B Flame height In The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering P J DiNenno Ed National Fire Protection Association 2 1 2 8 1995 Heskestad G Fire Plumes Flame Height and Air Entraiment In The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering P J DiNenno Ed National Fire Protection Association 2 1 2 17 Quincy Massachusetts USA 2002 Bibliografia 257 41 42 43 44 45
20. QUANTIFICAZIONE DEL FLUSSO DEL PERICOLO 243 CONCLUSIONI iii dii 249 CONCLUSION i iii iaia 249 SULL ASPETTO TECNICO DELLE SIMULAZIONI gt 251 BIBLIOGRAFIA onice 253 Introduzione 9 CAPITOLO 1 INTRODUZIONE 1 1 LA SICUREZZA IN GALLERIA FERROVIARIA Negli ultimi anni diversi e molteplici sono stati gli incidenti che hanno avuto serie conseguenze per la comunit e che sono avvenuti all interno di tunnel ferroviari stradali o di linee metropolitane Questo ha posto il problema della sicurezza in galleria sull agenda pubblica di molti paesi Gli aspetti che forniscono maggiori preoccupazioni riguardano tutti quei tunnel indipendentemente dalla loro natura che hanno un elevata estensione longitudinale o che presentano elevati livelli di traffico in rapporto alla propria lunghezza Con l entrata in vigore del DM 28 10 2005 Sicurezza nelle gallerie ferroviarie GU n 83 dell 8 aprile 2006 viene profondamente modificato e per la prima volta organicamente regolamentato l approccio alla domanda offerta di sicurezza nel trasporto ferroviario in galleria da parte di quanti utenti imprese di trasporto gestori di rete decisori politici ed istituzionali risultano a vario titolo coinvolti in tale contesto ad ognuno di essi affidato un compito proporzionale al ruolo ricoperto al fine di garantire l obiettivo della sicurezza del sis
21. Si riporta di seguito la formulazione del Purser 66 per la valutazione della FED che porta all incapacitazione e che si fonda sulle seguenti ipotesi principali e l effetto narcotico della CO considerato indipendente dall effetto degli altri gas e gli effetti delle varie altre specie gassose siano esse asfissianti o irritanti possono considerarsi additivi e l effetto della CO2 tenuto in conto come fattore moltiplicativo degli effetti delle altre sostanze per via dell incremento della frequenza respiratoria che esso induce iperventilazione La formulazione del Purser fornisce le seguenti equazioni FEDyc Max FEDo FED cy FEC Voo FEDo FEDco 6 3 irr 1 036 8 2925 10 ppm CO 30 6 4 FED 1 FED a exp 5 396 0 023 ppm HCN 6 5 148 FEC Si i 1 F exp 0 193 CO 2 0004 co i 7 1 FED f FED exp 8 13 0 54 20 9 0 c exp 6 1623 0 5189 CO CAPITOLO 6 6 6 6 7 6 8 6 9 La concentrazione delle specie considerate Cj deve intendersi in ppm o in a seconda della scrittura che precede la parentesi quadra E bene notare che alle equazioni precedenti non applicato alcun coefficiente di sicurezza Tempo min 0 13 13 27 27 40 40 53 53 67 FEDco 0 006 0 010 0 012 0 024 0 024 FEDucn 0 0 0 0 0 Veo 1 019 1 032 1 037 1 069
22. apparecchiature meccaniche ad elevata temperatura 2 3 COMPOSIZIONE DI UNA FIAMMA Una fiamma un corpo o un flusso di materiale gassoso coinvolto nel processo di combustione che emette energia radiante ad una specifica lunghezza d onda in funzione della chimica di combustione del combustibile In molti casi una porzione dell energia irradiata emessa visibile all occhio umano ed ad essa che riferiamo la nostra primitiva concezione di fuoco La fiamma consiste in una mistura di ossigeno generalmente fornito dall aria ambiente ed un altro gas tipicamente una sostanza combustibile come l idrogeno il monossido di carbonio o vari idrocarburi Le fiamme pi brillanti non sempre sono le pi calde Per esempio l idrogeno pur avendo una temperatura di fiamma molto alta comunque esso si combini con l ossigeno bruciando per formare acqua ha una fiamma quasi invisibile in circostanze ordinarie Per meglio comprendere la composizione di una fiamma l esempio di una semplice candela pu essere d aiuto Figura 2 1 Quando la candela accesa il calore della fiamma squaglia la cera che vi si trova a contatto Non appena i legami della cera solida sono rotti dal calore la cera vaporizza e si combina con l ossigeno dell aria circostante producendo calore e luce nella forma di una fiamma che consiste fondamentalmente di tre zone facilmente distinguibili La pi interna la zona di non luminanza composta da una m
23. in primo luogo l effetto irritante che pu ritardare l evacuazione e secondariamente i vari effetti fisici che possono portare alla morte 6 2 1 Modelli di previsione dell esposizione Il tempo disponibile per la fuga da un ambiente nel quale siano penetrati o siano stati generati prodotti della combustione quell intervallo che termina quando le persone non possono pi adottare azioni efficaci per portare a termine il proprio esodo il tempo minimo tra quelli valutati in relazione all effetto dei gas asfissianti dei gas irritanti del calore e dell oscuramento della vista dovuto al fumo Il principio di base della valutazione dei componenti asfissianti richiama il concetto di esposizione ad una dose In termini analitici la dose alla quale esposta una persona l integrale della curva tempo concentrazione della specie tossica in esame Poich per nell incendio si presentano diverse specie tossiche contemporaneamente necessario individuare un algoritmo che consenta di tenere in conto l effetto della contemporaneit di esposizione Tale scopo stato raggiunto introducendo la grandezza adimensionale FED Fractional Effective Dose dose effettiva frazionaria che per un tempo definito di esposizione restituisce il rapporto tra il valore della singola dose accumulata ed il rispettivo valore di soglia La propriet cumulativa della FED permette cos il calcolo delle potenzialit nocive dei prodotti della
24. m s Adult 0 255 0 035 0 5882 0 3725 0 6275 1 25 0 30 Male 0 270 0 020 0 5926 0 3704 0 6296 1 35 0 20 Female 0 240 0 020 0 5833 0 3750 0 6250 1 15 0 20 Child 0 210 0 015 0 5714 0 3333 0 6667 0 90 0 30 Elderly 0 250 0 020 0 6000 0 3600 0 6400 0 80 0 30 Tabella 9 1 Distribuzioni della velocit di esodo libero e delle dimensioni del corpo delle varie categorie di evacuanti presenti per default La distanza tra i cerchi delle spalle pari a ds Ra Rs Per la definizione delle altre grandezze di riferimento la Figura 9 3 Il fumo riduce la velocit di evacuazione a causa dell abbassamento della visibilit e del suo effetto asfissiante ed irritante Tale effetto governato dall equazione sviluppata da Frantzich e Nilson che effettuarono degli esperimenti per valutare l effetto del fumo sulla velocit di esodo degli umani usando concentrazioni pi elevate di quelle utilizzate da Jin 0 vi k a B K 9 3 dove Ks Im il coefficiente di estinzione ed a e B sono delle costanti sperimentali L interazione tra incendio ed evacuanti monodirezionale L effetto dei gas tossici sugli umani modellato usando il concetto della FED di Purser in una versione semplificata che tiene conto esclusivamente degli effetti di CO CO2 e Oz Una persona considerata incapace di proseguire l esodo quando la FED eccede l unit U
25. si cercato di evidenziare questa relazione almeno nella codifica che pu farne il software FDS per il modello costruito in questa sede a riproduzione del test T2 del Runehamar Tunnel Variazione della temperatura massima al variare della ventilazione longitudinale simulazione test RUNEHAMAR T2 0 m s 1 m s 3 m s 6 m s zona del fuoco 1200 7 1000 800 600 4 Temperatura C 400 200 50 40 30 20 10 0 10 20 Posizione rispetto al centro del fuoco m Figura 10 12 Variazione della temperatura massima sotto il soffitto al variare del valore di ventilazione longitudinale per il modello del test RUNEHAMAR T2 Mentre tutte le simulazioni discusse ai paragrafi precedenti sono state eseguite introducendo il valore di 3 m s il grafico in Figura 10 12 rappresenta il risultato di quattro simulazioni condotte sullo scenario base al variare del valore di ventilazione longitudinale tra 0 m s 1 m s 3 m s e 6 m s Osservando il caso 0 m s ovvero il caso in cui la velocit di ventilazione risultante nulla si pu notare vedi tratto giallo Figura 10 3 l influenza dell asimmetria del campo di analisi ovvero come il tratto di galleria simulato a destra del fuoco sia inferiore al tratto di 214 CAPITOLO 10 galleria simulato a sinistra E bene osservare che il grafico misura i valori massimi di temperatura registrati dalle termocoppie virtuali nella zona del fuoco sotto il so
26. sia il caso pi adatto a fornire le basi per le simulazioni successive attribuendo ad esso il miglior rapporto precisione tempi di elaborazione Il caso 4 griglia 0 40 m potrebbe essere considerato per valutazioni di massima discostandosi non molto dal caso 3 ne griglia D 5x Area pool fire HRRPUA Tmax AT AT m m KW m K K 1 0 20 35 92 3 00 x 9 00 27 00 5814 81 1048 202 16 2 0 25 28 74 3 00 x 9 00 27 00 5814 81 1046 204 16 3 0 30 23 92 3 00 x 9 00 27 00 5814 81 1061 189 15 4 0 40 17 96 3 20 x 8 40 26 88 5575 28 1032 218 17 5 0 50 14 37 3 00 x 9 00 27 00 5814 81 944 306 24 Tabella 10 4 Confronto tra i valori della Temperatura nei cinque casi rispetto al valore di picco Tmax 1250 C misurato nel test Runehamar T2 Ancora osservando la Figura 10 6 si pu notare come la formula di Kurioka modificata fornisca per 157 MW H 6 00 m Ar 27 30 m D2 2 50 m il valore Tmax 1144 63 C adeguato a rappresentare il caso studiato 10 3 2 Studio sul parametro HRRPUA Nell impostazione delle simulazioni FDS di questa tesi l informazione fondamentale sempre quella dell HRR Ad ogni simulazione sempre associato un valore di HRR rappresentativo del carico d incendio per quel particolare scenario e le considerazioni che ne derivano sono relative all osservazione dei soli prodotti della combustione ed alla loro inter
27. termo isolanti del rivestimento bens alla presenza di un diverso regime di ventilazione L Howard Street Tunnel possiede infatti una pendenza longitudinale dello 0 8 mentre il Caldecott Tunnel ha visto verificarsi l incendio in un tratto con pendenza longitudinale decisamente pi forte e pari al 4 Inoltre osservazioni sull effetto del fumo sui muri riportano che nell incendio del Caldecott Tunnel il flusso dei fumi stato mono direzionale come nel Runehamar Tunnel mentre nel caso dell Howard Street Tunnel stato osservato che il fumo riuscito a defluire da entrambi i portali difficile trarre precise considerazioni sulla taglia di un fuoco sotto ventilato ma assodato che la temperatura dei gas direttamente proporzionale alla concentrazione di ossigeno che alimenta la combustione e dunque che un fuoco sotto ventilato non pu svilupparsi allo stesso modo di un fuoco ben ventilato condizione che si ha efficacemente nei tunnel quando il flusso dei fumi mono direzionale Dunque i due pi importanti fattori nell incendio di un tunnel sono il ricambio di aria fresca carica di ossigeno e le propriet termo isolanti del rivestimento Il carico di combustibile non un fattore che limita la temperatura anche se certamente ne limita la durata nel tempo Le temperature pi alte si realizzano cos in fuochi con ventilazione elevata e muri efficacemente isolati 17 II termine spalling comunement
28. 10 6 Andamento delle temperature per le 5 simulazioni di validazione della griglia E bene evidenziare in particolare che la sezione reale del Runehamar Tunnel non regolare Figura 10 7 la sua larghezza varia infatti tra 8 17 m e 9 40 m con un minimo di altezza di 6 39 m nella regione identificata per l incendio Inoltre per un tratto di 75 m lungo il soffitto e di 25 m lungo le pareti laterali nella zona del fuoco il tunnel stato rivestito con dei pannelli isolanti fissati ad una leggera struttura metallica a formare una sezione regolare anche se non esattamente rettangolare In particolare nei 75 m della zona del fuoco l altezza della sezione libera stata ridotta a circa 4 50 m contro i 6 00 m del modello Si sarebbe potuto scegliere di modellare in maniera pi precisa il tunnel ma ci avrebbe portato a variazioni geometriche del dominio nei 5 casi riducendo l impatto della sola variazione della griglia sul campo di flusso e dunque sulle considerazioni di questa fase totale del carico era 4 5 m con l altezza della piattaforma inferiore posta a 1 10 m Figura 10 7 204 CAPITOLO 10 6 00 struttura portante in metallo Figura 10 7 Sezione trasversale set up Runehamar test T2 Quindi in questa fase di validazione si ritiene che uno schema di 6 00 x 9 00 rettangolare sia adeguato a trarre le dovute considerazioni offrendo il particolare vantaggio di non far variare la dimensione del
29. 35 2 7 2 Stima della Temperatura dei ceiling jet In un ambiente confinato quando la temperatura del plume molto elevata i prodotti della combustione raggiungono il soffitto ed hanno inizio i getti a soffitto che possono presentare una temperatura anche notevolmente superiore a quella dello strato superiore che si former successivamente Uno dei primi modelli sviluppati per il calcolo delle caratteristiche di un ceiling jet fu introdotto da Alpert 47 Questo modello fu costruito osservando il flusso prodotto da fuochi stazionari al di sotto di soffitti infinitamente estesi laddove cio i getti non subiscono l influenza di superfici di confinamento verticale Una seconda correlazione presente in letteratura stata sviluppata da Heskestad amp Delichatsios 56 Entrambe queste correlazioni insieme alla correlazione di Heskestad del paragrafo precedente cadono in difetto in situazioni compartimentate che portano alla formazione di uno smoke layer superiore Una terza correlazione stata fornita da Alpert amp Ward 54 questa volta studiando anche l effetto del confinamento verticale e dunque capace di valutare la temperatura anche nel caso in cui si formi uno strato caldo hot layer superiore E bene evidenziare che nessuna di queste tre correlazioni stata sviluppata osservando esperienze in galleria laddove il campo di moto dei fumi insieme a quello del calore notevolmente condizionato dalla g
30. Analisi di rischio base ARB 109 ANNESSO A Schema indicativo delle fasi operative dell analisi di rischio 111 ANNESSO B Lista preliminare degli eventi pericolosi e delle cause 113 ANNESSO C Banche dati incidentali i 114 ANNESSO D Descrizione dell ARB in ambito probabilistico 115 ANNESSO D gt Descrizione del modello deterministico di riferimento 117 LE GALLERIE FERROVIARIE IN ESERCIZIO 123 LE GALLERIE FERROVIARIE PI LUNGHE DEL MONDO 123 La galleria di base del San Gottardo nes eenn nr neneernnrnnnnesrrrnnnnsnene 123 La galleria del Seikan iii 125 La galleria sotto la Manica nene eeesnnnnnnssrennnrnnsnrernrnnnnnnsrtrnnnnnennnt 127 La galleria base del Lotschberg rennet 128 La galleria di Guadarrama iee aie iii ieee 129 LE GALLERIE FERROVIARIE PI LUNGHE D ITALIA 129 La galleria del Sempione iii 130 La galleria di Vagli rsie ila 131 La galleria dell Appennino ii 131 SINTESI DEI PRINCIPALI ACCADIMENTI INCIDENTALI 131 casi reali d incendio in galleria 132 Altri tipi di incidenti gravi in galleria eee eeeeeeeeeeeeeeeenaeeeseeee
31. FDS andamenti tratteggiati sia perfettamente coerente con gli andamenti reali misurati durante il test RUNEHAMAR T2 Se poi si considera che tale confronto interessa un punto della galleria posto a circa 458 m dal fuoco cio in una zona di campo molto distante dall origine dei fumi questo fatto risulta doppiamente confortante in quanto assicura senza ombra di dubbio il corretto funzionamento delle equazioni di trasporto a base degli algoritmi di calcolo FDS EVAC Osservando ancora il grafico si nota facilmente come il valore CO_YIELD 0 11 risulti sicuramente adeguato a riprodurre la FED da gas asfissianti escluso HCN Per quanto riguarda il parametro SOOT_YIELD esistono diversi riscontri in letteratura che permettono di scegliere come valore di riferimento per la combustione del poliuretano un valore di 0 15 amp REAC ID POLYURETHANE C 6 30 i H 7 10 0 2 10 i N 1 00 SOOT YIELD 0 15 i CO_YIELD 0 11 OTHER 0 002427 MW_OTHER 27 00 HEAT OF COMBUSTION 25300 00 Figura 10 11 Modellazione della reazione di combustione del poliuretano per FDS Costruzione e validazione del modello 213 10 3 4 Studio di osservazione sull effetto della ventilazione Nella realizzazione delle simulazioni discusse nel prossimo capitolo si far riferimento a tre diversi valori di ventilazione 1 m s 2 m s e 3 m s Poich ancora una questione aperta quella di comprendere l effetto della ventilazione sulla temperatura
32. Figura 10 3 le condizioni del test Runehamar T2 vedi Tabella 10 2 Le cinque simulazioni sono state costruite su griglie cubiche di dimensioni variabili nei cinque casi da 0 20 m a 0 50 m secondo la progressione 0 20 0 25 0 30 0 40 0 50 202 CAPITOLO 10 Il criterio di validazione stato quello di studiare l influenza della risoluzione della griglia di calcolo sulla temperatura massima misurandone i valori nella zona del fuoco con un sistema di termocoppie virtuali sistemate centralmente alla galleria lungo una linea longitudinale posta pochi centimetri sotto il soffitto L inviluppo delle temperature misurate dalle termocoppie cio l insieme dei valori misurati da FDS nei punti di monitoraggio stato confrontato nei cinque casi per comprendere in primo luogo gli effetti della sola variazione della griglia e secondariamente l aderenza maggiore o minore di ognuno dei cinque casi al valore reale di confronto che si individuato in 1250 C vedi Figura 10 4 set up RUNEHAMAR TEST T2 studio griglia HRR 157 MW riproduzione crescita HRR lineare a tratti Figura 10 4 ventilazione longitudinale EST OVEST 3 m s parametri della combustione stechiometrica poliuretano estensione longitudinale dominio 330 00 m altezza dominio 6 00 m larghezza dominio 9 00 m mesh di suddivisione del dominio FDS longitudinale 11 di 6 00 x 9 00 x 30 00 m sezione galleria rettangolare con
33. Questo va in contrasto con i valori prescritti da numerose normative che permettono di assumere per il caso degli HGV che trasportano merci ordinarie non liquidi combustibili o altri prodotti ad alto rischio valori di HRR relativamente bassi vedi la Tabella 3 2 Tipo di veicolo PIARC 2 Norme Francesi 17 NFPA 18 1 piccola automobile 2 5 MW 2 5 MW 1 grande automobile 5 MW 5 MW 5 MW da 2 a 3 automobili 8 MW 8 MW 1 furgone 15 MW 15 MW 1 Bus 20 MW 20 MW 20 MW 1 HGV 20 30 MW 20 30 MW 1 Autocisterna 100 MW 100 MW 100 MW Tabella 3 2 Valori di progetto per HRR nella valutazione di incendi nei tunnel secondo differenti normative L elenco aggiornato al 2003 Alla luce di quanto osservato negli eventi degli ultimi anni i valori presentati sembrano notevolmente bassi Alla luce di queste considerazioni diversi team di ricerca in Europa e nel mondo hanno cominciato a porre nuove attenzioni sulla misura dell HRR potenzialmente disponibile nell incendio di merci ordinarie avviando e sviluppando numerosi test a scala reale Ad esempio i risultati dei test eseguiti sul Runehamar Tunnel nel 2003 permettono di affermare che per HGV ordinari ovvero caricati con carichi considerati a basso rischio cellulosa e plastica possono aversi picchi di HRR compresi tra 66 MW e 202 MW che corrispondono invece al valore dato dalle normative per l incendio di un autocisterna carica di combu
34. T u CO CO2 CHa USA 98 853 4 4 7 9 36 60 45 45 m THC 1993 95 i visibilit fumi RIN 3 Petrolio Shimizu n 3 4o 14120 8 5 115 1 4 9 m Tu Japan 2001 A calore radiativo automobili bus n eptano T u CO 2nd Benelux toluene calore radiativo NL 2002 i 14 872 5 1 50 automobili fumi visibilit furgoni HGV sistemi di rilevazione pallets del fuoco HRR T u CO CO Oo Runehamar cellulosa NO 2003 4 1600 Ta csi rivestimenti di plastica HCN H20 isocianati calore radiativo Tabella 3 5 Riepilogo dei principali test d incendio condotti all interno di varie gallerie 56 CAPITOLO 3 3 5 PROPAGAZIONE E TEMPERATURA DI UN INCENDIO IN GALLERIA Studiando lo sviluppo e la lunghezza delle fiamme di diversi incendi in galleria Rew e Daves hanno identificato cinque differenti meccanismi per l espansione di un fuoco tra i vagoni di un treno all interno di un tunnel ferroviario 1 1 contatto diretto del vagone con le fiamme flame impingement 2 propagazione delle fiamme lungo le superfici del tunnel e dei vagoni flame spread 3 propagazione delle fiamme da un vagone ad un altro a seguito del flashover 4 propagazione per via del moto di tizzoni infuocati e particelle di liquido incendiato a valle del fuoco 5 propagazione violenta delle fiamme per esplosione L estensione delle fiamme al di sotto del soffitto un importante fattore da considerare poich pu influenzare contemporaneamente i meccan
35. all interfaccia tra il calcestruzzo e la membrana protettiva non ecceda i 380 C e che la temperatura delle strutture portanti non superi i 250 C 3 2 5 La curva di incendio RABT ZTV Questa curva ha caratteristiche simili alla RWS per i primi cinque minuti condividendo lo stesso concetto di salita rapida delle temperature all inizio della combustione ma poi assume una forma piatta e costante a 1200 C fino a 30 minuti per poi diminuire in modo lineare fino alla temperatura ambiente dopo 140 minuti Sebbene questa curva rappresenti in modo corretto l incendio di un tunnel ferroviario difficile immaginare la sua applicazione nei tunnel autostradali 0 comunque per rappresentare l incendio di sostanze combustibili liquide dove le temperature in gioco sono sicuramente pi alte Per questo motivo il suo utilizzo accettato solo in pochissime nazioni 3 2 6 La curva di incendio da idrocarburi modificata La curva HCM rappresenta una sorta di buon compromesso fra la curva tradizionale da combustibile liquido o gassoso ed il reale andamento temperatura tempo che si pu verificare nell incendio di un tunnel Il programma termico HCM profondamente diverso e decisamente pi severo rispetto a quello degli idrocarburi Alcuni paesi fra i quali la Francia hanno adottato questo programma termico per la verifica del comportamento al fuoco delle gallerie Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 51 1400 1200
36. ambiente galleria per effetto della combustione esso preso cos com nulla dice su come tale energia distribuita nello spazio In riferimento agli scenari trattati nella letteratura specialistica della prevenzione incendi inseriti nel contesto teorico di un incendio in galleria ferroviaria tre sono le modellazioni spaziali del fuoco cui si pu fare riferimento e Jet Fire letteralmente dardo di fuoco L origine di energia pu schematizzarsi come derivante dall innesco di un getto di liquido o di gas rilasciato da un contenitore in pressione e da una fonte sostanzialmente puntuale e Pool Fire letteralmente pozza incendiata L origine di energia in questo caso derivante dall innesco di una sostanza liquida sversata in un area pi o meno circoscritta Tale evento produce di norma la formazione di un incendio per l intera estensione della pozza e Car Fire letteralmente vagone incendiato L origine di energia deriva dall incendio di un oggetto tridimensionale come l incendio completo di un vagone ferroviario di un automobile o di una cabina elettrica Ognuno di questi tre scenari sia praticamente che teoricamente ipotizzabile in galleria ed in particolare se l evento incidentale origina dal deragliamento di un treno merci come accaduto ad esempio il 18 Luglio 2001 nellHoward Street Tunnel a Baltimora nel Maryland USA 58 Tuttavia nel caso di incendio su un treno passeggeri in transito all inte
37. confronto da una parte con i dati statistici dell incidentalita e dall altra con le aspettative di sicurezza della collettivita consentono di definire gli obiettivi di rischio in termini di soglie di rischio individuale e cumulato Considerato inoltre che il sistema ferroviario pu evolvere i valori di soglia suddetti sono suscettibili di essere modificati di conseguenza Rispetto alla richiesta di validazione dei requisiti minimi come condizioni sufficienti per garantire la sicurezza dei passeggeri per una determinata classe di gallerie necessario poter valutare il livello di rischio relativo ad una singola galleria Un indicatore che permette di valutare il livello di rischio relativo ad una singola galleria e quindi anche per la valutazione della sufficienza dei suddetti requisiti minimi per garantire un fissato livello di sicurezza dei passeggeri il rischio atteso individuale IR Secondo dati di letteratura per i rischi liberamente assunti viene registrato statisticamente un rischio individuale per anno compreso tra 10 e 10 mentre per quelli involontari si va da 10 a 10 Ipotizzando in modo cautelativo che ciascun utente percorra in media 1000 km l anno sul sistema ferroviario il valore di rischio individuale in galleria viene fissato in IR 10 fatalita 42 passeggeri km anno Per quanto sopra esposto il rischio individuale definisce il valore atteso di rischio annuo per passeggero per
38. decadimento delle particelle infiammate leggi di crescita del fuoco etc Attraverso i metodi delle differenze finite degli elementi finiti o degli elementi di confine o altri si giunge alla determinazione delle grandezze fondamentali del fenomeno velocit concentrazioni temperatura etc in un certo numero di sottospazi nei quali l ambiente stato suddiviso Ogni sottospazio viene descritto da un nodo della maglia di calcolo per gli altri punti si ricavano i dati per interpolazione Questo implica che una maglia molto fitta garantisce minori errori di interpolazione e dati pi esatti questo si accompagna per ad un onere aggiuntivo di calcolo ed a tempi pi lunghi per completare la simulazione Tra i vari modelli di campo si differenziano altre sottocategorie in base alle equazioni scelte per modellare la turbolenza DNS e LES sono le categorie pi recenti risultati ottenibili sono bi o tridimensionali e molto pi dettagliati di quelli ottenibili con i modelli a zone ma molte applicazioni non necessitano di questa raffinatezza quindi consigliabile utilizzare metodi pi semplici evitando l onere del tempo di calcolo Cos come per i modelli a zone i modelli di campo richiedono la descrizione del compartimento e delle aperture ma in realt permettono di simulare anche spazi non compartimentati come i plumi ed i camini Il parametro di input pi importante il valore dell HRR che opportunamente de
39. dei tunnel a doppia canna l unica che merita attenzione per la sua capacit di isolare il tracciato dell incidente e fornire accessi ed uscite sicure sull altro tracciato Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 73 Ci perch i tunnel a doppia canna attrezzati di frequenti collegamenti trasversali hanno evidenti ed ovvi vantaggi di sicurezza che per hanno un notevole prezzo da pagare Essi possiedono infatti anche delle propriet svantaggiose che non sono ugualmente ovvie come un elevato surplus di costi rispetto alla soluzione a singola canna e di impatto ambientale dovuto alla maggiore quantit di scavi L aspetto della differenza di costo un fattore importante nelle scelte progettuali dato che la sicurezza accettabile in tutte le alternative 4 3 IL SISTEMA GALLERIA Il sistema tunnel costituito dalla galleria o dall insieme di gallerie soggette all esercizio ferroviario collegate tra loro funzionalmente e strutturalmente Esso comprende sia l equipaggiamento infrastrutturale ordinario che tutte le misure di sicurezza predisposizioni strutturali impiantistiche e organizzative interne o esterne ivi presenti finalizzate all esercizio e alla manutenzione La pianificazione e la progettazione delle parti strutturali di un tunnel viene effettuata considerando una vita utile di 100 anni mentre per le strutture interne e per le apparecchiature installate si considera una vita utile di 50 anni N
40. dimensioni variabili non solo in X Y e Z ma anche lungo l estensione del campo Questo potrebbe essere un fatto estremamente positivo laddove una maggiore rilevanza di fenomeni avviene in una data zona Si avrebbe cos la possibilit di ottenere una griglia molto fitta nelle 194 CAPITOLO 10 Al diminuire delle dimensioni di cella corrispondono precisioni diverse degli output maggiori tempi di calcolo e maggiore flessibilita geometrica ovvero maggiore capacita di modellazione geometrica dello spazio tridimensionale Se ovvio che al diminuire delle dimensioni della griglia aumentano notevolmente la flessibilit geometrica ed i tempi di calcolo non altrettanto ovvio che nella stessa direzione vada la precisione degli output In altre parole non detto che a modelli pi fitti corrispondono elaborazioni pi precise E bene ricordare infatti che sono due le modalit di calcolo in FDS e l approccio DNS Direct Numerical Simulation che esegue algoritmi a scala microscopica come funzioni dirette dei parametri cinetici delle reazioni chimiche definite e l approccio LES Large Eddie Simulation dove le reazioni chimiche non vengono modellate a scala molecolare ed il rilascio del calore viene computato attraverso elementi termici trattati come particelle Lagrangiane che liberano ciascuna una quota parte del calore totale L approccio LES che l unico approccio praticamente utilizzabile nello studio
41. dominio in senso verticale il numero 6 contemporaneamente multiplo di 0 20 0 25 0 30 0 40 0 50 e di far variare a 8 80 m la sezione trasversale nel solo caso di griglia pari a 0 40 m o griglia dimensioni m numero celle ottimizzazione celle totali t n m x yzi x yz yz FDS FFT XYZ ore 1 0 20 330 9 00 3 00 1650 45 30 1350 2 3 5 24 502 500 44 33 2 0 25 330 9 00 3 00 1320 36 24 864 2 3 5 12 545 280 16 01 3 0 30 330 9 00 3 00 1100 30 20 600 2 31 5 7 260 000 n d 4 0 40 330 8 80 6 00 825 22 15 330 no 2 994 750 nd 5 0 50 330 9 00 3 00 660 18 12 216 2 3 5 1 568 160 n d Tabella 10 3 Riepilogo dati dello studio sulla griglia di calcolo Costruzione e validazione del modello 205 Sempre osservando la Figura 10 6 si nota come non sia possibile trarre delle considerazioni radicali sulla maggiore o minore qualit di una particolare suddivisione visti anche gli elevati valori del rapporto D 6x in tutti e cinque i casi Tabella 10 4 Ci che invece pu affermarsi con certezza che il caso 3 griglia pari a 0 30 m oltre a fornire il valore di temperatura pi alto seppur di pochi C manifesta un comportamento intermedio agli altri 4 casi con tempi di calcolo decisamente ragionevoli Si ritiene pertanto che il caso 3 griglia 0 30 x 0 30 x 0 30 m
42. e messe in comunicazione con cunicoli trasversali Le gallerie ferroviarie in esercizio 131 Quella pi ad est detta numero 1 venne completata nel 1906 l altra scavata inizialmente solo in piccola sezione venne allargata pi tardi per posare il secondo binario Per dare incrocio ai treni prima del compimento della galleria numero 2 venne costruita quasi a met lunghezza presso il confine italo svizzero una stazione di circa 500 m di lunghezza 5 2 2 La galleria di Vaglia La galleria di Vaglia lunga 18 7 km la pi lunga delle nove gallerie della tratta Bologna Firenze Essa formata da una galleria naturale con imbocco a nord a becco di flauto lunga 16 7 km e nella parte finale a sud da una galleria artificiale lunga 1 8 km Dall imbocco sud una galleria di servizio lunga 10 km corre in parallelo alla galleria di linea con cui collegata ogni 250 m tramite bypass pedonali per consentire durante l esercizio le attivit di manutenzione e l accesso immediato alle aree di soccorso La galleria ancora in fase di realizzazione e l apertura prevista nei prossimi anni 5 2 3 La galleria dell Appennino La galleria dell Appennino lunga 18 5 km venne aperta nel 1934 A met della galleria stato realizzato un camerone dal quale si staccano due gallerie secondarie che ospitano i binari utilizzati per ricoverare i treni pi lenti che danno precedenza ai treni pi veloci Questi binari
43. effetto delle sostanze irritanti si postula la sommabilit degli effetti delle singole specie considerate Inoltre come nel caso precedente si individua nel momento in cui la somma supera una determinata soglia il tempo limite oltre il quale non pi considerata sopportabile la situazione dell ambiente F ppm HCI 1000 HBr 1000 HF 500 SO 150 NO2 250 acroleina CHCHCHO 30 formaldeide CH20 250 Tabella 6 2 Concentrazioni limite di specie irritanti SFPE Handbook of Fire Protection Engineering Section 2 Chapter 15 Smoke Production and Properties G W Mulholland Il valore della FEC come definito nel documento ISO TS 13571 2002 69 di riferimento per il DM 28 10 2005 pari a tante irri X 3 6 10 rec HOI HBr HF NO SO Fici Faer Far Fro Fso a questo valore pu aggiungersi quello ricavato dal monitoraggio di sostanze tossiche 150 CAPITOLO 6 addizionali quali l acroleina e la formaldeide _ acroleina formaldeide irr addizionale F acroleina formaldeide FEC 6 11 in entrambe le formule le concentrazioni dei gas irritanti sono espresse in ppm ed F indica la concentrazione limite del gas irritante oltre la quale si considera compromessa la capacit della persona di adottare azioni adeguate per mettersi in salvo 6 3 LA VISIBILIT NELLE VIE DI ESODO fumi derivanti da una combustione contengono particolato che il r
44. entrainment di un ceiling jet con l entrainment di un fuoco non confinato 45 Se si indicano con hi l altezza libera della fiamma con Hi l altezza della fiamma confinata e con hr l estensione radiale della fiamma al di sotto del soffitto Babrauskas afferma che 12 lt lt 20 gt 0 5 lt H h lt 0 85 3 6 h H bisogna per notare dai valori del rapporto H h che i fuochi studiati da Babrauskas sono molto piccoli ovvero molto pi piccoli di quelli appartenenti al campo di interesse della sicurezza antincendio in galleria Figura 3 3 Definizione dei parametri per il calcolo delle caratteristiche di una fiamma Babrauskas studi anche l evoluzione del plume all interno di un corridoio mostrando che 7 Come gi visto con il termine entrainment la lettura specialistica indica il fenomeno di miscelatura al contorno del plume tra l aria calda e l aria ambiente circostante pi fredda che generalmente porta ad un sostanziale abbassamento della temperatura media dei fumi Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 59 2 3 7 con una forte dipendenza di questo rapporto dal valore della larghezza del corridoio che ad esempio decrementata da 3 a 2 m porta il valore di L da 2 a 2 94 m Anche in questo caso per il campo di HRR studiato appartiene a quello dei fuochi di piccola taglia Un lavoro simile a quello di Babrauskas stato condotto da Heskestad e Hamada valutando un in
45. fotometria nota pure come legge dell inverso del 238 CAPITOLO 11 quadrato della distanza sorgente punto consente di calcolare l intensit luminosa in assenza di assorbimento eel Grate arctg 11 1 L h ae eae Fa dove intensit luminosa candele m illuminamento lux gt altezza della sorgente dal piano illuminato m proiezione orizzontale della distanza sorgente punto m L lunghezza della sorgente luminosa tubolare m L equazione che esprime la seconda legge di Bougier permette di calcolare la perdita di intensit luminosa nell attraversamento di una sostanza assorbente secondo una curva di decadimento esponenziale e 11 2 dove I intensit luminosa cd dopo l attraversamento del mezzo assorbente lo intensit luminosa cd prima di attraversare il mezzo assorbente e calcolata con la formula 11 1 impostando E 50 lux K fattore di estinzione o di assorbimento lineare del fumo mt D distanza percorsa dalla luce all interno del mezzo assorbente m La distanza D percorsa dalla luce nell attraversamento del fumo coincide con il percorso sorgente punto illuminato ed quindi pari alla quantit h i e in cui i termini che in essa compaiono sono gia noti Sostituendo il primo termine dell equazione 11 2 con il secondo termine dell equazione 11 2 in cui va introdotto il valore di illuminamento E da testare 5 lux 3 lux ed 1 lux s ottiene il
46. i 14 feriti di cui 6 Eurotunnel incendio al sistema di frenaggio doppia canna intossicati e 8 ettembre di un camion propagatosi su altri singolo binario lievemente feriti 2008 UK due mezzi pesanti a 5 km dalla con tunnel di dallo scoppio dei FRANCIA sponda francese servizio e accessi pp 3 vetri ogni 375m 50 km a Eurotunnel PHBR ae gosto z singolo binario 2006 UK incendio al motore di un camion con tunnel di 0 0 FRANCIA servizio e accessi ogni 375m Jungangno SE Febbraio Station incendio doloso di un malato k tropoltan R 192 morti aegu iti 2003 Rea pa mentale su 3 livelli 148 feriti Howard Street i km Agosto Tunnel deragliamento e HA Lane 0 0 2001 Baltimora incendio di un treno merci BUENE linea sviluppata USA sotto la citt 3 4 km Novembre Kitzsteinhorn incendio della parte posteriore Rea sie 123 moni er 2000 AUSTRIA della cabina di pilotaggio singola Canna tare 10 con inclinazione di passeggeri 43 sull orizzontale Notre Dame de deragliamento e cappottamento linea 12 Agosto Lorette all ingresso della stazione metropolitana 24 feriti di cui 10 in 2000 Parigi probabilmente a causa di alta curva con gravi condizioni FRANCIA velocit su curva stretta raggio di 52 m U bahn line 15 isi Agosto A collisione stazione 67 feriti di cui 7 in Colonia fronte coda i bape 1999 ii A metropolitana gravi condizioni GERMANIA all interno della stazione Nyamiha panico all ingresso della stazione 52 morti e pi di Maggio Station t
47. in fase di progetto basata sulla considerazione contemporanea di differenti scenari incidentali Il livello di radiazione nel verso opposto a quello della ventilazione del tunnel pu essere significativo sia a causa della radiazione diretta delle fiamme sia a causa del backlayering Questo pu notevolmente complicare le operazioni di spegnimento impedendo o complicando l avvicinamento al fuoco necessario ad eseguire efficaci operazioni di spegnimento 3 7 1 Effetto della ventilazione sulla lunghezza di fiamma Abbiamo gi visto dall esperienza di Kurioka che in gallerie con ventilazione naturale la lunghezza di fiamma circa la stessa lunghezza che si avrebbe in condizioni non confinate purch la fiamma non si estenda in verticale fino a toccare il soffitto 48 49 Quando cio la fiamma si estende in verticale fino a toccare il soffitto sotto l influenza di un sistema di ventilazione forzata la lunghezza di fiamma diviene pi lunga di quanto sarebbe nel caso non confinato soggetto alle stesse condizioni di ventilazione Inoltre noto dagli studi di Rew e Deaves 50 che la lunghezza di fiamma L m inversamente proporzionale al valore della velocit di ventilazione longitudinale u m s Essi quando studiarono il progetto test EUREKA conclusero la loro ricerca con la formula 2 5 ee e u 3 25 120000 10 dove Q l HRR totale del fuoco kW La ragione della proporzionalit inversa tra
48. individuazione degli scenari base e della classificazione delle salvaguardie realizzata dal D M 28 10 2005 si assume unitaria la probabilit di malfunzionamento delle misure di sicurezza relative al sottosistema procedure operative si suppongono inefficaci gli interventi delle squadre di soccorso e si considera quindi la sola presenza delle predisposizioni di sicurezza appartenenti ai sottosistemi infrastruttura e materiale rotabile ed alle relative sottoclassi mitigazione degli incidenti e facilitazione dell esodo che di seguito si elencano e marciapiede e sezione trasversale della galleria e uscite accessi in galleria e larghezza porte uscite accessi in galleria Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 233 e vie di esodo a bordo treno e porte di uscita accesso a bordo treno e sistema di ventilazione longitudinale in galleria e sistema illuminazione di emergenza in galleria e sistema illuminazione di emergenza a bordo treno e sistema di rilevazione incendio e sistema di comunicazione allarme Non si simulano i percorsi di esodo realizzati all interno delle uscite accessi intermedi finestre pozzi collegamenti trasversali tra canne parallele collegamenti trasversali altimetrici tra galleria e galleria parallela di sicurezza o tra galleria e cunicoli di emergenza sotto traccia laterali al controsoffitto comunque interni alla sezione poic
49. km la soglia di attenzione fissata a 10 e la soglia di inaccettabilit a 10 Il valore fissato per la soglia di attenzione tiene conto anche dell incertezza sulla percentuale di percorrenza in galleria e dell incertezza sulle informazioni e sui dati disponibili per i calcoli Qualora il rischio calcolato ricadesse in zona di attenzione richiesto di documentare in modo esauriente la precisione e rappresentativit dei dati utilizzati nonch l accuratezza della procedura nel caso di residua incertezza richiesto di procedere con una valutazione di tipo ALARP As Low As Reasonably Possible L indicatore di rischio cumulato consente di valutare gli effetti dell evoluzione degli eventi Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 109 pericolosi sui passeggeri esposti Come criterio di accettabilit del rischio cumulato si procede ad un analisi sulla base del criterio definito come probabilit che si verifichino in un fissato periodo di tempo e per chilometro di galleria non pi di un predeterminato numero di fatalit N km anno AI fine di identificare una soglia di accettabilit viene introdotto un criterio di limitazione sul piano P N km anno gt x N dove viene presa in considerazione la probabilit che le fatalit superino una predeterminata soglia Il dato della probabilit di superamento 1 F x normalizzato rispetto ai chilometri di percorrenza annua sulla rete Da solo il criterio
50. l andamento dell HRR reale In questo caso l effetto dell ossigenazione noto 2 funzione quadratica la quantit di calore liberato cresce con accelerazione costante In questo caso non si mai in deficit di ossigeno 3 funzione tangente iperbolica pi adatta in condizioni di ossigenazione non Valutazione quantitativa di un incendio 31 completamente libera infatti con un andamento crescente ma smorzato evidenzia al crescere della potenza liberata e quindi all aumentare della quantita di combustibile ossidato l effetto sempre pi rilevante che la concentrazione di ossigeno ha sulle cinetiche di reazione 3000 2500 2000 Andamento parabolico Andamento tangente iperbolica 1500 Andamento lineare a tratti Potenza liberata KW 1000 500 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 140 Tempo s Figura 2 5 Schematizzazioni analitiche del processo di crescita di un fuoco Volendo approfondire il caso della funzione quadratica caso t squared la relazione che lega quantit di calore al tempo del tipo Q a t t 2 4 dove viene indicato con a kW s la costante di crescita e con to s il tempo di effettiva accensione essendo Q l HRR totale kW Spesso si adotta la formula semplificata ricavata per to 0 che indica un immediata accensione del materiale infiammabile ma in realt una volta raggiunta la temperatura di accensione trascorre sempre un certo lasso d
51. la concentrazione di ossigeno e la concentrazione di ossido di carbonio e la visibilit e il flusso in entrata ed in uscita dalle aperture verso l esterno o verso altri locali Tali informazioni sono essenziali per stimare le condizioni di sostenibilit di un compartimento o per determinare se si pu verificare il flashover modelli a zone si applicano sia ad ambienti semplici che ad ambienti collegati tra loro da aperture dati di input per i modelli a zone variano dal modello e dalle informazioni che si desidera ottenere Generalmente in questi modelli i dati di input sono molto pi esigui rispetto a quelli richiesti per i modelli di campo Sono necessari dati sulla geometria del compartimento e sulle dimensioni delle aperture La conoscenza delle propriet termiche delle pareti di confine del compartimento necessaria per stimare la dispersione del calore attraverso muri soffitto solai etc Inoltre deve essere fornita tra i dati di input anche la dimensione del focolaio iniziale 172 CAPITOLO 8 8 2 2 Modelli di campo modelli di campo forniscono la stima dell evoluzione del fuoco in uno spazio tridimensionale risolvendo il campo fluidodinamico che risulta dall incendio Questo approccio sviluppato a partire dalle equazioni di conservazione che governano il campo della massa dell energia della quantita di moto e dalle equazioni necessarie a descrivere il fenomeno reazioni chimiche di combustione
52. la sicurezza nelle lunghe gallerie ferroviarie che sfociato nell emissione delle Linee guida per il miglioramento della sicurezza nelle gallerie ferroviarie sviluppato in collaborazione con il Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco per gallerie superiori ai 5 km In questo documento sono contenute le linee guida per l individuazione di idonee misure di sicurezza da osservarsi in fase progettuale e gestionale preliminari alla costruzione di nuove infrastrutture e per l adeguamento di quelle esistenti dirette a salvaguardare l incolumit delle persone dai rischi di incidenti all interno di gallerie ferroviarie ed in particolare dagli incendi Il campo di validit di queste linee guida riguarda le gallerie aventi lunghezza superiore a 5 km e inferiore a 20 km Le sezioni trattate in questo documento riguardano l accessibilit esterna l accessibilit interna i piani di emergenza mentre per le nuove gallerie stato introdotto un ulteriore punto nel quale sono stati definiti anche alcuni parametri progettuali Attualmente tale regolamento in fase di aggiornamento alla luce della nuova normativa di settore e in particolare del Decreto Ministeriale 28 10 2005 di cui si dir pi avanti 4 7 1 Il miglioramento della sicurezza per le gallerie esistenti Per quanto riguarda l accessibilit esterna l obiettivo quello di realizzare le condizioni 90 CAPITOLO 4 che permettano alle squadre di soccorso di raggiung
53. le seguenti e cercare Ulteriori informazioni e cercare altre persone e cercare di avvisare altre persone e tentare l estinzione dell incendio e iniziare l esodo e proseguire la propria attivit La documentazione di eventi avvenuti nel passato dimostra che queste azioni possono ritardare l inizio del movimento verso un luogo sicuro e l esame di questi dati deve essere particolarmente attento poich i tempi di esodo registrati nella realt devono essere valutati alla luce delle specifiche caratteristiche delle persone presenti Un ulteriore elemento da valutare quello relativo alle persone che si trovano solitarie in un ambiente La presenza di altre persone di solito ha un effetto di inibizione sull avvio dell esodo quando gli indizi sono incerti anche se aumenta le possibilit di essere avvertito da un allarme Al contrario una persona sola risponder pi velocemente ad indizi incerti La familiarit con i percorsi gioca un ruolo importante nella strategia di sicurezza Chi bene informato di solito conosce tutte le vie di esodo e pu velocemente localizzare quella pi vicina AI contrario chi non possiede una adeguata informazione tender in genere ad utilizzare i percorsi di sicurezza soltanto dopo aver verificato limpraticabilita di altri percorsi istintivamente pi familiari Il tempo di pre movimento sar influenzato dal tipo di attivit che le persone stanno svolgendo Lavorare guardare un film
54. nel primo caso di comunicazione allarme nel secondo caso Il tempo di rilevazione pari all intervallo temporale intercorrente tra l inizio della combustione ed il raggiungimento di un valore di soglia prestabilito per l agente assunto quale rilevatore dell incendio fumo calore fiamme combinazioni dei precedenti Nel caso di assenza di sistemi automatici la precedente definizione continua a valere con la precisazione che in tal caso non si ha un valore di soglia da raggiungere ma un tempo legato all insorgenza dei primi prodromi d incendio nelle persone presenti all interno del sistema galleria sia viaggiatori che personale di bordo Questa seconda accezione di significato permette comunque di evidenziare che affinch siano avvertiti gli occupanti del convoglio ferroviario della presenza di incendio non 240 CAPITOLO 11 sufficiente il solo sistema di rilevazione incendio ma risulta indispensabile la presenza del sistema di comunicazione allarme Il tempo di comunicazione pari all intervallo temporale intercorrente tra l avvenuta rilevazione dell incendio e l esplicito avvertimento delle persone di essere esposte al flusso del pericolo da incendio Nel caso di assenza di sistemi automatici la precedente definizione ancora una volta continua a valere con la precisazione che in tal caso la diffusione dell allarme dipender dalla comunicazione verbale tra i soggetti esposti Tenuto conto che l interv
55. o dormire comportano necessariamente dei tempi di reazione molto differenti I fattori da considerare nell analisi delle caratteristiche di comportamento di ogni individuo riguardano aspetti come il genere l et le capacit fisiche e sensoriali 164 CAPITOLO 7 l informazione e l esperienza posseduta il ruolo sociale e l impegno verso la propria attivit L importanza delle caratteristiche relativa alla particolare valutazione che deve essere svolta Tali aspetti possono quindi essere riferiti al solo gruppo che risulta essere pi critico ai fini della valutazione Nella Tabella 7 1 sono indicate alcune tra le principali caratteristiche degli occupanti che hanno rilevanza ai fini della velocit di esodo CARATTERISTICHE DELLE PERSONE DESCRIZIONE Numero delle persone e densit Il numero massimo ammesso in ogni ambiente spesso indicato dalle norme o dalle caratteristiche dell ambiente stesso Pu essere opportuno in certi casi prevedere numeri e densit superiori a tali valori Da soli o con altri L essere con altri inibisce l avvio di azioni particolari quando gli indizi sono incerti ma garantisce una migliore comunicazione Affiliazione sociale Insieme al punto precedente questo aspetto pu essere rilevante nella determinazione del tempo di pre movimento dato che alcuni gruppi potrebbero tentare di ricomporsi prima di iniziare il movimento Familiarit con i percorsi L
56. partire dalla base della regione di combustione e se il diametro usato nella formula definito come diametro del cerchio equivalente all area Ac m orizzontale del focolaio non l area totale esposta al fuoco 43 ba Se 3 2 Nello studio di McCaffrey 65 si pu trovare una differente versione della formula di Heskestad scritta in funzione dell HRR adimensionale Q sempre in ambiente aria a gt A 71 3 7 Q 102 3 3 D McCaffrey pose inoltre l attenzione sul fatto che estremamente difficile identificare l altezza libera media di una fiamma Un ulteriore relazione per il calcolo dell altezza libera di una fiamma basata sull HRR adimensionale Q stata sviluppata da Zucowsky 53 ca 2 3 h 3 3 Q 3 4 per 1 lt Q lt 40 con 0 o 3 5 a p a dove Ta K la temperatura ambiente Q HRR totale del fuoco KW g 9 806 m s l accelerazione di gravit cp 1 009 kJ Kg K1 il calore specifico a pressione costante dell aria e pa la densit dell aria a 20 C 1 225 Kg m Altre relazioni sono state introdotte da McCaffrey e Babrauskas Gli incendi che avvengono in galleria sono da considerarsi ovviamente come incendi 58 CAPITOLO 3 confinati in cui l influenza del soffitto e dei muri un fatto sostanziale Babrauskas studiando le fiamme di un incendio confinato superiormente ha cercato di stimare la lunghezza della fiamma comparando l
57. percorso pedonale dovr avere una larghezza netta di 120 cm Al fine di rendere possibile l impiego dei mezzi di soccorso all interno delle finestre andr prevista una camera di manovra posta in adiacenza allo sbocco della finestra sulla galleria con una dimensione in pianta di 15 m x 15 m Inoltre per 94 CAPITOLO 4 evitare l accesso di persone non autorizzate le finestre devono essere protette da sistemi di chiusura apribili dall interno per mezzo di maniglioni antipanico e dall esterno per mezzo di apposite chiavi che saranno messe a disposizione delle autorit competenti per le operazioni di soccorso e del personale FS addetto alla manutenzione In relazione al piano di emergenza vale quanto detto al paragrafo precedente per il miglioramento della sicurezza nelle gallerie esistenti 4 8 NORMATIVA ITALIANA SULLE GALLERIE FERROVIARIE Per quanto riguarda la normativa italiana sulle gallerie ferroviarie ritroviamo e Decreto Ministeriale del 14 settembre 2005 Norme tecniche per le costruzioni e Decreto Ministeriale del 28 ottobre 2005 Sicurezza nelle gallerie ferroviarie 4 8 1 Decreto Ministeriale del 14 settembre 2005 Il Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti in accordo con il Ministro dell Interno e con il Capo del Dipartimento della Protezione Civile ha emanato il Decreto 14 settembre 2005 le cui norme disciplinano la progettazione l esecuzione e il collaudo delle costruzioni al fine di garantire prestabilit
58. probabilita per la familiarita di un uscita e FDS EVAC ne fara una trattazione casuale La visibilit di un uscita per ogni agente determinata prendendo in considerazione l effetto di intasamento del fumo e gli ostacoli Il possibile effetto intasamento di altri agenti non considerato nella attuale versione del programma L esistenza di condizioni di disturbo a causa dell incendio valutata sulla parte visibile del percorso di instradamento all uscita Per condizioni di disturbo si intendono quelle condizioni che disturbano l evacuante come la temperatura o il fumo ma che non sono letali Se ci sono condizioni letali su un percorso d uscita l uscita non ha preferenza L algoritmo di selezione delle uscite consiste cos di due fasi prima le uscite sono classificate in gruppi di preferenza secondo la Tabella 9 2 e successivamente viene scelta tra le uscite preferite quella che minimizza il tempo di evacuazione Scale di SURE Re Presenza di condizioni di Preferenza MORE Familiare disturbo 1 si si no 2 no si no 3 si no no 4 si si si 5 no si si 6 si no si No preferenza no no no No preferenza no no si Tabella 9 2 Ordine di preferenza dell algoritmo di selezione delle uscite di EVAC Le ultime due righe della Tabella 9 2 non hanno preferenza perch un evacuante non pu essere a conoscenza di un uscita poco familiare ed invisibile Secondo la letteratura socio psic
59. quegli uomini di malasorte pu essere opportunamente comparata a quella che si avrebbe oggi nell incendio completo di un moderno vagone passeggeri Fra gli altri incidenti seri vale la pena di menzionare l incendio della metropolitana di Le gallerie ferroviarie in esercizio 133 Baku nel 1995 che ha contato 289 decessi e l incendio sulla funicolare di Kitzsteinhorn in Austria nel 2000 che ha contato 155 morti Entrambi i tunnel scenario di questi due gravi incidenti erano stati costruiti con una sezione trasversale molto piccola circa 10 m per Kitzsteinhorn e circa 28 m per la metro di Baku e questa loro comune caratteristica sembra essere stata la causa principale della gravit delle conseguenze perch alla maggior parte delle persone decedute non stato possibile abbandonare il proprio convoglio In parte questo fu causato da problemi con l apertura delle porte ma in ogni caso troppo poco tempo intercorse tra l innesco dell incendio ed il suo sviluppo verso condizioni estreme Una sezione trasversale pi estesa avrebbe potuto fornire un tempo pi adeguato per l evacuazione e per gli interventi di soccorso prima che il calore ed il fumo divenissero insostenibili Un altro incidente serio accadde nel 1972 nel tunnel di Hokuriku 13 9 km a doppio binario con l incendio del vagone ristorante di un treno serale Il treno fu fermato a meta strada nel tunnel per disconnettere il carro incendiato e proseguire con la procedu
60. ricompilato in ambiente linux a 64bit che mettendo a punto una complessa serie di script per l inizializzazione il recupero e la gestione dei dati di input e output di ogni simulazione Sfruttando pienamente le potenzialit del calcolo parallelo MPI Multiple Parallel Processing della grid e di FDS si arrivato ad utilizzare fino a pi di 500 cpu core contemporaneamente riducendo i tempi di calcolo delle 58 simulazioni a poco pi di un mese consecutivo di elaborazioni Inoltre oltre alla drastica riduzione dei tempi di calcolo l utilizzo della grid ha permesso di aggirare i problemi connessi all allocazione della memoria virtuale 2 Il termine Griglia Computazionale dall inglese Grid o Grid computing sta ad indicare un paradigma del calcolo distribuito di recente introduzione costituito da un infrastruttura altamente decentralizzata e di natura variegata in grado di consentire ad un vasto numero di utenti l utilizzo di risorse prevalentemente CPU e storage provenienti da un numero indistinto di calcolatori anche e soprattutto di potenza non particolarmente elevata interconnessi da una rete 21 In linea di massima FDS necessita di allocare circa 1 GB di memoria RAM per ogni milione di celle di calcolo per cui a circa 17 milioni di celle dovrebbero corrispondere almeno 17 GB di RAM e sarebbero inevitabilmente necessarie macchine a 64 bit Le attuali versioni commerciali di qualsivoglia sistema opera
61. riepilogativi dell effetto di tali variazioni sulla temperatura massima nella zona del fuoco controllo locale e sui valori del FED di un ipotetico individuo immobile posto a circa 450 m dal fuoco controllo a distanza 200 CAPITOLO 10 Andamento Temperatura Tempo HRR Runehamar Test T2 i m Temperatura um HRR 1 r 1600 157 r 160 i 1400 F 140 A i 1250 A l 1200 120 4 i i 5 1000 f 100 E z 3 i 800 Leo g gi 1g AI i Ti i 600 60 1 i 40 40 i I 200 20 i 0 T T 0 i 0 200 400 600 800 1000 1200 D Tempo s H Figura 10 4 Andamento reale dei picchi di temperatura nella zona del fuoco e riproduzione lineare a tratti dell andamento del HRR per il test Runehamar T2 nei primi 20 minuti In parallelo a queste simulazioni ne sono state effettuate delle altre che hanno permesso di osservare l interpretazione che esegue il software dell interazione tra il flusso d aria longitudinale ed i prodotti della combustione al variare della velocit di tale flusso ovvero al variare della velocit di ventilazione longitudinale Runehamar Test T2 CO max 2430 ppm CO max 9 20 HCN max 218 ppm O2 min 8 6 T max 97 C Tabella 10 1 Valori di picco per CO CO2 HCN e T e valori minimi per O2 nel Runehamar Test T2 Tutti i valori cor
62. rischio per una galleria generica sulla base dei risultati del modello deterministico applicato allo scenario di riferimento Analisi di Rischio Base L ARB si sviluppa rapportando i risultati del modello deterministico ottenuti per lo scenario di riferimento alla galleria oggetto dell analisi L ARB si applica a tutte le gallerie ferroviarie Sensibilit dei parametri di rischio rispetto ai parametri specifici di progetto La salvabilita dei passeggeri che si ipotizza effettuino l esodo attraverso i marciapiedi dipende e dalle concentrazioni dei prodotti della combustione e dalla temperatura ed irraggiamento termico alla quale sono esposti durante l esodo e dai tempi di esposizione Tali parametri di rischio dipendono sostanzialmente dalla configurazione geometrica della galleria Gli elementi caratteristici che incidono in maniera significativa sul rischio termico e chimico sono i seguenti e sezione della galleria Sg incide principalmente sulle concentrazioni dei prodotti della combustione dipendendo da tale grandezza il volume all interno del quale i fumi si distribuiscono e interdistanza massima delle uscite pedonali Leff incide sui tempi di esodo e quindi sui tempi di esposizione alle concentrazioni dei prodotti della combustione ed agli effetti termici dell incendio e rappresenta la lunghezza efficace di una galleria dal punto di vista dell esodo dei passeggeri nel Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 121 ca
63. rispetto ad un valore limite costituente il parametro di riferimento FED fractional effective dose per il calcolo del tempo disponibile per l esodo Il calcolo delle dosi frazionali finalizzato a confrontare per ogni parametro di rischio il valore ottenuto rappresentativo della dose frazionale inabilitante complessivamente assunta dal generico passeggero durante l esodo con il valore di soglia a seguito della normalizzazione rispetto al valore di soglia i valori ottenuti sono compresi tra 0 ed 1 Il valore 1 corrisponde al raggiungimento della condizione di impossibilit di autosoccorso Sintesi dei risultati del modello deterministico applicato allo scenario di riferimento Dai risultati dell applicazione del modello relativi alla galleria tipo indicata sono state ricavate dosi frazionali inabilitanti complessive rappresentative del rischio chimico e del 120 CAPITOLO 4 rischio termico e dose frazionale inabilitante complessiva relativa al rischio termico Fr 0 08 e dose frazionale inabilitante complessiva relativa al rischio da ipossia Fo 0 006 e dose frazionale inabilitante complessiva relativa al rischio chimico Fcn 0 05 valori sopra riportati mostrano che il rischio associato all esodo dei passeggeri da considerarsi accettabile in quanto i valori delle dosi frazionali inabilitanti sono tutti inferiori ai valori limite di accettabilit pari a 0 3 come indicato dalla stessa norma ISO Calcolo del
64. sarebbe troppo elevato e tutti i modelli hanno dei limiti di validit per cui anche se apparentemente la situazione risolvibile con tale approccio ed il grado di approssimazione compatibile con le esigenze del progetto possibile che non si riesca a soddisfare contemporaneamente ulteriori vincoli di natura geometrica termica fluidodinamica o altro inficiando il risultato della simulazione e rendendolo errato La consapevolezza di questi aspetti necessaria perch molto spesso i software non includono delle routine per la verifica del rispetto di tutti i vincoli ma gli algoritmi di calcolo forniscono comunque dei risultati Per questo indispensabile capire se questi risultati siano o meno corretti per gli scopi posti modelli computazionali 171 Distinguiamo le seguenti categorie di modelli e modelli a zone e modelli di campo e modelli post flashover e modelli multifunzionali 8 2 1 Modelli a zone Un modello a zone calcola le condizioni che si determinano nell ambiente dividendo ogni compartimento in due zone omogenee Una quella superiore dei fumi e gas caldi prodotti dalla combustione L altra la zona inferiore libera da fumo e pi fresca di quella superiore Il rapporto di altezza tra le due zone cambia con lo sviluppo dell incendio modelli a zone stimano in funzione del tempo e le temperature medie dello strato inferiore e superiore e la posizione dell interfaccia tra le zone e
65. sensibili assunto quale indicatore assoluto di danno globale per il sistema galleria consente una precisa caratterizzazione quantitativa della magnitudo delle conseguenze di ogni scenario ma soprattutto il confronto e la gerarchizzazione dell intera classe di scenari secondo una precisa scala di danno in cui la differenza di posizione occupata risulta unicamente imputabile all efficacia delle misure di sicurezza presenti Nella Tabella 11 5 vengono riportati in ordine progressivo di numerazione per ciascuno degli scenari incidentali rilevanti di progetto il numero di vittime Nj ed il relativo indicatore assoluto di danno globale per il sistema galleria IG adimensionale ottenuto dalla normalizzazione di N rispetto al numero totale di passeggeri Npass Procedendo con una analisi statistica dei risultati ottenuti tutti derivanti da rami tra di loro incompatibili di alberi degli eventi rappresentanti scenari incidentali mutuamente disgiunti possibile ottenere su un piano F N la curva della frequenza complementare o retrocumulata la cui area sottesa rappresenta una quantit proporzionale al valore atteso del danno ossia il rischio individuale per il complesso dei 58 distinti sistemi galleria simulati E necessario evidenziare che non essendo la classe di simulazioni omogeneamente riferibile ad un unico sistema galleria reale o ideale che sia perde di significato il confronto con le soglie di non accettabilit accettabilit con
66. si basa sulle elaborazioni di un simulatore che descrive l esodo all interno della galleria fino al raggiungimento dell uscita della galleria stessa e sulla base del quale possibile caratterizzare la distribuzione del danno relativamente ad un convoglio prototipo L utilizzo di strumenti informatici e di scenari di progetto opportunamente costruiti permettono cos di effettuare con un errore del tutto accettabile e con opportuni coefficienti di sicurezza cautelativi una ricostruzione virtuale dello scenario preso a riferimento e di trarre da esso la validit dei requisiti di sicurezza Lo studio di questa tesi si pone pertanto l obiettivo di indagare sugli strumenti che permettono di produrre l Analisi di Rischio evidenziandone i limiti e le approssimazioni al fine di possedere completamente la metodologia per la valutazione del danno al ricettore uomo nel caso d incendio in galleria ferroviaria Si passer cos dallo studio generale del fuoco e dei prodotti della combustione alla identificazione dei limiti relativi alla sua modellazione matematica evolvendo ancora questo percorso con lo studio delle dinamiche proprie degli incendi interni ai tunnel nonch delle esperienze che hanno permesso di validare le teorie primitive e derivare quelle attuali Introduzione 13 Lo studio dei casi reali d incendio permettera poi di osservare e definire le cause principali dei decessi causati dagli incendi in galleria fornendo un
67. si distribuisce in tutta l acqua corporea e raggiunge le cellule di tutti gli organi dove impedisce l utilizzo dell ossigeno anossia citotossica provocando un blocco della produzione energetica e quindi la morte cellulare Nell intossicazione da cianuro si ha un iniziale aumento della frequenza respiratoria con fame d aria presumibilmente legata ad una stimolazione dei chemorecettori sensibili alla richiesta di ossigeno che causa l aumento dell inalazione dei tossici presenti in atmosfera provocando un effetto che si auto esalta In ogni caso la morte del soggetto avviene di norma per arresto respiratorio di origine centrale L acido cianidrico non segue la regola di Haber e a parit di dose accumulata l effetto tossico dipende fortemente dalla concentrazione del gas inalato Brevi esposizioni ad alte concentrazioni di HCN sono maggiormente suscettibili di gravi danni rispetto ad esposizioni a minori concentrazioni per un tempo pi lungo In particolare stato rilevato che per una concentrazione di HCN pari a 100 ppm l incapacitazione interviene in circa 20 minuti dose eguale a 2000 ppm x min mentre per una concentrazione di 200 ppm l incapacitazione interviene solo dopo 2 minuti dose eguale a 400 ppm x min Di norma gli algoritmi sopra riportati si utilizzano prevalentemente per calcolare il tempo durante il quale il soggetto ha continuato a respirare a partire dall inizio della combustione ma la concent
68. sono concordi nell affermare che le situazioni di panico soltanto raramente hanno un impatto sulle condizioni di evacuazione da una situazione d incendio Solitamente la scarsit di informazione che alimenta comportamenti errati non il panico Il comportamento umano nell incendio 167 7 5 1 Le famiglie e la familiarit dei percorsi Quando si cerca di modellare il comportamento della gente opportuno tenerne in considerazione il contesto sociale Anche quando il pericolo della morte concreto la gente tende a comportarsi come un gruppo per affrontare compatta le difficolt Il comportamento di aggregazione nei confronti di un incendio un fatto evidenziato da diversi autori Una folla costituita da gente che non interagisce tra loro un assunzione assolutamente irrealistica anche se sono tanti i modelli che la calcolano cos Pan dice la gente che arriva insieme ad una via d uscita tende a muoversi in concerto l uno con l altro orienta le proprie azioni allo stesso modo e si allontana insieme Questo equivale a dire che le azioni eseguite da due membri dello stesso gruppo non sono indipendenti tra loro Pan afferma altres che questo tipo di aggregazione comporta che 1 il flusso di uscita pi fluido in quelle geometrie nelle quali i gruppi possono muoversi congiuntamente piuttosto che allontanarsi o disporsi in fila 2 un gruppo tende a ricomporsi prima di uscire 3 i gruppi che sono gerarchicamen
69. tubazioni di alimentazione dei rubinetti idranti Il diametro nominale della condotta primaria non dovr mai essere inferiore a tre pollici La condotta primaria collega le due vasche poste agli imbocchi Sia la condotta primaria che le tubazioni di alimentazione degli idranti dovranno essere realizzate con tubazioni in acciaio zincato con estremit lisce rispondenti alle norme UNI 6363 I rubinetti idranti UNI 45 devono essere contenuti in cassette antincendio in lamiera poste ad un altezza minima di 70 cm dal piano di camminamento o in nicchie ricavate nella muratura e chiusi con sportelli in alluminio e vetro Gli accessori e valvolame dovranno essere idonei a sopportare le pressioni che si vengono a generare protetti o resistenti al fuoco 4 5 2 Impianto elettrico e di illuminazione L impianto di alimentazione deve garantire il corretto funzionamento degli impianti di Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 81 illuminazione delle vie d esodo all interno della galleria e dei piazzali esterni posti agli imbocchi dell impianto di alimentazione delle prese all interno della galleria e dei piazzali esterni nonch dell impianto di diffusione sonora telefonico di radiopropagazione e idrico Nel caso di gallerie dotate di finestre intermedie gallerie laterali che mettono in comunicazione un punto intermedio della galleria ferroviaria con l esterno solitamente attrezzate in modo tale da poter essere utilizzate sia per il socco
70. v Vi a gt ce ee 4 ai gt fo fo gt x i 9 2 T ja w k dove la prima somma descrive le interazioni evacuante evacuante la sommatoria in w descrive le interazioni evacuante muri e l ultimo termine pu essere usato per altre interazioni evacuante ambiente come ad esempio le forze di repulsione tra esso ed il fuoco Il primo termine di destra indica invece una sorta d inerzia che ogni agente esercita su stesso per seguire il percorso preferito cercando di mantenere la propria velocit r Sosia sociali lt poeclall iw ij ji gt Figura 9 1 Il concetto di forze sociali in EVAC Una descrizione pi dettagliata dei singoli termini pu trovarsi nel manuale tecnico FDS EVAC 74 Ogni agente individua il proprio percorso verso l uscita in funzione del campo di flusso che avrebbe un fluido virtuale bidimensionale e incomprimibile per il campo di potenziale generato dalle medesime condizioni al contorno Il risolutore di flusso FDS utilizzato da EVAC per calcolare un approssimazione di questo campo di moto attribuendo al fluido virtuale elevata viscosit e ridotta velocit in modo da non avere vortici nella soluzione Secondo il modello proposto da Langston gli evacuanti sono modellati sulla combinazione di tre cerchi elastici solidali che si muovono su un piano bi dimensionale Questo aspetto rappresenta l evoluzione del primitivo modello ad un solo cerchio tre Approfondimenti
71. valore dell unica incognita presente ossia il termine k che introdotto infine nell espressione 11 3 utilizzata dal software EVAC per descrivere l effetto del fumo sull esodo delle persone esposte in termini di variazione della velocit di evacuazione da vo velocit base o indisturbata a v velocit condizionata dal fumo si ottiene in termini Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 239 equivalenti di velocit di esodo l effetto della variazione della variabile di funzionamento del sistema di illuminazione di emergenza v Vo f Vo 1 0 0807 k 11 3 Si riportano Tabella 11 4 i diversi fattori di riduzione f della velocit base vo nei diversi sistemi galleria simulati e per le diverse condizioni impiantistiche Fattore riduttivo della velocit di esodo f Illuminamento E lux larghezza marciapiede m 5 3 1 0 50 0 83 0 79 0 71 0 90 0 84 0 81 0 75 1 20 0 86 0 83 0 77 1 80 0 88 0 86 0 82 Tabella 11 4 Fattori di riduzione della velocit di esodo in funzione del valore di illuminamento sistemi di rilevazione incendio e di comunicazione allarme rappresentano ai sensi del DM 28 1072005 dei requisiti minimi di sicurezza Il sistema di rilevazione incendio ed il sistema di comunicazione allarme comunque realizzati e messi in atto hanno come variabile di funzionamento globalmente rappresentativa il tempo di rilevazione incendio
72. velocit di ventilazione longitudinale e 68 CAPITOLO 3 lunghezza di fiamma sta nel fatto che l incremento di velocit comporta un aumento di entrainment il quale a sua volta ricambiando una percentuale maggiore di aria fredda comporta una riduzione percentuale della massa calda e dunque della lunghezza di fiamma 3 7 2 Influenza della ventilazione sulla magnitudo Che la ventilazione abbia un effetto sul valore di HRR e sulla velocit di crescita di un incendio stato mostrato dagli studi di diversi ricercatori sulla base dei risultati ricavati da un gran numero di test Carvel et al 60 hanno usato un metodo sistematico con un approccio di tipo Bayesiano per stimare l effetto della ventilazione sullo sviluppo del fuoco e sull HRR dell incendio in un tunnel a singola canna Nonostante l approccio usato da Carvel sia particolarmente interessante vista la sua abilit a produrre stime di probabilit partendo da ridotti pacchetti di informazione pu realizzarsi difficile in molti casi eseguire confronti tra test diversi La conclusione cui pu giungersi in questa sede che la geometria del combustibile il fattore pi importante se tale geometria varia anche l effetto della ventilazione sul HRR pu variare Ad esempio i risultati di test condotti su HGV portano alla conclusione che all aumentare della velocit di ventilazione longitudinale corrisponde un aumento anche sostanziale della magnitu
73. viene affidata all illuminazione delle vie d esodo e all illuminazione di emergenza In caso di incendio il fumo tende a stratificarsi dall alto verso il basso quindi verr realizzata una linea d illuminazione delle vie di esodo posta ad un altezza non superiore ai 2 m e tale da determinare un illuminamento di 5 lux a 100 cm di altezza dal piano di calpestio della via d esodo All interno delle nicchie e dei nicchioni inoltre dovranno trovarsi delle lampade portatili utilizzabili L illuminazione di emergenza comprende sia i dispositivi fissi che avranno particolari caratteristiche per posizionamento e intensit che una serie di dispositivi portatili Le misure minime previste da adottare riguardano le vie d esodo e i cartelli segnalatori Per quanto riguarda le vie d esodo queste saranno costituite dagli stradelli gi esistenti per la manutenzione la cui larghezza risulta mediamente di 50 cm Il camminamento dovr essere realizzato in calcestruzzo gettato in opera e dovr essere antiscivolo Al fine di agevolare l evacuazione delle persone andranno posti di norma almeno ogni 100 m una serie di cartelli segnalatori riflettenti e luminescenti che indichino la distanza ed il verso delle uscite pi vicine l ubicazione degli impianti telefonici e degli attacchi idrici Le comunicazioni ordinarie e di emergenza prevedono i sistemi di informazione dei viaggiatori e i sistemi di comunicazione di servizio siste
74. virtuale associata al livello di rischio caratteristico di una galleria in corrispondenza del medesimo valore di probabilit dell evento iniziatore associato alla galleria specifica Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 117 4 11 8 ANNESSO D Descrizione del modello deterministico di riferimento Descrizione generale dello scenario Si ipotizza lincendio di una carrozza di un treno passeggeri fermo in galleria in posizione centrale rispetto agli imbocchi La sezione della galleria del tipo a singola canna e doppio binario di superficie pari a 80 m la lunghezza della galleria pari a 4 km Si valuta l andamento nel tempo all interno della galleria delle grandezze rappresentative del rischio per le persone dovuto all incendio e distribuzione delle concentrazioni di fumi e gas tossici prodotti dall incendio CO HCN HCl CO2 e delle altre specie chimiche significative ai fini del rischio difetto di O2 particolato all interno della galleria e loro andamento nel tempo e distribuzione delle temperature all interno della galleria e loro andamento nel tempo in particolare lungo i percorsi di esodo e distribuzione dell irraggiamento termico all interno della galleria e suo andamento nel tempo Determinazione della curva di rilascio della potenza termica Al fine di valutare la curva di rilascio pi appropriata stato studiato l incendio di una carrozza passeggeri con innesco ipotizzato su una p
75. 1 3387 Fire Safety Engineering Tuttavia la Fire Safety Engineering una disciplina recente soltanto in parte La diffusione e lo studio delle teorie che permettono di indagare sulle caratteristiche di un fuoco un fatto che ha cominciato ad avere sviluppo intorno agli anni 70 Da quegli anni ad oggi numerosissimi sono stati gli esperimenti che hanno permesso di costruire e validare le teorie attuali Ci nonostante il fuoco resta ancora un fenomeno codificato solo parzialmente data la natura molecolare della sue caratteristiche derivanti in prevalenza da azioni di natura chimica e dunque difficili da prevedere a livello macroscopico Tra i diversi aspetti che possono essere messi in luce uno di quelli che emerge in modo pi rilevante riguarda l importanza di definire in modo oggettivo lo scenario di riferimento cio il contesto nel quale la combustione si manifesta Senza una definizione precisa dello scenario che deve avvenire necessariamente caso per caso non ha senso parlare di applicazione dell ingegneria alla soluzione di problemi di progettazione o verifica della sicurezza 2 2 DESCRIZIONE GENERALE DELLA COMBUSTIONE E DEI SUOI PRODOTTI Prima di affrontare le complesse problematiche connesse all evoluzione di un incendio opportuno convenire su alcuni concetti basilari la cui corretta comprensione risulta indispensabile per l inquadramento complessivo dei vari approcci Si intende per incendio o combustione una
76. 10 ma che il percorso massimo osservato in tale situazione non supera i 10 m La velocit di esodo in tale situazione valutabile tra 0 2 m s e 0 4 m s Figura 6 1 152 CAPITOLO 6 1 0 velocita m s 2 a bad n 0 26 IT 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 coefficiente di estinzione 1 m Figura 6 1 Rapporto tra velocit di esodo e densit del fumo 6 4 EFFETTI DEL CALORE SUL CORPO UMANO Secondo il documento ISO TS 13571 2002 69 gli effetti letali dell esposizione al calore per il corpo umano possono essere considerati con riferimento a tre aspetti e ipertermia e ustioni cutanee e ustioni del tratto respiratorio Per valutare l effetto del calore sul corpo umano ai fini della sicurezza e della determinazione delle condizioni di sostenibilit in un ambiente interessato dall incendio sufficiente valutare i primi due in riferimento alla soglie oltre le quali rispettivamente le ustioni provocano dolore e l ipertermia provoca deterioramenti mentali pericolosi per il proseguo dell evacuazione Le fonti di calore pi importanti all interno di uno scenario d incendio sono fornite dal flusso di calore radiante delle fiamme e o delle superfici irradiate che a loro volta riflettono ed emettono parte di questa energia e dal flusso di calore convettivo proveniente dai gas combusti E stato mostrato che gli effetti del flusso radiante hanno importanza rilevante solo per Effetti dell incendio sulla vit
77. 2 Ps coso 0 A TEE pi a RS 3 22 d 2 AT max n 2 Bo O Bs lt 250 K 0 33 3 00 0 71 0 54 0 63 250 550 K 0 00 3 70 0 67 0 46 0 66 550 K 0 50 3 50 0 59 0 52 0 57 Tabella 3 7 Coefficienti per il calcolo della lunghezza L e dell angolo 6 nella nuova formulazione di Kurioka del 2005 3 6 IL FENOMENO DEL BACKLAYERING Anche quando esiste un consistente flusso d aria longitudinale all interno del tunnel i prodotti della combustione possono muoversi verso l esterno in entrambe le direzioni In altre parole sotto certe condizioni geometriche e termodinamiche la combustione pu generare flussi di fumo che si muovono in senso contrario al movimento prevalente dell aria Questo fenomeno noto come backlayering e rappresenta un importante aspetto degli incendi nei tunnel poich pu essere d impatto per la sicurezza degli occupanti esso si manifesta quando la velocit dell aria si trova al di sotto di un valore critico Thomas stato il primo a presentare una relazione per la velocit critica necessaria a prevenire il flusso di ritorno dei fumi prodotti da un fuoco all interno di un tunnel Effettuando una comparazione tra velocit e galleggiamento egli propose la seguente equazione de u k E 3 23 C T Pa A dove T K la temperatura dello strato di fumo smoke layer Hi m l altezza del tunnel A m l area
78. 2 3 La curva di incendio da idrocarburi La curva da idrocarburi perfettamente applicabile nel caso si vogliano considerare gli effetti di un piccolo incendio di benzina o analogo combustibile liquido come ad esempio 5 La curva standard italiana rispetto alla curva cellulosica prevede temperature maggiori in valore assoluto ed un legame temperatura tempo pi critico per la prova dei materiali Il suo andamento stato definito dalla Circolare n 91 del 14 settembre 1961 emanata dal Ministero dell Interno Direzione Generale dei Servizi Antincendi Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 49 l incendio del serbatoio di un automobile di una cisterna di petrolio di un piccolo deposito di materiale chimico combustibile etc Analogamente alla ISO 834 la curva da idrocarburi totalmente diversa da quella di un incendio reale ma il suo utilizzo permette di agire in condizioni standard e di operare scelte con un certo margine di sicurezza 1400 1300 1350 dipendenza della curva dagli obiettivi di progetto 1200 CLELIA fey 1200 1068 1078 1080 ty S 1080 1000 1014 t EACH See KAA Le SA 800 mote 5 o A z oa 3 Ki 5 600 a E e Curva RABTIZTV Curva RWS 490 Curva degli Idrocarburi 200 0 35 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 140 Tempo min Figura 3 1 Confronto tra varie curve d incendio 3 2 4 La curva RWS o UNI 11076 La curva
79. 3 5 mergenza Treno Sistema di Rilevazione Incendio e tempo di rilevazione s 240 480 600 Comunicazione Allarme Tabella 11 3 Misure di sicurezza e loro variabili di funzionamento valori adottati per l interdistanza tra uscite accessi consecutivi derivano anch essi dalle prescrizioni imposte dal D M 28 10 2005 e finestre di accesso carrabili almeno ogni 4000 m in gallerie a singola canna 236 CAPITOLO 11 e finestre di accesso non carrabili almeno ogni 2000 m in gallerie a singola canna in alternativa al punto precedente e collegamenti trasversali tra le canne almeno ogni 500 m in gallerie a doppia canna Poich i precedenti sono requisiti minimi si sono voluti valutare due ulteriori valori di interdistanza pi cautelativi dei precedenti pari rispettivamente a 1000 m e 300 m Si precisa inoltre che le variabili di funzionamento delle misure di sicurezza marciapiede e sezione trasversale unitamente alla variabile interdistanza tra uscite accessi consecutivi nella sua particolare connotazione di lunghezza efficace assumono anche il significato di variabili di stato per l intero sistema galleria a cui appartengono in quanto n definiscono le principali caratteristiche costitutive di tipo strutturale Il campo di variabilit della larghezza delle porte di uscite accessi intermedi primaria responsabile della formazione di eventuali fenomeni di accodamento lungo i marciapiedi presenti in gall
80. 71 2002 69 Life threat of fires Guidance on the estimation of time available for escape using fire data per ogni parametro sia di rischio chimico concentrazioni di sostanze tossiche irritanti nonch dell ossigeno ai fini della valutazione dell ipossia sia di rischio termico temperature dei gas e dell aria valori di irraggiamento termico ai quali gli esodanti sono esposti in galleria parametri sopra citati sono rappresentativi delle condizioni di vivibilit all interno della galleria ed in particolare lungo i percorsi di esodo gli andamenti nel tempo dei valori dei parametri di rischio costituiscono la base dei dati utilizzata per l applicazione dei modelli empirici proposti nella norma ISO 13571 ed assunti come modelli matematici per la valutazione dei dati calcolati in base a questa simulazione di incendio L approccio utilizzato si basa sul calcolo del tempo disponibile per l esodo dei passeggeri attraverso un percorso interessato dalla diffusione dei prodotti dell incendio quali fumi e calore Gli effetti di cui le formule empiriche del modello proposto nel documento succitato tengono conto sono computati in base ai valori assunti dai parametri di rischio lungo la galleria ed al tempo di esposizione delle persone a ciascun elemento di rischio tali effetti sono funzione del prodotto delle concentrazioni di ciascun parametro di rischio CO CO HCI HCN etc pesato con il tempo di esposizione e normalizzato
81. 9 00 m nei casi di galleria a doppio binario arrivando a definire 17 817 600 celle nel solo dominio FDS con tempi di osservazione medi di circa 40 minuti Numeri di quest ordine di grandezza sono improponibili su comuni calcolatori a singolo o multi core anche di elevatissima potenza Considerando esclusivamente i tempi relativi alle 58 simulazioni finali ad oggi nel 2009 252 CAPITOLO 12 un personal computer single core di medie caratteristiche avrebbe impiegato circa 18 anni di calcolo consecutivi Si comprende facilmente come tale dato sia assolutamente improponibile e come la ricerca effettuata non avrebbe potuto concretizzarsi senza l ausilio di una infrastruttura di calcolo dedicata In altre parole il lavoro di questa tesi stato possibile esclusivamente attraverso l utilizzo della grid messa a disposizione dalla Virtual Organization COMETA Consorzio Multi Ente per la promozione e l adozione di Tecnologie di calcolo Avanzato nell ambito del progetto PI2S2 Progetto per l Implementazione e lo Sviluppo di una e Infrastruttura in Sicilia basata sul paradigma della GRID In particolare grazie all aiuto di alcuni ingegneri informatici dell organizzazione COMETA nonch grazie anche ad interventi diretti degli stessi sviluppatori FDS stato possibile realizzare una vera e propria implementazione degli algoritmi FDS EVAC sulla grid COMETA sia effettuando modifiche strutturali al codice FDS sorgente in FORTRAN
82. DS con riferimento ai test del 2003 condotti in Norvegia nel Runehamar Tunnel per i quali sono disponibili numerosi e dettagliati set di misurazioni Figura 10 4 Tabella 10 1 Figura 10 5 le 1600 m gt stazione di misurazione h 2 90 m HGV incendiato 10 20 m x 2 50 m 27 3 m i i i i i i i i N a _ e i i i i i i i i i i i 149 00 my feo m Sezione trasversale Figura 10 3 Schema geometrico del test Runehamar T2 Gli sfondi giallo e azzurro indicano i due tratti presi in considerazione nelle simulazioni discusse in questo capitolo Si pensato cio di ricostruire parte dell esperienza norvegese del Runehamar Tunnel realizzando il set up di una simulazione FDS di riferimento a partire dalle condizioni fisiche e geometriche di quei test Il percorso seguito per la definizione dei valori di input del modello deterministico di riferimento stato quello di studiare la variazione degli output FDS di un modello base al variare di alcuni parametri considerati input di prioritaria importanza quali e la dimensione della griglia di calcolo e la dimensione del pool fire ovvero il valore del parametro HRRPUA Heat Release Rate per Unit area e il valore del tasso di produzione di CO per la reazione di combustione scelta poliuretano Al variare di ognuno di questi aspetti sono state eseguite diverse simulazioni e sono stati eseguiti dei grafici
83. E 166 Le famiglie e la familiarit dei percorsi 167 L decisioni lo stress urla lalla Legale oa 167 Effetti di tipo sociale maggioranze e minoranze 168 I MODELLI COMPUTAZIONALI iin 169 INTRODUZIONE ALLA MODELLAZIONE NUMERICA 169 I MODELLI NUMERICI CFD ii 170 Modelli a zone dai e nate 171 Modelli di Campo 2 fagpastseiialiia ie oliena 172 Modelli post flashOver ee 173 Modelli MUItifunzionali ii 173 I MODELLI NUMERICI DI EVACUAZIONE iin 174 Caratteristiche generiche di un modello di evacuazione 174 APPROFONDIMENTI SUL CODICE FDS EVAC 177 DESCRIZIONE DEL MODELLO DI CAMPO in 177 DESCRIZIONE TECNICA DEL SOFTWARE i 178 Il problema delle superfici curvilinee o inclinate nr nsneeeee 179 LA COMBUSTIONE E IL TRASPORTO DI CALORE IN FDS 180 IL MODELLO DI EVACUAZIONE EVAC ii 182 L ALGORTIMO DI MOVIMENTO cccceecceseeeeeeeeeeeeeeeeneeseaeeeeeeeseaeeeseensenenseeeeeaes 183 Il processo di selezione delle uscite cece eeeeeeeeceeeeesee
84. EL DM 28 10 2005 Per la valutazione della sicurezza e dei requisiti di sicurezza delle gallerie ferroviarie di fondamentale importanza l allegato Il del Decreto del Ministero delle Infrastrutture del 28 10 2005 di cui si riporta uno stralcio semi integrale poich si ritiene che la comprensione dello stesso cos come dell allegato III che sar riportato in seguito fondamentale nel percorso che porta alle logiche del nuovo concetto prestazionale introdotto dalla norma stessa Nelle gallerie dei sistemi ferroviari il conseguimento degli obiettivi di sicurezza il risultato di una combinazione ottimale di requisiti di sicurezza applicati all infrastruttura al materiale rotabile ed alle misure organizzative ed operative che possono essere adottate Le gallerie vanno dunque considerate nell insieme delle strutture esistenti nell itinerario ferroviario e non come elemento a s stante L ottenimento dell adeguato livello di sicurezza pu essere meglio assicurato se tutti i soggetti interessati aventi chiare e definite responsabilit operatori ferroviari gestori dell infrastruttura enti deputati alle azioni di soccorso e lotta agli incendi etc sono coinvolti nell analisi degli aspetti relativi alla sicurezza delle gallerie partecipando inoltre alle esercitazioni secondo le modalit fissate dai piani di emergenza 100 CAPITOLO 4 In particolare auspicabile che in caso di incendio il treno possa essere arre
85. F e frequenza retrocumulata F Riportando le coppie di punti F N di Tabella 11 6 su un diagramma in cui in ascisse viene posto il numero di vittime normalizzato rispetto al numero di utenti esposti ed in ordinate la frequenza cumulata complementare si ottiene la curva retrocumulata a gradini diagrammata in Figura 11 11 Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 247 Rischio Individuale Grafico della frequenza retrocumulata di IG Indicatore di danno n di vittime normalizzato rispetto al numero di passeggeri del convoglio prototipo i i 1 i 1 1 1 1 i i i i i i i i 1 1 00 1 i 1 1 i i i i i i i 1 i 1 I 0 80 i 1 i amp 1s i E ji 15 i i i o 0 60 i 2 i f i i i 9 i i 3 1 0 40 iL ix 1 I 0 1I S va i 5 1 ig i 1 1 O 0 20 12 i i 0 00 i l 0 00 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 1 1 1 1 i i Figura 11 11 Grafico della frequenza retrocumulata per il numero di vittime normalizzato L area A sottesa dalla curva retrocumulata proporzionale al valore atteso del danno ovvero proporzionale al rischio individuale IR per il complesso dei 58 distinti sistemi galleria simulati data dall espressione seguente ASSE ry GN con N gt N 11 8 int pass pass i 1 Non stata effettuato un ulteriore approfondimento dei risultati ottenuti dall
86. IG per gli scenari rilevanti di progetto Ci nonostante con le precisazioni prima fatte risulta comunque utile calcolare la frequenza complementare o retrocumulata per avere una base di osservazione pi chiara 19 In statistica descrittiva la frequenza cumulata associata ad una modalit o ad una classe di modalit pari alla somma della sua frequenza assoluta e di quelle delle modalit che la precedono Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 245 rispetto alla gravit delle conseguenze ed al loro manifestarsi Si definisce frequenza cumulata F la somma delle frequenze fy degli eventi incidentali che hanno un numero di vittime Ni minore ad una soglia prefissata N per il valore di N N 1 Pesi con N lt N 11 4 i 1 Allora la frequenza cumulata complementare o retrocumulata F risulta semplicemente il complemento ad 1 della frequenza cumulata F ovvero la somma delle frequenze fx degli eventi incidentali che hanno un numero di vittime N maggiore o uguale ad una soglia prefissata N per il valore di N F 1 F 11 5 F Di con N gt N 11 6 dove m il massimo numero di fatalit ottenuto come risultato delle simulazioni La frequenza fy del generico evento incidentale con un numero di vittime N si calcola dal rapporto tra nn pari al numero di volte in cui nelle simulazioni si ottenuto il valore di N ed il numero totale delle simulazioni eff
87. NIST Fire safety of passenger trains Material evaluation cone calorimeter R D Peacock NIST Fire Safety of Passenger Trains Application of Fire Hazard Analysis Techniques Richard D Peacock NIST Fire Safety of Passenger Trains Evaluation of Fire Hazard Analysis Using Full Scale Passenger Rail Car Tests Richard D Peacock University of Canterbury Assessing the feasibility of reducing the grid resolution in FDS field modelling N M Petterson NIST Numerical Simulation of the Howard Street Tunnel Fire Baltimore Maryland July 2001 K B McGrattan A Hamins NRC National Research Council Canada Simulation of the dynamics of the fire for a section of the L H La Fontaine Tunnel A Bounagui A Kashef N Benichou Le gallerie ferroviarie in esercizio 123 CAPITOLO 5 LE GALLERIE FERROVIARIE IN ESERCIZIO 5 1 LE GALLERIE FERROVIARIE PIU LUNGHE DEL MONDO Come accennato in precedenza ogni lunga galleria ferroviaria deve essere considerata a pieno titolo come una grande opera dell ingegneria e dunque come l espressione del risultato congiunto dei tre fattori della funzionalit della sicurezza e della fattibilit La combinazione di questi tre macro elementi non pu che realizzarsi caso per caso in funzione del sistema complessivo all interno del quale essa stessa si sviluppa In altre parole ogni grande opera segue logiche proprie spesso sviluppate in relazione prioritaria a se stessa Appa
88. R e per caratteristiche al contorno Infatti un caso d incendio in galleria presenta in genere valori di HRR notevolmente pi elevati di quelli riprodotti nel corso degli esperimenti che hanno permesso di derivare le relazioni empiriche studiate al capitolo 3 In Figura 10 2 sono riportati i risultati forniti dalle relazioni empiriche relativamente ad un ipotetico caso di incendio in galleria avente le seguenti caratteristiche per i valori delle altre grandezze pu farsi riferimento ai capitoli 2 e 3 e sezione rettangolare larga 9 00 m e alta 6 00 m e pool fire di quadrato di 4 00 m posto centralmente alla sezione a quota zero e HRR pari a 10MW e vento longitudinale di 3 m s 198 CAPITOLO 10 Osservando la Figura 10 2 appare evidente l elevata dispersione dei valori di temperatura forniti dalle varie correlazioni nella zona centrale del fuoco nonch l elevata differenza tra i valori di Kurioka 200 C ed i valori delle altre correlazioni 400 650 C attribuibile fondamentalmente all incidenza della ventilazione longitudinale sullo sviluppo dei fumi le due formule di Kurioka essendo infatti le uniche a considerare come parametro il valore della velocit di ventilazione longitudinale forniscono valori di temperatura decisamente inferiori a quelli delle altre correlazioni ed appaiono cos come le uniche a cui fare riferimento in quelle situazioni in cui la presenza della ventilazione sostanziale Variazione
89. RWS adottata in Italia con la norma UNI 11076 Modalit di prova per la valutazione del comportamento di protettivi applicati a soffitti di opere sotterranee in condizioni di incendio pubblicata nel dicembre 2003 universalmente riconosciuta come una delle curve pi rappresentative all interno dei tunnel Essa rappresentativa dell incendio di un autocisterna carica di petrolio cui pu attribuirsi un HRR di picco pari a circa 300 MW Questa curva basata sui risultati di alcuni test eseguiti in Olanda su una galleria a 50 CAPITOLO 3 scala ridotta lunga 8 00 m e avente sezione rettangolare di 2 00 x 2 00 m con pozze di petrolio come sorgenti di fuoco e con temperature dei gas individuate tra 900 C e 1360 C Quasi tutti i paesi che utilizzano la curva RWS compresa l Italia hanno deciso di limitare il programma termico a due ore in quanto si presume che dopo tale tempo i soccorritori siano in grado di avvicinarsi alla fonte di fuoco e cominciare la loro opera di spegnimento recenti casi di incendi di grandi dimensioni ed in particolare l incendio del Monte Bianco hanno dimostrato che le temperature all interno delle gallerie sono troppo alte per consentire un intervento di soccorso anche dopo molte ore e quindi alcune nazioni hanno pensato di estendere la curva RWS fino a 180 minuti Austria e Svizzera In maniera complementare alla curva RWS l attuale legislazione tedesca impone che la temperatura
90. Rischio Base qualora non fossero caratterizzate dai parametri sopra indicati vanno sottoposte all Analisi di Rischio Estesa le gallerie di lunghezza superiore ai 9000 m vanno sottoposte all Analisi di Rischio Estesa Comunque tutte le gallerie ove non sia possibile escludere sia la contemporanea presenza di treni trasportanti merci pericolose e treni passeggeri sia la presenza di rischi di area specifici in prossimit degli imbocchi vanno sottoposte all Analisi di Rischio Estesa al fine di individuare specifici provvedimenti da adottare caso per caso L Analisi di Rischio Estesa deve essere condotta in tutti i casi in cui l Analisi di Rischio Base non consente di dimostrare la sufficienza delle misure applicate 4 11 4 ANNESSO A Schema indicativo delle fasi operative dell analisi di rischio 1 Identificazione dei pericoli Lista preliminare dei pericoli con evidenza del percorso che conduce alla loro identificazione attraverso l analisi del sistema e delle funzioni necessarie a garantire i requisiti operativi del sistema stesso Attraverso l analisi storica degli eventi incidentali considerando la omogeneit delle informazioni a disposizione si definisce una classe di eventi pericolosi la cui probabilit di accadimento significativa Classificazione e selezione degli eventi pericolosi Classificazione e selezione dei pericoli di cui al punto 1 significativi in base alla valutazione empirica dell
91. SICUREZZA NELLE GALLERIE FERROVIARIE UNIVERSIT DEGLI STUDI DI CATANIA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE ED AMBIENTALE INGEGNERIA DELLE INFRASTRUTTURE VIARIE E DEI TRASPORTI SICUREZZA NELLE GALLERIE FERROVIARIE MODELLAZIONE NUMERICA DEI TUNNEL PER LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO D INCENDIO TESI DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE GIUSEPPE FRESTA A A 2007 08 RELATORE Prof Ing Salvatore LEONARDI CORRELATORE Dott Ing Marco Santo SPINELLI ABSTRACT Il rapido incremento di potenza computazionale che nell ultimo decennio ha interessato i personal computer ha reso conveniente l investimento di tempo e risorse nell impiego di modelli deterministici di calcolo basati sulla soluzione delle equazioni differenziali che governano i complessi fenomeni fluidodinamici e chimici coinvolti nell incendio Ci ha determinato la rapida diffusione di modelli di calcolo notevolmente complessi e versatili in grado di affrontare lo studio di molteplici tipologie di scenari di incendio Tale circostanza rappresenta un vantaggio ed una opportunit ma costituisce altres un rischio per chi acquista le informazioni prodotte dai modelli in quanto la significativit ed attendibilit dei risultati subordinata ad una profonda conoscenza dei fenomeni dell incendio e delle approssimazioni che i vari sottomodelli implementati contengono Il mondo ferroviario ha colto con tempestivit tale opportunit coltivando e sviluppan
92. TILAZIONE ILLUMUNIZAZIONE COMUNICAZIONE DIREZIONALITA DI EMERGENZA DI EMERGENZA LONGITUDINALE DI EMERGENZA ALLARME 1 EI_10_01 2 EI_10_02 3 EI_10_03 71 mq 1 80m 1 20m 1 mis 3 lux 480s 4 EI_10_04 5 EI_10_05 6 EI_10_06 7 EI_10_07 8 EI_10_08 59 mq 1 20m 1000m 1 20m 1 m s 3 lux 480s 9 EI_10_09 2000 m 10 EI_10_10 4000m n EL10_11 300 m 1 20m 12 EI_10_12 500 m 1 m s 3 lux 13 EI_10_13 0 60 m 4805 14 EI_10_14 Naturale 3 ms Meccanizzato 10 MW 15 El_10_15 Monodirezionale SE 16 EI_10_16 2408 17 EL_10_17 53 mq 0 90 m 1000 m 1 20m 1 mis 3 lux 4808 18 EI_10_18 6008 19 EI_10_19 1 lux 20 EI_10_20 2 m s 21 EI_10_21 1 80m 480s 3 lux 22 EI_10_22 2000 m 1 mis 1 20m 23 EI_10_23 4000m 24 EI_10_24 300m 25 EI_10_25 500m 26 EI_10_26 47 mq 0 60m 1000m 1 20m 1 m s 3 lux 480s 27 El_10_27 2000 m 28 EI_10_28 4000 m 29 EI_50_01 117 mq 1 20m 1000 m 1 20m 1ms 3 lux 480s 30 EI_50_02 300 m 1 20m 31 EI_50_03 500m 1 mis 3 lux 32 EI_50_04 0 60m 480s 33 EI_50_05 3 m s 34 EI_50_06 5 lux 35 EI_50_07 240s 36 EI_50_08 50 MW 107 mq 0 90 m 1000m 1 20m 1 m s 3 lux 4805 37 EI_50_09 6008 38 EI_50_10 1 lux 39 EI_50_11 2 m s 40 EI_50_12 1 80m 480s E SR 3 lux 4 EI_50_13 2000 m 1 mis 1 20m 42 EI_50_14 4000m 43 EI_50_15 Naturale 94 mq 0 60m 1000m 1 20m 1 mis 3 lux 4805 Meccanizzato 44 El_100 01 Bidirezionale 117 mq 1 20m 1000m 1 20m 1 m s 3 lux 4805 45 EI 100 02 300 m 1 20m 46 E1100_03 500 m 1 m s 3 lux 47 E1100_04 0 60 m 480s 48 E1100_05 3 m
93. USTIONE ccssceeseeeeeeeeeeeeeeeeneeseeeeseneesneeeeaes 21 PIN CSCO ss siii i ii tei inni pi dla nina it 21 La propagazione degli effluenti dell incendio eee eeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 22 IlMashoveft a E AL Lar 25 La componente radiante delle fiamme nenns ne 26 La componente convettiva delle fiamme renns ne 26 LE CURVE DI RILASCIO TERMICO ii 26 Il tasso del rilascio termico la grandezza HRR i 28 Fuochi stazionari e non stazionari e 29 CORRELAZIONI PER IL CALCOLO DELLA TEMPERATURA 32 La correlazione di Heskestad 33 Stima della Temperatura dei ceiling jet neee snnr nn ressernnrnrsneerrrnn nee 35 La correlazione di Alpert ii 35 La correlazione di Heskestad amp DelichatsiOS S 36 2 7 5 La correlazione di Alpert amp Ward 37 2 8 LA PRODUZIONE DI FUMO iiih iti end Andina a a eines 37 2 8 1 Ilimovimento dei fUmi acaa aaa 39 2 9 COMPOSIZIONE DEI GAS COMBUSTI E PERICOLOSIT 40 2 9 1 Ossido di carbonio CO alan aaa 41 2 9 2 Anidride carbonica COren a a a aa a aat 41 2 9 3 Acido cianidrico HON iiaiai eiaeia eiiieaen ia 41 2 9 4 Fosgene COC lo anrs n E tent does aA S EE E N ala 42 2 9 5 ldrogeno Solforat
94. a m la quota del soffitto rispetto alla superficie che brucia e Ta K la temperatura dell ambiente 2 8 LA PRODUZIONE DI FUMO La quantit di fumo prodotta da una combustione dipende da alcuni fattori ormai chiaramente individuati dalla ricerca In primo luogo il fumo prodotto dalla combustione di un determinato materiale legato al fattore di emissione definito come la massa di fumo generato per unit di massa di combustibile bruciato A seconda dei materiali i valori variano da decimi di punto al venti per cento della massa Sono le sostanze composte da idrocarburi aromatici a produrre pi fumo mentre i composti a base di carbonio semplici si trovano all inizio di questa scala Come avviene per altri valori utilizzati nell approccio ingegneristico le modalit di determinazione delle grandezze fisiche giocano un ruolo importante metodi utilizzati per determinare il fattore di emissione sono il metodo di flusso ed il metodo del bilancio di carbonio Il primo sfrutta la misura della massa di fumo raccolta in un filtro la misura della massa persa dal combustibile ed il rapporto tra il flusso di aria uscente rispetto a quello che attraversa il filtro Nel secondo metodo invece si determina la massa di carbonio presente nell aerosol come frazione della massa di carbonio presente in tutti i prodotti della combustione 38 CAPITOLO 2 Per quanto riguarda il fattore di emissione si nota nella Tabella 2 5 la for
95. a definizione del modello chiamato a rappresentare lo scenario oggetto di studio Numerosissimi sono i parametri configurabili con i moderni software di simulazione e praticamente infinito il livello di dettaglio teoricamente raggiungibile Tuttavia i livelli di incertezza interni agli algoritmi di calcolo e le indeterminazioni sperimentali nella misura dei parametri fisici nonch gli elevati tempi di elaborazione dei modelli estremamente sofisticati impongono di limitare la raffinatezza del calcolo a favore di risultati pi coerenti in termini di precisione globale E dunque necessaria una taratura del software di simulazione attraverso un processo di manipolazione degli input sia geometrici che fisici verso un assetto finale che tenda a risultati attendibili Nei capitoli precedenti stato valutato ed approfondito il quadro teorico cui pu farsi riferimento nello studio di un generico evento d incendio in galleria In questo capitolo con riferimento al software FDS EVAC si vuole applicare quanto visto alla costruzione di un modello che possa rappresentare adeguatamente e correttamente una dinamica d incendio in galleria ferroviaria 10 2 IL PROBLEMA DELLA GRIGLIA DI CALCOLO Il parametro geometrico pi importante di una simulazione FDS la dimensione media della griglia di calcolo 8 8 sj parla di dimensione media perch possibile tra le varie opzioni FDS definire una griglia di calcolo avente celle di
96. a HC modificata 120 min per autocarri 48 CAPITOLO 3 autoarticolati e autocisterne 21 22 Queste raccomandazioni sono del tutto congruenti con quelle dell International Tunneling Associations ITA 23 Tipo di veicolo Temperatura massima sviluppabile Automobile 400 C Bus 700 C HGV 1000 C Autocisterna di combustibile 1200 C 1400 C Tabella 3 1 Massimi valori di temperatura sviluppabili nell incendio in funzione del tipo di veicolo secondo le prescrizioni PIARC in accordo con le norme NFPA 502 3 2 2 La curva di incendio di materie cellulosiche ISO 834 Questa curva universalmente utilizzata per quantificare l incendio di progetto negli edifici civili scuole uffici ospedali alberghi etc Tutti gli standard internazionali utilizzano questo programma termico oppure curve molto simili come ad esempio in Italia dove si utilizza la curva prevista dalla circolare 91 del 14 settembre 19615 La curva ISO 834 simula un normale incendio da materiale cellulosico in ambiente con ventilazione sufficiente E opinione comune che la questa curva sia poco rappresentativa di un reale incendio che ha un andamento completamente diverso ma il suo utilizzo pu dare indicazioni accettabili circa il comportamento dei materiali in situazioni successive al flashover E altrettanto evidente che la ISO 834 del tutto inadatta per verificare il comportamento strutturale all interno dei tunnel 3
97. a conoscenza delle vie di esodo e dei sistemi di allarme garantisce procedure di esodo pi rapide Distribuzione ed attivit svolte stato di sveglia L attivit svolta influenza notevolmente il tempo di pre movimento La distribuzione spaziale degli individui interferisce con la velocit di movimento che legata alla densit dei gruppi che si muovono nelle vie di esodo Ruolo e responsabilit Il ruolo sociale pu essere rilevante nell emergenza soprattutto se associato ad autorit ed addestramento Ubicazione Oltre ad essere rilevante per il tempo di movimento l ubicazione pu influenzare la comprensione dell allarme ed anche la sua ricezione Impegno Le persone si trovano in un determinato ambiente per un motivo L esistenza delle ragioni per cui sono presenti pu proseguire anche dopo la ricezione dei primi indizi sull esistenza di condizioni anomale Questo pu rendere le persone riluttanti a rispondere alle esigenze dell emergenza Punto focale Molte strutture hanno un luogo verso il quale le persone guardano o convergono come ad esempio il palco di un teatro Questo tipo di attenzione si manterr anche in caso di allarme e potr essere utilizzata durante l emergenza per fornire le indicazioni sull esodo o sul comportamento da osservare Condizioni delle persone Durante l esodo le condizioni delle persone possono cambiare anche in relazione alla concentrazione o alla dos
98. a probabilit di accadimento delle classi incidentali A B e C sopra considerate Tale tabella riporta i dati estrapolati da studi condotti dalle F S relativamente alla valutazione del rischio per gallerie ferroviarie lunghe 8 km con traffico misto passeggeri 70 merci 30 di 320 treni giorno percentuale di merci pericolose del 30 sul totale merci ed assenza di predisposizioni di sicurezza attiva Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 221 valori presenti in Tabella 11 1 sono determinati a partire dai relativi ratei incidentali finc Tabella 11 2 validi per l intera rete ferroviaria italiana e calcolati su dati statistici nazionali ed internazionali progetto EUREKA EU 499 FireTun in funzione del numero di treni giorno della lunghezza della galleria della probabilit di arresto del convoglio incendiato in galleria e della probabilit di arresto in galleria di un secondo treno passeggeri Evento Incidentale line incendi treno km Incendio in un Treno Passeggeri 9 00 x 10 Incendio in un Treno Merci 1 80 x 10 Incendio in un Treno Merci Pericolose 1 80 x 10 Tabella 11 2 Ratei Incidentali per gli eventi iniziatori delle classi incidentali A B e C Per ci che attiene alle caratteristiche dell incendio degli scenari incidentali base prima individuati si adottano le seguenti condizioni di riferimento reperite dalla letteratura sp
99. a ricevuti questi indizi l evacuante inizier un processo di validazione degli stessi che proseguir anche durante la fuga Prima dell inizio dell esodo la persona dovr prendere delle decisioni su cosa fare se raccogliere degli oggetti o meno se chiamare altre persone aiutandole eventualmente a portarsi in salvo Una volta che la persona si portata in un luogo sicuro e cio in un luogo nel quale certamente al riparo da qualunque effetto dell incendio sar trascorso un certo intervallo di tempo che nella letteratura tecnica internazionale definito come RSET Required Safety Egress Time Questo tempo dovr essere necessariamente inferiore a quello massimo consentito dall incendio per garantire le condizioni di sopravvivenza Questo secondo tempo conosciuto come ASET Available Safety Egress Time Il rapporto tra questi due tempi costituisce il fattore di sicurezza che il percorso di esodo e quindi la struttura studiata garantisce in caso di incendio Per la valutazione del tempo RSET necessario conoscere fondamentalmente le caratteristiche di reazione delle persone all incendio mentre per la definizione del tempo massimo disponibile ASET dovranno essere valutate le caratteristiche ambientali e dei materiali in relazione alla produzione di fumo specie irritanti e tossiche ed alla quantit di calore rilasciato nell ambiente 7 2 L INTERAZIONE UOMO PERCORSO AMBIENTE La valutazione del tempo richiesto per l esodo
100. a umana 153 flussi superiori a 2 5 kW m Valori al di sotto di questo limite di esposizione possono essere tollerati per 30 minuti senza che si abbiano effetti significativi sul tempo di evacuazione Al di sopra di questo valore di soglia il tempo a cui pu essere soggetto un individuo senza subire significative ustioni della pelle ustioni di secondo grado decresce rapidamente e pu essere calcolato secondo l equazione t_ 4 q 19 6 15 1 rad dove il tempo t1 raa espresso in minuti ed il flusso termico radiativo q espresso in kW m Per il flusso convettivo pud invece considerarsi un valore limite per la tolleranza termica della pelle nuda attorno ai 120 C Il documento ISO TS 13571 2002 69 fornisce due equazioni per il calcolo del tempo limite di esposizione a flussi di calore convettivo considerando i due casi di completa e parziale o leggera vestizione Persona completamente vestita t cony 410 T 6 16 Persona parzialmente o leggermente vestita t ony 5 107 Te 6 17 dove i tempi t1 conv t2 conv SONO espressi in minuti e la temperatura T in C Si pu a questo punto sviluppare una metodologia basata sul concetto di esposizione ad una dose anche per gli effetti complessivi del calore Bisogna per fare l ipotesi che durante il tempo di esposizione la temperatura sia stazionaria o crescente Si pu dunque calcolare la frazione totale inabilitante secondo l equazione t2 FED aore
101. a velocit nei Paesi Bassi da Amsterdam ad Antwerpen in Svezia ed in altri paesi europei Anche i tunnel in costruzione sulle Alpi saranno di questo tipo Nel caso dei tunnel stradali questa tipologia in genere la pi comune nei tratti ad elevato volume di traffico 4 6 5 Tunnel a singola o doppia canna con tunnel di servizio Per tunnel lunghi che si estendono sotto grandi masse d acqua o sotto il massiccio di una montagna con un elevato livello di traffico pu essere difficile assicurare l accesso al Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 89 tunnel lungo tutto il suo sviluppo In tali tunnel pu essere conveniente valutare la realizzazione di un tunnel di servizio separato per le operazioni e le attivit di manutenzione e per l evacuazione in caso d incidente Il concetto di tunnel di servizio spesso combinato con tunnel a traffico separato per ogni direzione come per il tunnel sotto la Manica ma esistono anche esempi di tunnel di servizio realizzati a margine di gallerie a doppio binario Il tunnel sottomarino del Seikantunnel in Giappone di questo tipo Il concetto di tunnel di servizio possiede ovvi vantaggi riguardo alla sicurezza per l evacuazione e per i processi di manutenzione e verifica delle attrezzature ma ci implica come gi accennato un considerevole aumento dei costi 4 7 MODALIT OPERATIVE PER IL MIGLIORAMENTO DELLA SICUREZZA Nel 1997 RFI ha redatto un codice di autoregolamentazione per
102. abilit C Liquidi molto infiammabili A lt 21 Liquidi infiammabili B 21 65 Liquidi combustibili oli combustibili Cc 65 125 Oli lubrificanti D gt 125 Tabella 2 2 Classificazione dei combustibili e relative temperature d infiammabilit La velocit di una combustione dipende dalla composizione chimica dalla concentrazione e dallo stato fisico delle sostanze reagenti ma anche dalla temperatura Per cui quando il calore che si sviluppa da un incendio non viene rapidamente dissipato la velocit della reazione chimica continua ad aumentare per effetto dell aumento della temperatura La classificazione degli incendi si fa in base al combustibile principalmente interessato e Classe A incendio di combustibili solidi e Classe B incendio di combustibili liquidi e Classe C incendio di combustibili gassosi e Classe D incendio di combustibili metallici potassio magnesio alluminio etc Questa classificazione necessaria per normalizzare le procedure ed i mezzi pi idonei ad affrontare i diversi tipi di incendio 18 CAPITOLO 2 In base alla velocita di combustione le sostanze possono suddividersi in incombustibili bassa velocita infiammabili media velocita ed esplosive alta velocita Le fonti di innesco per gli incendi in ambito civile possono essere costituite da fiamme libere fiammiferi e sigarette accese cortocircuiti elettrici archi e scintille elettriche cavi elettrici attrito
103. ai relativi imbocchi ed una o pi consolle telefoniche L impianto deve inoltre consentire in caso di emergenze o di anomalie che si verificassero durante l esercizio ferroviario di comunicare ai viaggiatori le istruzioni necessarie a supportare e facilitare le eventuali operazioni di soccorso L impianto costituito dalle apparecchiature di galleria e dalle postazioni telefoniche centralizzate Le apparecchiature di galleria sono costituite dai diffusori acustici opportunamente dislocati lungo la galleria e nelle aree di soccorso ubicate agli imbocchi dai posti microfonici costituiti da telefoni a viva voce installati agli imbocchi delle gallerie negli eventuali corridoi d esodo e lungo la galleria ogni 250 m posizionando i telefoni di un binario frontalmente a quelli dell altro binario dagli alimentatori da eventuali batterie dagli amplificatori di potenza che pilotano i diffusori dai cavi di alimentazione e di diffusione sonora dagli apparati per l inserzione della linea di diffusione sonora per l interfaccia verso il posto centrale per la diagnostica per il comando di accensione e spegnimento dell amplificatore di potenza per la regolazione del segnale in ingresso all amplificatore di potenza Le postazioni telefoniche centralizzate sono costituite dalle consolle che consentono l ascolto in altoparlante dei messaggi diffusi in galleria e dovranno essere dotate di dispositivo che permetta il funzionamento in viva voc
104. al Symposium on Safe amp Reliable Tunnels 117 126 Prague Czech Republic 4 6 February 2004 ISO 834 1 Fire resistance tests Elements of building construction Part 1 General requirements First ed 1999 09 15 International Organization for Standardization 1999 EN 1363 2 Fire resistance tests Part 2 Alternative and additional procedures First ed 1999 09 24 European Committee for Standardization 1999 Bibliografia 255 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Richtlinien f r Ausstattung und Betrieb von Tunneln RABT Ausgabe 1985 ed Forschungsgesellschaft f r Straen und Verkehrswesen 1985 Beproeving van het gedrag bij verhitting van twee isolatiematerialen ter bescherming van tunnels bij brand Instituut TNO voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies B 79 391 Delft The Netherlands 1979 Rapport betreffende de beproeving van het gedrag van twee isolatiematerialen ter bescherming van tunnels tegen brand Instituut TNO voor Bouwmaterialen en Bouwconstructies Rapport B 80 33 Delft The Netherlands 1980 Systems and Equipment for Fire and Smoke Control in Road Tunnels PIARC Committee on Road Tunnel Operation C 5 Working group No 6 Lacroix D and Haack A PIARC Design Criteria for Resistance to Fire for Road Tunnel Structures In Joint Issue ITA PIARC of Route Roads on Fire Safety in Tunnels 2004 Russell H A ITA Guidelines for Structural Fire Resistanc
105. ale TEMPO SVILUPPO fe crescita VELOCE FUNZIONALITA rete transeuropea an STECHIOMETRIA poliuretano VELOCITA ESERCIZIO f500kmh POSIZIONAMENTO vagone centrale SEZIONE 107 mq FOCOLAIO m area 3 00 x 9 00 m MARCIAPIEDI 0 90 m POSIZIONE centrale FOCOLAIO sul pavimento LUNGHEZZA 1000 m UOMO TRENO ESPOSIZIONE 664 INTERAZIONE fl si DISTRIBUZIONE p reale per vagone TIPOLOGIA ETR500 Treno Merci Standard A 12 carrozze 12 vagoni COMPOSIZIONE adulti COMPOSIZIONE fe 2 motrici 1 motrice VELOCITA BASE 1 25 m s POSIZIONAMENTO centrale alla galleria j centrale alla galleria distribuzione normale COEFFICIENTE DI TEMPI DI REAZIONE Pi rosin gos ciano Sos RIEMPIMENTO at 1 00 1 00 MODELLO AMBIENTE TIPO simulativo TEMPERATURA 20 C SOTTOTIPO di campo 3D PRESSIONE 101325 Pa NOME p FDS EVAC CONCENTRAZIONE y pa 20 70 DISCRETIZZAZIONE p uniforme MATERIALE ALCONTORNO Calcestruzzo SIMULAZIONE 40 minuti ERRORE DICALCOLO M 25 Figura 11 8 Albero degli eventi fenomenologico evento iniziatore base El 50 Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello El 100 EVENTO INIZIATORE
106. allo temporale complessivamente intercorrente tra l inizio della combustione e l avvertimento delle persone della presenza di incendio coincide per definizione con il tempo di percezione dei soggetti esposti nelle simulazioni condotte si globalmente verificata l efficacia prestazionale del sistema di rilevazione comunicazione incendio in termini indiretti ossia procedendo alla variazione dei tempi di percezione liberamente imputabili all interno del programma EVAC Il tempo di percezione che unitamente al tempo di reazione costituisce quello che comunemente viene definito tempo di pre movimento stato determinato sommando i valori assunti dalle variabili di funzionamento dei singoli sistemi di rilevazione e comunicazione incendio In particolare per il sistema di rilevazione considerando la presenza di un impianto automatico con cavo termosensibile sebbene le diverse curve temperatura tempo concordino nel fissare il raggiungimento della temperatura standard di intervento pari a 68 C in un tempo di circa 20 secondi si assume cautelativamente tenendo conto dell inerzia richiesta dal sistema per attivarsi dei controlli e delle ridondanze interne che evitano i falsi allarmi delle possibili barriere frapposte tra focolaio e cavo che ne ritardano il processo di rilevazione il seguente tempo di rilevazione tr e t 120s per tutti gli scenari incidentali El_10 EI 50 ed El_100 Inoltre si considera il caso di assenza o di ma
107. alore della potenza Ci perch la formulazione di Kurioka sulla base dell esperienza del Monte Bianco tiene conto di questo limite superiore Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 63 Per calcolare la lunghezza L m occorre usare la formula seguente p H b F Qe H 3 14 L al soa A r FY dove A m l area della superficie incendiata H m e b m sono rispettivamente l altezza e la larghezza del tunnel mentre a e B sono dei coefficienti empirici ricavabili dalla Tabella 3 6 in funzione di AT max il cui calcolo propedeutico Di seguito si riportano invece le formule che permettono di individuare secondo lo schema della Figura 3 6 la posizione dell asse inclinato della fiamma b 2 0086 al Ay a Qm E2 p 3 15 12 0 15 lt A P 25 F 12 lt 125 gt a 0 80 gt 1 3 16 y2 125 lt A o Queens FV 425 gt a 158 0 3 17 dove i simboli hanno i significati esposti in precedenza AT max n x B lt 250 K 0 33 0 79 0 73 250 550K 0 00 0 92 0 60 550 K 0 50 1 02 0 56 Tabella 3 6 Coefficienti per il calcolo della lunghezza L E bene osservare che la formula di Kurioka una delle poche presenti in letteratura che permette di considerare la velocit di ventilazione longitudinale come parametro 64 CAPITOLO 3 3 5 2 Evoluzioni della correlazione di Kurioka Nel 2005 Yasushi Oka e Hitoshi Kurioka han
108. altezza di 2 20 m Figura 4 4 Il piano di calpestio deve avere una pendenza dell 1 verso l interno della galleria H Asse marciapiede inario Asse pantografo statico 10 35 Fi i Asse marciapiede Figura 4 2 Sezione tipo di una galleria naturale a doppio binario per tratte aventi velocit di percorrenza minore di 250 Km h Le camere di deposito vengono realizzate nel caso di tunnel superiori ai 2 km se richieste dal committente ed hanno una distanza che solitamente varia fra 1 e 1 5 km Le camere hanno una lunghezza di 12 m una sezione ad ovoide con larghezza di 3 80 m alla 78 CAPITOLO 4 base e altezza di 4 50 m alla chiave Figura 4 5 Le camere di deposito vengono utilizzate per il deposito di materiali apparecchiature meccaniche etc Rivestimento definitivo Asse centina vor vor morciapiede 0 Asse centina vor Asse centina Spritz beton centine Asse binario Figura 4 3 Pianta di una nicchia Per quanto riguarda la scelta dello schema di configurazione delle gallerie il progettista fino a 1000 m potr scegliere di realizzare gallerie a singolo foro e doppio binario o gallerie a doppio foro e singolo binario per gallerie comprese fra 1000 e 2000 m potr scegliere se realizzare la galleria a singolo o a doppio foro con la racc
109. amente associata alle simulazioni di evacuazione sempre stata quella del disaccoppiamento tra l incendio e l esodo anche se alcuni software hanno previsto sin da subito una certa interazione includendo semplici modelli a zone al loro interno o accettando i risultati di tali modelli in maniera semiautomatica La possibilit di connettere una simulazione di evacuazione al software FDS stata perci un modo naturale di estendere le capacit di FDS Con la presente versione il processo di sviluppo e manutenzione di FDS utilizza un sistema di controllo SVN Sub Version Repository condiviso sul web file sorgenti del Approfondimenti sul codice FDS EVAC 183 codice sono accessibili a qualsiasi utente che pu inoltre richiedere tramite opportuna procedura miglioramenti e o risoluzione di eventuali bug 9 5 L ALGORTIMO DI MOVIMENTO L uscita simultanea di grandi folle pu facilmente provocare situazioni minacciose per la vita Quando la folla genera un collo di bottiglia che riduce il movimento dei primi pedoni con il resto della folla che continua a spingere in avanti la situazione pu condurre ad un congestionamento nel punto del collo di bottiglia La pressione della parte posteriore della folla che spinge o si insinua tra gli spazi pu creare problemi sulle prime linee di evacuanti che possono essere spinti complicando l evacuazione dell intera popolazione Per simulare realisticamente il fenomeno dell intoppo il
110. anche mortali ma che non rivestono valore critico in questa sede Alla categoria dei gas irritanti appartengono i gas acidi inorganici come il cloruro di Idrogeno HCI e gli irritanti organici come le aldeidi I valori critici delle concentrazioni dei gas citati non sono facili da determinare Asfissia impedimento pi o meno grave della respirazione per alterata composizione dell aria o per accumulo di altri gas irrespirabili nel sangue 10 Ipossia insufficiente disponibilit di ossigeno Effetti dell incendio sulla vita umana 145 dati reperibili in letteratura sono spesso derivati da test sugli animali risultando solo parzialmente validi per l uomo Tra i gas asfissianti CO e HCN hanno un effetto indiretto sull organismo poich essi agiscono sul sistema di trasporto dell ossigeno nel corpo La tossicit del CO deriva dal suo combinarsi con l emoglobina nel sangue per formare carbossiemoglobina L azione dell acido cianidrico differente da quella del CO poich esso nocivo gi a basse concentrazioni agendo direttamente a livello cellulare Gli effetti della CO2 e della carenza di Oz sono quelli dell ipossia Inoltre la CO2 incrementa il tasso di respirazione moltiplicando l effetto delle altre sostanze Gli effetti della CO2 e di basse concentrazioni di O2 sono in parte relativi alla dose ed in parte alla concentrazione Relativamente all azione dei gas irritanti bisogna considerare due aspetti
111. appare di particolare rilievo quello d incendio poich uno scenario di questo tipo pu degenerare velocemente verso condizioni di totale insostenibilit dell ambiente mettendo a serio rischio la sopravvivenza delle persone nelle fasi successive all incidente stesso Al fine di meglio comprendere il rischio connesso al fenomeno dell incendio in galleria sono stati analizzati numerosi testi e diverse normative tecniche In particolare apparso opportuno approfondire il quadro normativo nazionale ed internazionale con ovvio riferimento al DM 28 10 2005 Sicurezza nelle gallerie ferroviarie che introduce la logica moderna dell approccio prestazionale nella valutazione degli obiettivi di sicurezza in contrapposizione al vecchio approccio prescrittivo L impostazione innovativa del DM 28 10 2005 si traduce fondamentalmente nell introduzione dell Analisi di Rischio come strumento di progetto e verifica della sicurezza L analisi di rischio permette infatti di affrontare i temi complessi cercando di coglierne gli elementi critici e individuando le priorit e le modalit di intervento 250 CAPITOLO 12 Il vecchio approccio deterministico prescrittivo era fondato sull assunto per cui le misure di riduzione del danno sono note a priori ed solo la loro corretta applicazione a permettere di raggiungere i risultati prefissati Al contrario il nuovo approccio probabilistico prestazionale si basa sull assu
112. ario Tabella 5 1 Gli incidenti pi seri della storia delle gallerie ferroviarie Per completezza si riporta di seguito un sommario dei principali avvenimenti d incendio avvenuti all interno di tunnel stradali Per questa categoria di incidenti e tunnel una trattazione pi numerosa e dettagliata stata fatta da Carvel amp Marlair 4 138 CAPITOLO 5 Data Tunnel Causa dell incendio Danni al tunnel Morti Feriti Maggio Holland crollo di carico da un 1 gravi danni 66 feriti 1949 L 2550 m HGV con 11 ton di CS2 per 200 m Agosto Velsen tamponamento gravi danni 5 morti 1978 L 770m traa HGV e er 30 m 5 feriti E 4 automobili P Luglio Nihonzaka ASA gravi danni 7 morti 1979 L 2045 m Na per 1100m 2 feriti 2 automobili collisione con muro Aprile Kajiwara laterale e cappottamento danni 1 morto 1980 L 740m di 1 autotreno con per 280 m 3600 litri di vernici tamponamento tra Aprile Caldecott Die gravi danni 7 morti 1982 L 1083 m 4 autocisterna con per 580 m 2 feriti 33000 litri di petrolio rottura della scatola del Febbraio Fr jus cambio di 1 HGV gravi danni 0 0 1983 L 12868 m caricato con materiali per 200 m plastici Settembre Felbertauern bloccaggio dei freni danni al soffitto ed alle 0 0 1984 L 5130m di 1 bus attrezzature per 100 m Gumefens RE ee P 1987 L 340m collisione di 1 HGV lievi danni 2 morti RI collisione tra HE A Serra a Ripoli i gravi
113. articolare scenario d interesse il metodo di modellazione dell azione degli umani a seconda che esso sia di puro movimento di movimento condizionato dal comportamento o di movimento condizionato solo parzialmente dal comportamento Si distinguono Modelli di movimento che muovono le persone da un punto ad un altro dalla posizione iniziale all uscita e sono particolarmente utili nell evidenziare i punti di congestione le code i colli di bottiglia all interno dello spazio simulato Modelli comportamentali che tengono conto delle azioni compiute dalle persone oltre al loro movimento verso l uscita Questi modelli possono tenere conto anche del processo di decisione da parte delle persone o delle azioni compiute nel contesto ambientale specifico In alcuni casi sono considerate anche le capacit di valutazione del rischio Modelli parzialmente comportamentali che calcolano in primo luogo il movimento delle persone ma forniscono anche alcuni condizionamenti dovuti al comportamento la struttura matematica del modello a seconda di come la base numerica del modello considera e divide e lo spazio del dominio di interesse Lo spazio di evacuazione pu essere bi o tridimensionale continuo o discretizzato secondo una griglia che pu variare in dimensioni La suddivisione pu essere grossolana archi e nodi oppure pu essere costituita da una griglia pi o meno fitta di volumi elementari che caratterizzano lo spazio in modo continuo
114. ateriale rotabile procedure operative nonch delle misure di facilitazione dell autosoccorso e soccorso Le procedure operative sintetizzano il ruolo congiunto dei sottosistemi manutenzione del sistema ferroviario controllo comando e segnalamento del sistema ferroviario energia del sistema ferroviario esercizio del sistema ferroviario La procedura pu essere estesa sulla base delle seguenti possibili integrazioni e aumento del numero di scenari incidentali di riferimento e aumento del livello di dettaglio dei sottosistemi La rappresentativit della descrizione degli scenari incidentali ed in particolare del livello di dettaglio con cui viene specificata la gravit delle conseguenze da essi derivanti funzione della rappresentativit veridicit e precisione dei dati di riferimento Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 107 La procedura pu essere estesa anche allo studio delle cause di innesco dei singoli eventi iniziatori caratteristici dello scenario Incendio Deragliamento Collisione sulla base delle usuali tecniche ad Albero delle Cause al fine di identificare la probabilit di accadimento dell evento 4 11 2 Accettabilit del rischio In ragione dell aleatoriet della misura del danno l accettabilit del rischio deve essere preliminarmente valutata nella sola componente della salvabilit dei passeggeri I risultati derivanti dall analisi ad Albero degli Eventi forniscono la stima della
115. azione con l ambiente simulato 206 CAPITOLO 10 Tuttavia questa non l unica modalit possibile poich potrebbe ad esempio non fornirsi un valore predefinito di HRR ma effettuarne invece il calcolo In tal caso sarebbe necessario costruire opportunamente lo spazio numerico della simulazione attribuendo ad ogni superficie proprie capacit termiche e modellizzando l innesco di una particolare regione dello spazio Un approccio di questo tipo sarebbe ad esempio opportuno qualora si volessero trarre considerazioni sul carico d incendio potenziale ad un determinato convoglio partendo dalle propriet termiche dei materiali che compongono il convoglio stesso da un certo tipo d innesco e da determinate condizioni di esposizione ambientale Nella simulazioni FDS di questa tesi come accennato all inizio del paragrafo l HRR sempre da considerarsi come un input e dunque sar sempre fissato il suo valore di picco cos come il suo sviluppo nel tempo Tuttavia tale precisazione non sufficiente a renderne univoca la definizione poich restano ancora diverse le modalit che possono complessivamente fornire lo stesso valore di HRR per una data simulazione Fissata la dimensione della griglia di calcolo a 0 30 m secondo il procedimento del paragrafo 10 3 1 e scelto un determinato valore di HRR definendo anche la sua legge di 15 L algoritmo FDS include a tal proposito un modello semplice per l innesco e la p
116. basato sull indicatore di rischio cumulato non pu essere adottato come criterio di accettabilit nell analisi della singola galleria esso deve essere associato a quello individuale 4 11 3 Analisi di rischio base ARB La procedura di Analisi di Rischio Base con riferimento ai requisiti di sicurezza minimi di cui all Allegato Il definisce un metodo per la validazione di tali requisiti non solo come necessari ma anche come condizioni sufficienti per garantire la sicurezza dei passeggeri in una data galleria Questa una procedura semplificata mirata alla verifica dell incolumit e quindi della salvabilit dei passeggeri ipotizzando e simulando uno scenario in cui la sopravvivenza dei passeggeri condizionata essenzialmente dall autosoccorso Nel sistema treno galleria assume particolare rilievo lo scenario incidentale che prevede il simultaneo verificarsi di incendio e perdita di mobilit del rotabile L Analisi di Rischio Base focalizzata sullo studio di tale scenario e sull efficacia del complesso di misure e dispositivi di sicurezza prioritariamente con riferimento a passeggeri addetti e soccorritori Essa dunque definita assumendo unitaria la probabilit di malfunzionamento dei sottosistemi materiale rotabile e procedure operative e ritenendo efficaci ai fini della salvabilit dei passeggeri solo le condizioni di esodo La procedura di Analisi di Rischio Base eseguita per un fissato volume di traf
117. bilit e inaccettabilit stabilite Il livello di rischio individuale relativo alla classe di gallerie prese in considerazione definito dalla seguente relazione M IRaooo P S1 P L lt 2000m Y N P N N pass i 1 4 3 probabilit di accadimento dell evento S1 in gallerie di lunghezza lt 2000 m dove N il generico valore della variabile numero di fatalit ottenuto come risultato della simulazione Npass il numero totale dei passeggeri presenti all interno del convoglio e M il massimo numero di fatalit in corrispondenza della galleria considerata e relativamente a fissati valori di volume e tipologia di traffico La suddetta procedura di analisi di rischio base sviluppata con riferimento alla realizzazione dell esodo in sicurezza dei passeggeri autosoccorso ed applicata ad una opportuna ed esauriente variet di casi tipo al variare della lunghezza efficace fornisce una base di dati per la verifica del rispetto delle condizioni di accettabilit ovvero della necessit di svolgere un analisi di rischio estesa Per gallerie di lunghezza efficace compresa tra 2000 m e 9000 m eventualmente dotate di requisiti integrativi e caratterizzate da valori degli altri parametri considerati nell analisi di rischio tipo di traffico e procedimenti progettuali favorevoli si adotta il concetto di Lunghezza Equivalente Le e di Sicurezza Equivalente La Lunghezza Equivalente di una galleria una lunghezza
118. ce on Tunnel Fires and Escape from Tunnels 397 406 Lyon France 5 7 May 1999 Kurioka H Oka Y Satoh H and Sugawa O Fire properties in near field of square fire source with longitudinal ventilation in tunnels Fire Safety Journal 38 319 340 2003 258 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 Bibliografia Oka Y Kurioka H Effect of shape and size of a Fire Source in Vicinity of a Fire Source in a tunnel Fire Science and Technology Vol 25 15 29 2006 Zukoski E E Fluid Dynamic Aspects of Room Fires Proceedings of the First International Symposium on Fire Safety Science 1 30 Gaithersburg USA 7 11 October 1985 Alpert R L and Ward E J Evaluating Unsprinklered Fire Hazards SFPE Technology Report 83 2 Society of Fire Protection Engineers Boston MA 1983 Fire Dynamics Tools FDTs Quantitative Fire Hazard Analysis Methods for the U S Nuclear Regulatory Commission Fire Protection Inspection Program http www nrc gov reading rm html Heskestad G and Delichatsios M A The Initial Convective Flow in Fire 17th International Symposium on Combustion Combustion Institute Pittsburgh 1978 pp 1113 1123 NISTIR 6178 An algorithm for estimating the plume centerline temperature and ceiling jet temperature in the presence of a hot upper layer 1998 Kevin B McGrattan Anthony Hamins Numerical Simulation of the Howard Street Tunne
119. cendio tutte le persone esposte al flusso del pericolo iniziassero l esodo L ambiente interno alla galleria in condizioni pre incidentali viene simulato assumendo e temperatura ambiente pari a 20 C e concentrazione di ossigeno pari al 20 70 in volume valore in atmosfera al livello del mare e pressione atmosferica pari a 101325 Pa 1 atmosfera Il modello di calcolo adottato per la simulazione FDS EVAC prevede inoltre la scelta dei seguenti ulteriori parametri di input e dimensione delle celle di discretizzazione del dominio tridimensionale del fuoco dominio FDS pari a 0 30 m x 0 30 m x 0 30 m e dimensione delle celle di discretizzazione del dominio bidimensionale dell esodo dominio EVAC pari a 0 15 m x 0 15 m e tempo di simulazione pari a 40 minuti Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello EVENTO INIZIATORE GALLERIA INCENDIO TIPOLOGIA p naturale LOCALIZZAZIONE p treno passeggeri SCAVO p meccanizzato POTENZA MAX 10 MW DIREZIONALITA p bidirezionale TEMPO SVILUPPO p crescita MEDIA FUNZIONALITA rete transeuropea STECHIOMETRIA poliureta
120. cendio a base di propano e mostrando che 0 88 lt lt 1 05 3 8 fe con un valore medio di tale rapporto pari a 0 95 64 3 5 1 L esperienza di Kurioka Nel 2003 gli studi di Hitoshi Kurioka 51 della Yokohama National University hanno permesso di derivare una relazione empirica per il calcolo della temperatura al di sotto del soffitto di un tunnel e di altre grandezze interessanti la zona del fuoco Volendo comprendere il fenomeno fuoco nel campo prossimo alla sua fonte all interno di ambienti confinati come le gallerie sempre caratterizzati da valori non trascurabili di ventilazione longitudinale Kurioka condusse una serie di esperimenti su tunnel a scale diverse sia con sezioni rettangolari che a ferro di cavallo facendo riferimento a fonti di fuoco quadrate e variando l aspetto delle gallerie cio il rapporto tra le dimensioni altezza e larghezza della sezione oltre all HRR ed alla velocit di ventilazione longitudinale Il primo punto su cui pone l attenzione Kurioka a seguito dell osservazione dello sviluppo di un incendio in galleria che bisogna fare differenza tra due tipi di situazioni la prima si ha quando lo sviluppo verticale della fiamma tale da non farla arrivare al soffitto la seconda si ha invece quando il suo sviluppo tale da farla ivi infrangere Egli afferma inoltre che non possibile per via dell effetto della ventilazione descrivere la configurazione di una fiamma
121. cesso Durante le prime fasi di un incendio il materiale combustibile interessato da un surriscaldamento che ne aumenta la temperatura verso la temperatura di innesco in questa fase si registra il rilascio di notevoli quantit di composti organici volatili di varia natura parzialmente ossidati Specie componenti dei gas combusti ossido di carbonio CO acido cianidrico HCN anidride carbonica CO2 acido cloridrico HCI idrogeno solforato H2S perossido di azoto NO2 anidride solforosa SO aldeide acrilica CH CHCHO ammoniaca NH3 fosgene COCI2 Tabella 2 6 Specie componenti dei gas combusti Successivamente con l aumento della temperatura la combustione diviene autosostentata ed i composti sono quasi completamente ossidati ci nonostante qualora lossigenazione non sia sufficiente i gas esausti si arricchiscono di maggiori frazioni di composti non completamente ossidati come per esempio il monossido di carbonio Valutazione quantitativa di un incendio 41 Le concentrazioni di questi gas e le reazioni dell organismo alla loro esposizione sono alla base della progettazione degli impianti di aerazione antincendio Lo scopo di tali impianti quello di garantire in caso di incendio concentrazioni di inquinanti tali che un esposizione per un tempo pari al tempo di evacuazione del locale non rechi danno alle persone L allontanamento dei fumi caldi dai locali incendiati abbassa la temperatura media dell ambiente te
122. cio energetico impulsivo esplosione i danni per le persone riguardano prevalentemente conseguenze pi o meno gravi talvolta letali a danno dell apparato respiratorio Infatti la combustione termo ossidazione ma anche soltanto la termo degradazione smoldering danno luogo ad un rilascio di sostanze tossiche asfissianti irritanti fumi intesi come particolati solidi combusti ad elevata temperatura che creano rapidamente una atmosfera incompatibile con la sopravvivenza di uomini e animali La presenza tra i prodotti della combustione di sostanze incompatibili con la vita si aggravata negli ultimi decenni a causa del sempre pi largo se non addirittura esclusivo uso negli arredi negli indumenti ma anche negli equipaggiamenti di vettori aerei marittimi ferroviari e stradali di materiali di sintesi i cosiddetti polimeri Talch al monossido di carbonio CO peraltro pericolosissimo e tossico ed alla anidride carbonica CO2 altrettanto pericolosa ed asfissiante presenti nella combustione di materiali organici a base di carbonio si aggiungono in presenza di polimeri altri ed ancora pi potenti elementi tossici e irritanti 144 CAPITOLO 6 Tra questi il pi pericoloso di tutti l acido cianidrico HCN che si produce quando la sostanza in combustione contiene azoto N Non possono inoltre trascurarsi altri prodotti quali gli ossidi di azoto NOx l acido cloridrico HCI e tanti altri ancora anche in c
123. combustione e la stima del possibile rischio per gli esseri viventi 146 CAPITOLO 6 Possono considerarsi due differenti livelli di FED a seconda dei valori di soglia utilizzati corrispondenti ai due stadi successivi di incapacita psicomotoria e morte Nel caso dell esodo chiaro che il limite ultimo da considerarsi quello dell incapacita e non quello della morte Un individuo incapacitato continuando a stazionare passivamente presso luoghi nocivi arriverebbe alla morte dopo pochi minuti Pertanto nell ambito di questo lavoro si far riferimento sempre a valori di soglia relativi all incapacitazione Cos il raggiungimento del valore unitario della FED a causa dell esposizione prolungata ad uno o pi agenti nocivi sar contemporaneamente indicativo dell incapacit a proseguire l esodo e della morte In termini analitici si ha FED dose ricevuta al tempo _ 6 1 dose effettiva che causa incapacit o morte FED Y jo gt at Se yer At jat 6 2 Dj i dove G ppm indica la concentrazione del gas i esimo istantanea o media nell incremento di tempo scelto dt o At minuti e Dj ppm minuto il valore di soglia inabilitante o mortale della dose del gas i esimo In altre parole si valuta lo specifico componente di rischio in rapporto al valore dello stesso che causa un particolare effetto negativo per un dato tempo di esposizione dose o in certi casi per un dato istante di esposizio
124. come miscele di vapori ed ossigeno per questo importante conoscere la temperatura del liquido e la concentrazione del vapore nell aria e Gassose metano idrogeno acetilene etc la combustione pu avvenire solo in un determinato campo di concentrazioni per cui fondamentale conoscere la concentrazione del gas in ogni ambiente di riferimento prodotti della combustione sono principalmente gas e vapori surriscaldati quali l ossido Valutazione quantitativa di un incendio 17 di carbonio l anidride carbonica alcuni idrocarburi incombusti ma anche particolato solido pi comunemente noto come fumo I combustibili liquidi sono classificati in base al punto o temperatura d infiammabilit ovvero in base alla pi bassa temperatura alla quale il liquido libera vapori in quantit tale da incendiarsi in presenza di innesco I combustibili gassosi o in fase di vapore devono essere presenti in determinate proporzioni con l ossigeno altrimenti la combustione non avviene Queste concentrazioni vengono dette limite inferiore la quantit di ossigeno troppo scarsa per soddisfare le necessit ossidative del combustibile e limite superiore di infiammabilit le molecole di combustibile sono talmente poche che non riescono a liberare energia sufficiente affinch si crei una condizione di innesco a catena che permetta il propagarsi del fronte di fiamma Tipo di liquido Categoria Temperatura d infiamm
125. cuna una carrozza ristorante sette di seconda classe con 68 posti ciascuna e da due motrici di testa per una lunghezza complessiva di 354 metri e coefficiente di riempimento identico per ogni carrozza e pari al 100 persone distribuite in ogni carrozza secondo la reale disponibilit dei posti a sedere e 6 componenti dello staff tecnico collocati a coppie di due rispettivamente nella 224 CAPITOLO 11 motrice nel compartimento capotreno e nella carrozza ristorante e incendio sul vagone ristorante in posizione centrale rispetto alla galleria Figura 11 3 Carrozza ristorante di un ETR 500 e relativa discretizzazione EVAC e FDS Nel caso delle classi incidentali B e C che considerano la presenza in galleria di un treno merci si adottano per lo stesso le seguenti caratteristiche e composizione formata da dodici carri merci tradizionali e da una motrice di testa per una lunghezza complessiva di 260 metri e componenti dello staff tecnico pari a 2 persone e collocate nella motrice Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 225 e incendio nel carro merci centrale in posizione centrale rispetto alla galleria 26 10
126. d in assenza di validazione pu essere un grosso limite Runehamar Test T2 FED gas asfissianti misura a 458 m dal fuoco e 2 90 m d altezza al centro della sezione del tunnel men FED mm FED yc escuso HON wee FED Voo FED mn FED FED 0 200 400 600 800 1000 1200 Tempo s Figura 10 10 Variazione del FED al variare del parametro CO_YIELD nelle simulazioni riproduttive del test RUNEHAMAR T2 Gli andamenti tratteggiati indicano i valori in output dalle simulazioni secondo l algoritmo di calcolo della FED interno ad FDS gli andamenti continui rappresentano quelli reali Alcuni recenti studi di ricerca eseguiti in Germania congiunti ai risultati dei test EUREKA forniscono i seguenti valori per la CO e la CO2 nell incendio di progetto di un vagone di linea metropolitana 71 e produzione di CO da 0 02 a 0 08 g g e produzione di CO da 1 5 a 1 9 g g 212 CAPITOLO 10 Studi olandesi suggeriscono invece sempre per l incendio di progetto di una carrozza passeggeri valori dei gas tossici come funzione dell HRR e CO 3330 mg MW e HCI 1950 mg MW e HCN 12 5 mg MW e NO 122 mg MW In ogni caso sia l approccio tedesco che quello olandese ricordano che ognuno di questi numeri funzione del tipo di materiale bruciato e che pertanto necessario validarne la loro coerenza con lo scenario che si vuole osservare Osservando la Figura 10 10 si nota come l interpretazione della FED da parte di
127. danni ai fianchi 4 morti 1993 L 442m 1 automobile e 1 HGV della galleria 4 feriti caricato con rulli di carta attrito tra ruote e piano di gravi danni al soffitto al Luglio San Gottardo carico di 1 HGV con pavimento ed alle 1994 L 16322 m rimorchio caricato con attrezzature per 50 m 0 0 DR 750 biciclette avvolte in tunnel chiuso carta e plastica per 2 5 giorni collisione di 1 bus con Isola delle 1 autocisterna carica di A Febbraio a danni alle pareti ad al 5 morti 1996 Femmine gas liquido ferma per sistema di illuminazione 34 feriti L 150m una precedente collisione Marzo Monte Bianco incendio spontaneo da ea 300m 39 morti 1999 L 11600 m su 1 HGV a nated ers per tre anni Maggio Tauern collisione multipla per la dispersione di vernici 1999 L 6400m presenza di lavori di tunnel chiuso 12 morti manutenzione per tre mesi Luglio Seljestads collisione multipla e A gt PA 2000 L 1272 m incendio di un serbatoio gravi danni G feriti gravi danni per 200m Ottobre San Gottardo al danni per 700m A 2001 L 16322 m collisione tra 2 HGV tunnel chiuso 11 morti per due mesi Le gallerie ferroviarie in esercizio 139 Data Tunnel Causa dell incendio Danni al tunnel Morti Feriti collisione di 1 automobile Novembre Fl fjell con propagazione delle lievi danni 1 morta 2003 L 3100m fiamme lungo i fianchi della galleria Giugno Fr jus i di di 10 km di attrezzature 2 morti 2005 L 12868 m cancao Soli danneggiate 1 ferito pneumatic
128. dei valori previsti dalle varie correlazioni per lo stesso caso HRR 10 MW A 4 m H 6m Alpert amp Ward m Heskestad amp Delichatsiosis Alpert Heskestad Kurioka Kurioka modificata 700 5 mum 635 14 600 4 Heskestad Alpert 500 416 93 400 4 300 Kurioka ce 194 38 Temperatura Massima sotto il soffitto C 40 30 20 10 0 10 20 30 40 Posizione rispetto al centro del fuoco m Figura 10 2 Variazione dei valori previsti dalle correlazioni empiriche nello studio dello stesso caso Inoltre le due formule di Kurioka forniscono anche la posizione della fiamma cio l offset tra il centro del fuoco e la zona di fiamma a pi alta temperatura poich la fiamma sicuramente piegata per effetto del vento paragrafo 3 5 1 Tuttavia le due formule di Kurioka non sono state sviluppate in funzione di grandi HRR al punto che la prima delle due quella che non tiene in conto la forma del pool fire ammette Costruzione e validazione del modello 199 come limite superiore un valore pari a circa 768 C mentre ampiamente riconosciuto che in galleria sono possibili valori notevolmente pi elevati In virt di quanto affermato dunque apparso opportuno abbandonare il primo approccio di validazione fondato cio sulla verifica degli output FDS attraverso il confronto con i valori proposti dalle relazioni empiriche mentre invece apparso corretto costruire gli input del modello F
129. del diametro di circa 10 m Figura 5 7 avente una lunghezza di 26 5 km La configurazione del tunnel prevede diverse infrastrutture complementari come gallerie di connessione ogni 250 m camere d emergenza con relative uscite all esterno rifugi per passeggeri e centrali di ventilazione 5 2 LE GALLERIE FERROVIARIE PI LUNGHE D ITALIA Relativamente alle gallerie italiane esistenti o in fase di realizzazione che per la loro lunghezza rientrano fra le prime tre ricordiamo e la galleria del Sempione linea Milano Parigi e la galleria di Vaglia linea Bologna Firenze e la galleria dell Appennino linea Bologna Firenze 130 CAPITOLO 5 Si citano inoltre ulteriori due gallerie ancora in fase di progettazione e la galleria di base del Brennero con una lunghezza di 56 km che colleghera Innsbruk Austria con Fortezza Italia e che quindi interessera il Trentino Alto Adige e la galleria di base del Monte Ambin con una lunghezza di 52 km che collegher Lione Francia con Torino Italia 5 2 1 La galleria del Sempione Il tunnel del Sempione Figura 5 8 misura 19 8 km e mette in comunicazione la val d Ossola in Italia con l Alta valle del Rodano in Svizzera passando sotto il monte Leone Figura 5 8 L ingresso del tunnel del Sempione a Iselle All epoca della sua costruzione era il tunnel pi lungo al mondo Il tunnel composto da due gallerie parallele a semplice binario distanti fra loro 17 m
130. dell esodo in sicurezza dei passeggeri autosoccorso e applicata ad una opportuna ed esauriente variet di casi tipo al variare delle variabili di progetto fornisce una base di dati per la verifica del rispetto delle condizioni di accettabilit ovvero della necessit di svolgere un analisi di rischio estesa Ne derivano le seguenti considerazioni 1 le gallerie di lunghezza compresa tra 1000 m e 2000 m corredate dei requisiti minimi e caratterizzate dai parametri indicati nell introduzione dell Allegato Il Volume di traffico non superiore a 220 treni giorno andamento altimetrico senza inversioni di pendenza garantiscono un adeguato livello di sicurezza rispetto alla realizzazione dell esodo dei passeggeri autosoccorso e quindi non vanno sottoposte all Analisi di Rischio tale classe di gallerie definisce la Zona Requisiti Minimi qualora non fossero caratterizzate dai parametri sopra indicati vanno sottoposte all Analisi di Rischio Base Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 2 111 le gallerie di lunghezza compresa tra 2000 m e 9000 m corredate dei requisiti minimi e caratterizzate dai parametri sopra indicati vanno comunque sottoposte all Analisi di Rischio Base per la valutazione della sufficienza delle misure di sicurezza applicate le gallerie di lunghezza compresa tra 1000 m e 9000 m non corredate dei requisiti minimi ma caratterizzate dai parametri sopra indicati vanno sottoposte all Analisi di
131. della sezione trasversale Q l HRR del fuoco kW g 9 806 m s l accelerazione di gravit cp 1 009 kJ Kg K1 il calore specifico a pressione costante 66 CAPITOLO 3 dell aria e pa la densit dell aria a 20 C 1 225 Kg m Il valore della costante k non stato determinato da Thomas ma egli assunse che il suo valore dell ordine dell unit Un problema nell utilizzo dell Eq 3 23 la definizione della temperatura T K rappresentativa dello strato di fumo caldo Diverse altre relazioni sono state sviluppate dal lavoro di Thomas alcune in funzione dell HRR totale Q altre in funzione della sola sua frazione convettiva Q ma quasi tutte riconducibili al fattore B di galleggiamento T 13 batte 3 24 C T PaA dove i simboli hanno lo stesso significato dell Eq 3 23 Per calcolare la temperatura T Helseden discusse l effetto della radiazione trasmessa dal fumo sulla pelle nuda degli occupanti l interno di un tunnel durante un incendio 61 Egli si rifer al valore limite di 2 kW m come criterio per la causa di un dolore insopportabile dovuto alle ustioni dopo un minuto di esposizione Egli convert questo valore in una temperatura dello smoke layer pari a 160 C Questo porta all evidente importanza del controllo dei fumi per le conseguenze che i loro flussi possono avere sugli occupanti Negli ultimi anni si introdotto il nuovo termine della velocit di confinamento Ment
132. dere in esame anche le conseguenze relative agli infortunati e ai danni ai beni Si valuta il rischio collettivo considerando la probabilit cumulata relativa al numero annuo di fatalit per il complesso del comparto gallerie Misure per la riduzione del rischio Analisi delle misure e dispositivi di tipo costruttivo impiantistico strumentale ed organizzativo Si elencano le tipologie di misure da mettere in atto per fronteggiare gli scenari critici evidenziati al fine di ridurre la probabilit di accadimento o la gravit delle conseguenze misure di prevenzione riduzione della probabilit di accadimento degli eventi pericolosi iniziatori misure di protezione mitigazione e facilitazione contenimento del malfunzionamento dei sottosistemi considerati e della gravit delle conseguenze Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 113 4 11 5 ANNESSO B Lista preliminare degli eventi pericolosi e delle cause La seguente lista strutturata su due livelli Il primo livello corrisponde alla lista preliminare degli eventi pericolosi il secondo livello invece rappresentativo delle cause principali che possono portare all evento pericoloso pericoli sotto riportati garantiscono una copertura esemplificativa esauriente ma non esaustiva delle tipologie di eventi che possono verificarsi durante l esercizio di un sistema ferroviario Deragliamento Guasto o cedimento strutturale del materiale rotabile Cedimento strutturale o
133. deterioramento del tracciato Guasto ai sistemi di controllo della circolazione Impatto con oggetti sulla linea Cedimenti strutturali opere civili Esplosione Fuoco a bordo Errore umano a bordo Errore umano al posto centrale Collisione Guasto alle logiche di interlocking Prestazioni ridotte dell impianto frenante Presenza di convoglio non segnalato sulla via Presenza di ostacoli in linea Errato controllo della circolazione dovuto a incompatibilit elettromagnetica Perdita dell impianto frenante per guasti all elettronica di bordo Errore umano a bordo Errore umano al posto centrale o controllo Incendio Rilascio di sostanze infiammabili tossiche pericolose trasportate o esterne Corto circuito a bordo Corto circuito della linea di alimentazione Surriscaldamento organi di rotolamento Difetto impianto frenante rotabili Incendio di materiale combustibile in galleria Interferenza con sistemi di distribuzione di fluidi pericolosi presso gli imbocchi Esplosione Incendio Rilascio di sostanze pericolose 114 CAPITOLO 4 Generici pericoli per i passeggeri Intrappolamento tra convoglio e banchina Intrappolamento nelle porte Tentativo di discesa a treno gi avviato Treno in movimento con porte aperte Porte aperte dal lato sbagliato Altri pericoli Perdita completa di potenza elettrica Guasto ai sistemi anti intrusione Perdita di trazione della mo
134. di fenomeni di grandi dimensioni quali l incendio di un edificio o di una galleria quindi composto da algoritmi che lavorano su valori medi a scala macroscopica Questa impostazione fa s che esista una dimensione di griglia ottimale al di sotto della quale si tende a precisioni inferiori piuttosto che maggiori o comunque al di sotto della quale l aumento esponenziale dei tempi di calcolo non corrisponde ad una garanzia di maggiore precisione Quindi sempre d obbligo trarre delle considerazioni preliminari sulla dimensione della griglia di calcolo e sui relativi tempi di elaborazione al fine di potere scegliere la dimensione ottimale per la suddivisione del dominio verificando in primo luogo che il valore scelto come riferimento sia sufficientemente attendibile in termini di precisione e contemporaneamente compatibile con i tempi di sviluppo del progetto stesso zone di maggiore rilievo compensando gli elevati tempi di elaborazione con una griglia meno fitta nella restante parte del campo Negli sviluppi di questa tesi tuttavia sono state definite esclusivamente celle cubiche di dimensioni costanti lungo il dominio 195 Costruzione e validazione del modello
135. di diffusioni di combustibile in tutto l ambiente Nel caso di ambienti comuni in assenza di altre informazioni riguardo alla destinazione d uso possono essere di riferimento i valori in Tabella 2 3 fn Potenza Superficie Flusso areico Definizione Q KW S m q kW m Fuoco piccolo in ambiente 2100 9 3 225 senza combustibile Fuoco piccolo in ambiente 4650 9 3 500 con combustibile Fuoco grande in ambiente 25000 50 500 con combustibile Tabella 2 3 Potenza e superficie di fuochi stazionari ottenuti mediando il flusso areico dai pi comuni materiali presenti in un locale per uso civile fuochi di piccola estensione occupano mediamente un area minore o uguale a 9 m e possono dare origine a potenze comprese tra 2100 e 4700 kW a seconda del tipo di materiale presente Per fuochi non stazionari costantemente e sufficientemente ossigenati in grado di espandersi fino a coinvolgere tutto il materiale infiammabile l HRR funzione del tempo e per esso vengono scelte formulazioni matematiche pi o meno complesse Raggiunta la potenza termica massima si f l ipotesi che l HRR resti costante fino all esaurimento del combustibile anche se per problemi di ossigenazione si avrebbe un effetto pulsante intorno ad un valore medio Tra le possibili formulazioni riportiamo le pi utilizzate Figura 2 5 1 funzione lineare a tratti permette una migliore approssimazione quando noto
136. di ottimizzazione per il quale ogni evacuante tenta di selezionare l uscita che minimizza il proprio tempo di evacuazione Il tempo di evacuazione che ogni evacuante tenta di ottimizzare consiste nella somma del tempo di cammino e del tempo in coda Il tempo di cammino valutato semplicemente dividendo la distanza per la velocit di cammino mentre il tempo valutato per la coda una funzione della posizione e delle azioni degli altri evacuanti Nella realt di un evacuazione si presume che un individuo cambi il percorso inizialmente scelto soltanto in presenza di un alternativa che appare chiaramente migliore Questo comportamento simulato dall algoritmo attraverso un parametro che viene sottratto al tempo stimato per l imbocco dell uscita scelta A parte quanto evidenziato sopra esistono altri fattori che influenzano il processo di decisione degli evacuanti Questi sono fattori legati al fuoco alla familiarit delle uscite considerate ed alla visibilit delle singole uscite L effetto di questi fattori preso in considerazione aggiungendo condizioni al problema di minimizzazione Secondo i tre fattori menzionati le uscite sono divise in sette gruppi in modo che ogni uscita appartenga ad un determinato gruppo gruppi sono dati da un ordine di preferenza La familiarit di ogni uscita per ogni gruppo di evacuanti pu essere determinata 188 CAPITOLO 9 dall utente nel file di input E anche possibile dare una
137. di un incendio quello che ne descrive l andamento seguendo le reazioni chimiche tra combustibile e comburente modello cinetico reattivo Esso il solo in grado di ricrearne l andamento reale quando le condizioni di ossigenazione variano nel tempo Il modello cinetico reattivo fornisce HRR corretto ma per essere utilizzato necessita di una notevole quantit di parametri stechiometria delle reazioni potere calorifico delle specie interessate parametri termici caratteristiche fisiche costanti di equilibrio se la specie presente in pi fasi caratteristiche e comportamento dei prodotti della combustione condizioni di aerazione etc per cui spesso si abbandona questo approccio per modelli semplificati pi facilmente gestibili In alternativa nei modelli semplificati si preferisce utilizzare un valore dell HRR teorico svincolato dalla stechiometria e dalla cinetica delle reazioni La scelta del valore opportuno di HRR deve essere condotta in base ad opportune considerazioni sull ambiente e sullo scenario complessivo dell evento incidentale con particolare riferimento alla ventilazione presente 30 CAPITOLO 2 Si intendono fuochi stazionari quelli in cui ossigenazione sempre stechiometrica e la superficie occupata dal fuoco pressoch costante per cui l HRR pu essere assunto costante nel tempo Da notare che in realt queste ipotesi sono soddisfatte solo in particolari condizioni di ventilazione ed in assenza
138. dio fumo e gas nei locali tecnici Rivelatori di incendio fumo e gas installati nei locali tecnici Sistema di controllo a distanza TVCC Sistemi di estinzione incendio Sistemi di estrazione fumi Sistema di ventilazione Facilitazione dell esodo Nicchie Galleria parallela di servizio e di sicurezza Facilitazione del soccorso Accessibilit per veicoli stradali 104 CAPITOLO 4 Mezzi di soccorso carrelli ferroviari mezzi ordinari treno di soccorso treno di evacuazione MATERIALE ROTABILE Facilitazione dell esodo Equipaggiamento delle carrozze PROCEDURE OPERATIVE Prevenzione incidenti Orario Programma di esercizio Regolamenti per il trasporto di merci pericolose 4 11 L ALLEGATO III DEL DM 28 10 2005 ANALISI DI RISCHIO L articolo 13 del DM 25 ottobre 2005 recita L analisi dei rischi viene effettuata da un soggetto terzo o funzionalmente indipendente dal Gestore della infrastruttura secondo i principi generali riportati nell Allegato III L analisi dei rischi deve dimostrare che con i parametri di riferimento e i requisiti di sicurezza di cui all Allegato II sono conseguiti gli obiettivi di sicurezza di cui all Allegato III con particolare riferimento alla sicurezza degli utenti del personale addetto dei servizi di soccorso L analisi quantitativa dei rischi nelle gallerie ferroviarie deve essere inquadrata in una logica generale di sistema adattata allo specifico ambito del si
139. distribuzione di probabilit di accadimento del livello di danno associato alle conseguenze degli scenari incidentali di riferimento Sulla base di tali dati si definisce una misura del livello di Rischio Atteso Totale R per una specifica opera e per uno specifico regime di traffico che pu esprimersi come n R Y p C 4 1 i 1 dove R il rischio atteso pi la probabilit di accadimento dell i esima conseguenza C il valore dell indicatore di danno associato alla conseguenza i esima ed n il numero di eventi conseguenza La misura del livello di Rischio Atteso Individuale IR si ottiene normalizzando il valore del precedente indicatore rispetto alla popolazione esposta in un intervallo di tempo prefissato un anno e per chilometro percorso in galleria altres ben definito un livello di Rischio Cumulato CR sulla base della distribuzione di probabilit cumulata del livello di danno riferita sempre ad un anno Il livello di rischio cumulato fornisce la probabilit cumulata che si abbia un danno maggiore di un assegnata soglia di tolleranza Il rischio atteso individuale unitamente al rischio cumulato costituiscono le grandezze di riferimento per l accettabilit del livello di sicurezza del passeggero associato alla singola specifica galleria dati complessivi ottenuti dall Analisi di Rischio effettuata su tutte le gallerie distribuite 108 CAPITOLO 4 lungo la rete ferroviaria messi a
140. dizionata ed accettabilit del rischio stabilite dal Decreto Ministeriale 28 10 2005 244 CAPITOLO 11 SCENARIO vittime IG SCENARIO vittime IG EI_10_01 0 0 0000 EI _50_02 0 0 0000 EI 10_02 0 0 0000 EI_50_03 0 0 0000 El_10_03 0 0 0000 EI_50_04 255 0 3840 El_10_04 250 0 3765 EI_50_05 0 0 0000 EI_10_05 170 0 2560 EI_50_06 255 0 3840 EI_10_06 0 0 0000 EI_50_07 179 0 2696 EI_10_07 0 0 0000 EI_50_08 255 0 3840 El_10_08 71 0 1069 EI_50_09 255 0 3840 El_10_09 255 0 3840 EI_50_10 255 0 3840 EI_10_10 255 0 3840 EI_50_11 1 0 0015 EI_10_11 0 0 0000 EI_50_12 255 0 3840 EI_10_12 0 0 0000 EI_50_13 255 0 3840 EI_10_13 255 0 3840 EI_50_14 255 0 3840 EI_10_14 0 0 0000 EI_50_15 355 0 5346 EI_10_15 152 0 2289 EI 100 01 387 0 5828 EI_10_16 0 0 0000 El_100_02 28 0 0422 EI_10_17 168 0 2530 EI 100_03 410 0 6175 EI_10_18 238 0 3584 EI 100_04 590 0 8886 EI_10_19 178 0 2681 EI 100_05 255 0 3840 El_10_20 0 0 0000 EI_100_06 582 0 8765 EI_10 21 170 0 2560 El_100_07 352 0 5301 El_10_22 255 0 3840 El_100_08 597 0 8991 El_10_23 255 0 3840 El_100_09 655 0 9864 El_10_24 7 0 0105 El_100_10 598 0 9006 El_10_25 139 0 2093 EI_100_11 255 0 3840 EI_10_26 235 0 3539 EI_100_12 596 0 8976 EI_10_27 255 0 3840 EI_100_13 571 0 8599 EI_10_28 255 0 3840 EI 100_14 570 0 8584 EI_50_01 247 0 3720 EI_100_15 617 0 9292 Tabella 11 5 Numero di vittime N ed indicatore di danno
141. dizioni al contorno del tunnel nessuna dispersione di calore pool fire 3 00 x 9 00 1200 s set up fuoco tempo di simulazione Tabella 10 2 Set up simulazioni FDS per la definizione della griglia di calcolo Osservando la Figura 10 6 si pu notare come in tutti i casi la temperatura riprodotta da FDS non superi i 1100 C mentre la temperatura di picco misurata nel test Runehamar T2 di circa 1250 C dunque in nessuno dei 5 casi si ha convergenza con il valore preso a riferimento Tuttavia d obbligo ricordare che il test Runehamar T2 stato costruito simulando l incendio di un HGV e dunque interessando quasi tutta l altezza del tunnel 14 Il set up del carico d incendio nel test Runehamar T2 stato effettuato ponendo 220 pallets di legno e 240 materassi di poliuretano sopra un semi rimorchio misurante 10 45 m per 2 90 m L altezza Costruzione e validazione del modello 203 mentre nel caso delle cinque simulazioni riprodotte ad esso stato approssimato un pool fire da poliuretano posto alla quota della superficie inferiore del dominio Variazione della temperatura massima al variare della griglia di calcolo sz grid 0 20 m grid 0 25m grid0 30m grid 0 40m grid 0 50M Kurioka mod zona del fuoco 1200 A Star prni 1144 63 1000 800 600 Temperatura C 400 200 30 20 10 0 10 20 30 40 Posizione rispetto al centro del fuoco m Figura
142. do metodologie innovative per la valutazione delle situazioni potenzialmente rischiose sulle proprie infrastrutture oggi vengono sviluppate analisi di rischio probabilistiche supportate dall impiego di molteplici modelli deterministici dedicati all analisi degli scenari di incendio grazie ad un approccio ormai consolidato ma in continuo sviluppo ed evoluzione Obiettivo principale della presente tesi di laurea stato quello di definire completamente e correttamente una metodologia per la valutazione deterministica del danno al ricettore uomo nell eventualit dell incendio di un tunnel attraverso un percorso coerente di studio e sperimentazione concretizzatosi nella costruzione e validazione di un modello numerico di simulazione dell incendio e dell esodo in galleria ferroviaria 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 5 1 2 5 2 2 5 3 2 5 4 2 5 5 2 6 2 6 1 2 6 2 2 7 2 7 1 2 7 2 2 7 3 2 7 4 SOMMARIO INTRODUZIONE ira 9 LA SICUREZZA IN GALLERIA FERROVIARIA i 9 OBIETTIVI DEL LAVORO Luu i 10 VALUTAZIONE QUANTITATIVA DI UN INCENDIO 15 L APPROCCIO INGEGNERISTICO ALLA SICUREZZA ANTINCENDIO 15 DESCRIZIONE GENERALE DELLA COMBUSTIONE E DEI SUOI PRODOTTI 15 COMPOSIZIONE DI UNA FIAMMA cccccccesceeeeeeeeeeeeeeeeeeeneeseeeseeeeeseeeeenneeseeeeeenes 18 TEMPERATURA DI UNA FIAMMA iii 20 IL MECCANISMO DELLA COMB
143. do cloridrico HCI Si forma come il fosgene dalla combustione di materiali contenenti cloro come le plastiche ha un azione molto caustica ed in concentrazioni superiori allo 0 01 fatale in pochi minuti Valutazione quantitativa di un incendio 43 2 9 8 Aldeide acrilica CH2CHCHO Si forma dalla combustione di materiali derivati dal petrolio grassi e oli estremamente tossica gi ad una concentrazione di 10 ppm 0 001 letale L aldeide acrilica o acroleina tossica per il fegato e irritante per la mucosa gastrica Viene prodotta dalla disidratazione del glicerolo reazione che si presenta anche durante la comune frittura oltre il punto di fumo dell olio utilizzato 2 9 9 Anidride solforosa SO Si produce durante la combustione di materiale contenente zolfo e abbondanza di ossigeno Per concentrazioni inferiori allo 0 05 irritante per occhi e mucose per concentrazioni maggiori mortale in tempi brevi 2 9 10 Ossidi di azoto NO Derivano dalla combustione di nitrati organici ammonio e nitroglicerina Sono molto tossici e gi a concentrazioni dello 0 02 diventano mortali 2 9 11 Formaldeide CH20 L aldeide formica o formaldeide gas di odore pungente e irritante presenta notevoli problematiche legate alle sue propriet chimico fisiche alta reattivit e volatilit e tossicologiche nonch alla sua sospetta cancerogenicit Il suo impiego principale nella produzione di resine in
144. do dell incendio sia intesa in termini di HRR che in termini di tasso di crescita Quando invece gli studi di Carvel trattano i pool fires si giunge alla conclusione che per pozze incendiate poco o mediamente estese un aumento della ventilazione corrisponde ad una diminuzione di HRR Mentre per pozze di combustibile incendiato molto estese un aumento di ventilazione pu probabilmente incrementare HRR Il limite tra le due situazioni dipende dalle caratteristiche del tunnel e dalle condizioni di ventilazione 3 7 3 Il fenomeno della pulsazione Un altro fenomeno recentemente preso in considerazione anche per i tunnel quello della pulsazione 26 Durante gli esperimenti del 2003 condotti nel Runehamar Tunnel in Norvegia stato Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 69 osservato che all interno di un certo range di HRR 125 135 MW e per una data configurazione globale il valore del flusso dei gas in moto all interno del tunnel pu oscillare con pulsazioni regolari di grande periodo 4 18 secondi Lo studio di queste oscillazioni stato fatto con due differenti approcci uno di tipo acustico ed uno ad impedenza basato sull analisi delle risposte in frequenza Secondo entrambi gli approcci adottati stata trovata una coincidenza soddisfacente tra la risonanza intrinseca del sistema ed i valori di periodo misurati Il verificarsi di questo fenomeno in esperimenti condotti a scala reale por
145. do delle persone e dell intervento delle squadre di soccorso Tali obiettivi possono essere raggiunti mediante l adozione di e Requisiti e misure minimi e Requisiti e misure integrative Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 101 4 10 1 Requisiti minimi requisiti minimi rappresentano le predisposizioni di sicurezza che devono essere messe in atto in tutte le gallerie di cui al Decreto Per le gallerie caratterizzate dall insieme dei seguenti parametri il rispetto dei requisiti minimi costituisce condizione sufficiente a garantire un adeguato livello di sicurezza e lunghezza non superiore a 2 km volume di traffico non superiore a 220 treni giorno traffico non contemporaneo di treni passeggeri e treni merci pericolose andamento altimetrico senza inversioni di pendenza e assenza di aree a rischio specifico in prossimit degli imbocchi Per tali gallerie non richiesta una specifica analisi di rischio Le gallerie di lunghezza compresa tra 500 m e 1000 m dovranno invece avere soltanto alcuni dei requisiti minimi Si riporta di seguito l elenco di tutti i requisiti minimi previsti dal DM 28 10 2005 INFRASTRUTTURA Prevenzione incidenti Sistema di radiocomunicazione Limitazione deviatoi in galleria Controllo sistematico dello stato del binario Protezione e controllo accessi Ispezione regolare dello stato della galleria Piano manutenzione galleria Mitigazione delle conseguenze di incidenti Resistenza
146. doppia canna con tunnel di servizio 4 6 1 Tunnel a singola canna e singolo binario Questo concetto di tunnel quello tradizionale a singolo binario normalmente senza installazioni tecniche speciali per segnalare il traffico all interno del tunnel eccetto quelle strettamente necessarie all esercizio della linea In queste gallerie presente un solo treno per volta poich non installato alcun segnale di blocco al suo interno Per cui una volta imboccata la galleria nessuna procedura impedisce al treno di correre verso l uscita In altre parole la galleria intera compresa all interno della medesima sezione di blocco e non esistono circuiti di binario per il blocco elettrico Ci ancora un fatto comune nelle linee a bassa potenzialit 86 CAPITOLO 4 In queste circostanze la direzione del traffico a determinare la direzione di ventilazione nel tunnel almeno finch presente un solo treno in moto Se un treno per qualsiasi ragione dovesse fermarsi all interno del tunnel il flusso d aria decrescer rapidamente a causa della diminuzione di velocit del treno e la direzione di ventilazione pu subire una inversione in funzione della topografia e della temperatura all interno ed all esterno della galleria Un eventuale incendio pu contribuire a cambiare la direzione di ventilazione 4 6 2 Tunnel a singola canna e singolo binario con segnali di blocco Questi tunnel sono in linea di principio uguali ai tunne
147. dro gi di per s catastrofico stato ulteriormente reso drammatico dal tiraggio naturale di aria consentito dai tunnel presenti sotto le macerie che hanno consentito condizioni ideali per gli incendi Nonostante l uso di tecniche avanzate di telerilevamento delle temperature che hanno guidato le squadre di spegnimento verso i punti di maggior pericolo le temperature sotto lo strato di macerie si sono mantenute per settimane attorno ai 600 800 C Figura 5 9 Ingresso del Khuntan Tunnel in Thailandia lungo 1352 m Effetti dell incendio sulla vita umana 143 CAPITOLO 6 EFFETTI DELL INCENDIO SULLA VITA UMANA 6 1 INTRODUZIONE Risulta di fondamentale importanza per la valutazione del rischio o per la ricostruzione della dinamica di un incendio conoscere gli esiti generati sulle persone dall esposizione all evento incidentale in termini di tossicit ed irraggiamento ustioni Tuttavia le ustioni ancorch gravi ed estese non giocano di norma un ruolo apprezzabile nel determinismo della morte soprattutto quando essa sopraggiunge fin dalle prime fasi di combustione E noto infatti che negli incendi si muore nella maggior parte dei casi a causa dei prodotti della combustione gas tossici e fumi rilasciati ad alta temperatura e che le altre cause concorrono in seconda battuta quando il soggetto ha almeno perso conoscenza incapacitazione Pertanto in occasione di un incendio che non abbia avuto inizio con un rilas
148. e Una delle ragioni principali del successo del software FDS risiede nella semplicit della rappresentazione che esso produce dello spazio Poich il dominio suddiviso in una griglia elementare di volumi di controllo ogni entit geometrica funzione della griglia di conseguenza ogni superficie sia essa piana o curvilinea deve necessariamente adagiarsi lungo il contorno delle celle che la interessano secondo un procedimento noto come stair stepping Ogni superficie risulter tanto meglio rappresentata quanto pi sar fitta la griglia che la inviluppa Tuttavia in una simulazione FDS EVAC i domini del fuoco e di evacuazione possono essere disgiunti ed avere differenti risoluzioni Mentre il primo tridimensionale definisce lo spazio che interessa il movimento dei flussi risultando cos il dominio fondamentale della simulazione il secondo bidimensionale nel piano orizzontale serve esclusivamente a tenere traccia delle grandezze d interesse nelle sole zone occupate dagli evacuanti ed a condizionarne il movimento in funzione della geometria dell ambiente Il disaccoppiamento dei domini FDS ed EVAC costituisce un grande vantaggio E possibile ad esempio utilizzare per il dominio di evacuazione i cui tempi di elaborazione sono molto contenuti celle molto piccole e modellare efficacemente anche spazi ristretti 180 CAPITOLO 9 come linterno di un vagone mantenendo al contempo per la simulazione complessi
149. e iN i i SINA I i AziigN i 8 e a J igi E is 8 i f Eri I FPA TG H R5 00 f H Pa S I I H f I 2 i dea i i 4 aie ms i I j Ne CI il i I Li I i PE i e A __ i REA SKA E g i L P i re i i f i i i i i i i f i i i Figura 4 1 Sezione tipo di una galleria naturale a singolo binario per tratte aventi velocit di percorrenza minore di 250 Km h Nel caso di gallerie a doppio binario le nicchie vengono realizzate affacciate tra loro nel caso di gallerie a semplice binario sono invece disposte tutte sullo stesso lato Il piano di calpestio deve avere una pendenza dell 1 verso l interno della galleria Nel caso di gallerie superiori a 2 km le nicchie devono essere attrezzate con armadietti distinti per il contenimento di mascherine di torce a vento di telefonia fissa posta in scatole stagne a distanza minore o uguale a 500 m di citofoni a distanza minore o uguale a 250 m e del sistema idrante che non deve trovarsi mai in corrispondenza di nicchie con quadri elettrici Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 77 nicchioni devono essere costruiti ad una distanza non superiore a 250 m se le nicchie hanno un interasse di 25 m oppure ad una distanza non superiore a 240 m se le nicchie hanno un interasse di 30 m devono possedere una larghezza di 2 80 m per una profondit di 3 30 m o 4 10 m ed un
150. e versioni commerciali in quanto sono fondamentalmente strumenti di ricerca 174 CAPITOLO 8 8 3 I MODELLI NUMERICI DI EVACUAZIONE Fino ad oggi la capacit di evacuazione di una struttura in fase di progetto o verifica stata principalmente valutata sulla base di criteri relativamente semplici sulla larghezza e sulla lunghezza dei percorsi di evacuazione Questi criteri sono basati principalmente sulle lezioni apprese dagli incidenti del passato e sui risultati di esperimenti a scala reale Nei modelli numerici di simulazione dell esodo gli occupanti sono considerati prossimi alle uscite fin dal primo istante di evacuazione ed il calcolo dedicato principalmente ai soli punti di connessione tra le varie parti della struttura nonch tra questa e l esterno AI fine di ottenere schematizzazioni pi realistiche della realt la tecnica moderna ha cominciato a dedicare una forte attenzione alla modellazione numerica anche nel campo dell esodo dimostrando che questo strumento pi che valido per definire le condizioni di sicurezza di una struttura in chiave prestazionale Allargando poi il campo di esplorazione della sicurezza a strutture quali i moderni centri commerciali o i tunnel o a tutte quelle altre strutture in cui sono presenti centinaia o migliaia di individui o che per la loro conformazione presentano particolari criticit occorrono modelli capaci di simulare anche le dinamiche sociali di una folla Sia l
151. e 58 simulazioni in quanto si voluto fornire con essi esclusivamente una base per l ulteriore e pi precisa validazione del modello Una trattazione statistica precisa atta a definire una Analisi prestazionale delle misure di sicurezza antincendio a partire dai dati sviluppati in questa tesi si ritrova nel lavoro del dott ing Marco Santo SPINELLI 75 Conclusioni 249 CAPITOLO 12 CONCLUSIONI 12 1 CONCLUSIONI La realizzazione di tutte le condizioni di sicurezza in tutte le condizioni di esercizio deve essere garantita per ogni opera ingegneristica e cid vale in particolar modo per i tunnel ferroviari che si configurano come opere ad elevatissimo rischio per via del grande numero di vittime che una tale infrastruttura pu produrre in circostanze catastrofiche ll DM 28 10 2005 definisce sicurezza in caso d incendio l insieme di misure provvedimenti accorgimenti e attenzioni intesi ad evitare in accordo secondo le norme emanate dagli organi competenti l insorgere di un incendio e a limitarne le conseguenze Il problema della sicurezza in galleria dunque una questione complessa che riguarda aspetti molteplici difficilmente analizzabili fuori dal contesto stesso Ad ogni incidente corrisponde un evento critico iniziatore In galleria ferroviaria gli eventi critici cui deve farsi riferimento per la valutazione del rischio sono l incendio il deragliamento e la collisione Di questi tre scenari incidentali
152. e Rate L insieme dei dati che per un dato materiale o prodotto definiscono il rilascio di calore nel tempo riassumibile nelle curve di rilascio termico L informazione fondamentale che forniscono queste curve quella del tasso del rilascio termico definito nella letteratura anglosassone come Heat Release Rate Il termine rate rateo o tasso indica infatti la misura dell energia termica rilasciata nell unit di tempo Potenza e si riferisce ad una combustione in eccesso d aria Introduzione 11 la nuova logica dell approccio prestazionale come metodologia efficace e moderna da affiancare al tradizionale quadro prescrittivo fornendo a corredo della strategie di progetto e verifica della sicurezza l innovativo strumento dell analisi di rischio Nella pratica ingegneristica il concetto di sicurezza strettamente connesso al concetto di rischio tanto minore il rischio tanto maggiore pu dirsi in un certo senso la sicurezza Figura 1 1 Ingresso del Khuntan Tunnel in Thailandia lungo 1352 m La norma introduce i requisiti minimi di sicurezza che deve possedere una galleria correttamente strutturata e garantisce per una determinata classe di lunghezze e regimi di esercizio la validit e l efficienza di tali requisiti come unica strategia di sicurezza ovvero come strategia necessaria e sufficiente al raggiungimento degli obiettivi di sicurezza Per le ulteriori classi di lunghezze e regimi di esercizio acca
153. e a rispondere correttamente ai segnali provenienti dall ambiente resoconti di eventi catastrofici di grande dimensione confermano l importanza della valutazione di questi aspetti del comportamento umano Durante l attacco alle Torri Gemelle New York USA del 2001 persone perfettamente a conoscenza del piano di esodo non riuscirono a fuggire a causa dello stress e della paura questo un chiaro esempio di come l interazione tra capacit cognitive e circostanza pu condizionare il comportamento 162 CAPITOLO 7 Nell incendio dell aeroporto di Dusseldorf Germania 1995 alcuni visitatori dell aerostazione rimasero intrappolati nel piano interrato dopo aver scelto di prendere l ascensore per l assenza di indicazioni di pericolo specifiche questo esempio dimostra invece l importanza dell informazione 7 3 LE CARATTERISTICHE DEGLI OCCUPANTI Le caratteristiche delle persone presenti nell ambiente oggetto di studio che per conformit con i testi normativi e tecnici reperibili indichiamo con la parola occupanti costituiscono un aspetto fondamentale nella previsione della risposta in caso di incendio Inizio o Processo di validazione degli indizi sviluppo TOE Ricezione dell incendio Ricezione Riconoscimento Interpretazione conoscimento indizi degli indizi degli indizi degli indizi ne o dell indizio 9 9 9 interpretazione Periodo di decisione Decisione Periodo di pre movimento d
154. e accumulata di specie tossiche con le quali sono venute a contatto Il comportamento umano nell incendio 165 CARATTERISTICHE DELLE PERSONE DESCRIZIONE Una delle caratteristiche che distingue gli uomini dalle donne nel comportamento in caso d incendio rilevato nel corso di diversi anni riguarda la maggiore attitudine degli uomini a tentare di combattere Genere l incendio a differenza delle donne che sono pi pronte a fuggire e ad avvertire le altre persone presenti Tale dato potrebbe essere soggetto a mutare nel corso degli anni in relazione ai lavori che le donne svolgono nelle attivit lavorative sempre pi vicini a quelli degli uomini La variazione delle capacit in relazione all et scomponibile nelle tre categorie delle capacit del processo decisionale e delle azioni La variazione delle prestazioni fisiche l aspetto pi rilevante nella resistenza all esposizione agli agenti tossici e irritanti Et Tabella 7 1 Schematizzazione della risposta umana in relazione alle caratteristiche pi significative delle persone che possono essere presenti nell ambiente da evacuare 7 4 LA RISPOSTA AGLI INDIZI Il processo di risposta agli indizi composto dalle tre fasi della ricezione sentire fisicamente del riconoscimento riconoscere come tale l indizio e dell interpretazione dare all indizio il suo significato La valutazione di tale comportamento pu essere svolta s
155. e correttamente il carico di incendio di questi automezzi nelle loro condizioni di esercizio per definire validamente il rischio incendio in galleria sia essa stradale o ferroviaria 5 3 4 Considerazioni sugli incendi delle Torri Gemelle del 2001 Potrebbe essere di interesse valutare il comportamento degli incendi di Ground Zero conseguenti all attentato del 11 settembre 2001 poich per le date circostanze lo sviluppo di questi eventi si avvicina molto a ci che realmente pu avvenire all interno di un tunnel Assumendo la curva RWS UNI 11076 come modello di evoluzione delle temperature perfettamente lecito anzi probabilmente errato per difetto ammettere la presenza di temperature superiori ai 1300 C All interno dei piani sotterranei adibiti a parcheggio del World Trade Center erano presenti centinaia di autoveicoli che da soli avevano il potenziale per sviluppare ed alimentare incendi colossali serbatoi di benzina e olii combustibili lubrificanti e materiali plastici derivati dal petrolio Oltre a questi si sono poi aggiunti in particelle di dimensioni anche molto piccole centinaia di tonnellate di materiale combustibile sotto forma di mobili archivi rivestimenti materiali per edilizia e di servizio Il tutto stato infine ricoperto da uno strato di polveri e macerie che hanno garantito l isolamento dall atmosfera e quindi la ridotta Le gallerie ferroviarie in esercizio 141 dispersione del calore Il qua
156. e frequenze probabilit di accadimento e della gravit delle conseguenze per ciascun evento pericoloso Stima delle probabilit di accadimento degli eventi pericolosi Analisi frequentista soggettiva degli eventi pericolosi selezionati con chiara 112 CAPITOLO 4 indicazione delle fonti e o dei criteri di valutazione adottati Si indica il livello di significativita rappresentativita e precisione statistica dei dati utilizzati Analisi degli scenari incidentali Sviluppo delle sequenze incidentali conseguenti agli eventi pericolosi selezionati Si individuano gli scenari incidentali pi frequenti o comunque possibili sulla base dei dati storici a disposizione Stima delle probabilit degli eventi caratteristici degli scenari incidentali A partire da dati storico statistici o attraverso valutazioni di tipo soggettivo si valutano le probabilit degli eventi elementari e degli eventi complessi che caratterizzano gli scenari incidentali evidenziando il livello di significativit rappresentativit e precisione statistica dei dati utilizzati Analisi delle conseguenze Analisi delle conseguenze per gli scenari incidentali identificati Si individuano le conseguenze in termini di fatalit Valutazione dei profili di rischio individuale e collettivo Si valuta il rischio individuale primariamente in termini di danno atteso relativo al singolo passeggero Ad un livello di maggiore dettaglio si possono pren
157. e il numero delle persone esposte al rischio incendio non aumentando viceversa in termini assoluti la gravit dell analogo evento incidentale di classe A Si precisa inoltre che mentre la classe incidentale di tipo A pu verificarsi in ogni configurazione geometrica del sistema galleria le classi incidentali di tipo B e C sono possibili solo ed esclusivamente in sistemi galleria a singola canna e doppio binario Le tre classi incidentali prima individuate risultano compatibili con gli scenari pericolosi presi a riferimento nei documenti redatti dalle F S Linee Guida per il miglioramento della Sicurezza nelle Gallerie Ferroviarie 1997 con gli analoghi scenari considerati nel redigere i piani interni di emergenza per le lunghe gallerie ferroviarie lunghezza non inferiore ai 5000 metri nonch con le disposizioni in materia di trasporto ferroviario di merci pericolose regolate dal R I D Reglement concernant le trasport International ferroviaire des marchandises Dangereuses 220 CAPITOLO 11 E chiaro che nella realt tra i due eventi incendio e perdita di mobilit del rotabile esiste un transitorio pi o meno breve in base alla localizzazione del focolaio d incendio che nello studio in oggetto si considera sempre in carrozza al fine di massimizzare il carico d incendio all incidenza del fuoco sui dispositivi di movimento alla possibilit di azionamento del freno di emergenza alla presenza o meno in pros
158. e of Road Tunnels In Joint Issue ITA PIARC of Route Roads on Fire Safety in Tunnels 2004 Babrauskas V and Peacock R D Heat Release Rate The Single Most Important Variable in Fire Hazard Fire Safety Journal 18 255 272 1992 Huggett C Estimation of Rate of Heat Release by Means of Oxygen Consumption Measurements Fire and Materials 4 2 61 65 1980 Lonnermark A On the Characteristics of Fires in Tunnels Doctoral Thesis for the degree of Doctor of Philosophy Department of Fire Safety Engineering Lund Institute of Technology Lund University 2005 Memorial Tunnel Fire Ventilation Test Program Test Report Massachusetts Highway Department and Federal Highway Administration 1995 Heselden A Studies of fire and smoke behavior relevant to tunnels 2nd Int Symp on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels J1 1 J1 18 Cambridge UK 23 25 March 1976 256 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Bibliografia Heselden A J M Studies of fire and smoke behaviour relevant to tunnels Building Research Establishment CP 66 78 Borehamwood UK 1978 Studiensgesellschaft Stahlanwendung e V EUREKA Project EU499 FIRETUN Dusseldorf Germany 1995 State of the Road Tunnel Equipment in Japan Ventilation Lighting Safety Equipment Public Works Research Institute Technical note Vol 61 Japan 1993 Lemaire A van de Leur P H E and Kenyon Y
159. e per le comunicazioni telefoniche dall apparato con schede di interfaccia di linea per la gestione delle segnalazioni e della fonia e dal terminale che visualizza su monitor tutte le segnalazioni entranti e tramite tastiera e mouse permette di inviare le segnalazioni uscenti dall interfaccia telefonica che permette le conversazioni fra le postazioni periferiche e l operatore di consolle 84 CAPITOLO 4 dall interfaccia con l impianto di diffusione sonora dall interfaccia verso periferiche locali dagli apparati di interfaccia per le funzioni di telecontrollo e telediagnostica degli impianti e verso il sistema di supervisione L apparecchio telefonico a viva voce per l emergenza presenta sulla parte frontale due dispositivi di richiesta di connessione il primo consiste in un pulsante a fungo che permette ad un utente che non sia personale FS di effettuare una richiesta di conversazione con l operatore della consolle abilitata pigiando semplicemente il tasto stesso il secondo consiste in un interruttore a due posizioni a chiave FS in dotazione al personale viaggiante che permette al personale FS di effettuare una richiesta di conversazione con l operatore della consolle o di inserirsi nell impianto di diffusione sonora per effettuare annunci all interno della galleria All operatore della consolle attiva in tutti i casi sar inviato automaticamente un codice identificativo della richiesta di conversazione avvenuta tramite pu
160. e reazione al fuoco Affidabilit delle installazioni elettriche Impianto idrico antincendio Facilitazione dell esodo Marciapiede Corrimano Segnaletica di emergenza Illuminazione di emergenza nella galleria Uscite Accessi Realizzazione Uscite Accessi 102 CAPITOLO 4 Sistema di controllo fumi nelle vie di esodo Impianto telefonico di emergenza viva voce e di diffusione sonora Facilitazione del soccorso Piazzale di emergenza Area di triage Piazzole per l elisoccorso Strade di accesso Impianto di radiopropagazione in galleria per le operazioni di soccorso Disponibilit di energia elettrica per le squadre di soccorso Postazioni di controllo Sezionamento linea di contatto Sistema di interruzione e messa a terra della linea di contatto MATERIALE ROTABILE Prevenzione e mitigazione incidenti Misure di protezione dal fuoco materiali di motrici e carrozze Rilevatori di incendio a bordo Dispositivi manuali di allarme Neutralizzazione freno di emergenza Mantenimento della capacit di movimento Impianti fissi di estinzione Illuminazione d emergenza Facilitazione dell esodo Dimensionamento per l esodo PROCEDURE OPERATIVE Prevenzione e mitigazione incidenti Arresto per emergenza Facilitazione dell esodo Formazione del personale Informazioni di sicurezza e istruzioni sul comportamento in caso di emergenza Facilitazione del soccorso Piani di emergenza e soccorso Esercitazioni periodiche con le squadre d
161. e si otterranno dalle simulazioni d ora innanzi le tre classi incidentali definite e caratterizzate come sopra detto vengono rinominate rispettivamente e la classe incidentale A come El_10 con evento iniziatore da 10 MW di picco e la classe incidentale B come El_50 con evento iniziatore da 50 MW di picco e la classe incidentale C come El_ 100 con evento iniziatore da 100 MW di picco Nelle figure che seguono Figura 11 7 Figura 11 8 Figura 11 9 sono riassunti nella forma di un albero degli eventi di tipo fenomenologico i principali dati di input adottati nella definizione dei tre scenari base o di riferimento fin qui esposti Si chiarisce infine che per albero degli eventi fenomenologico si intende non gi la versione standard comunemente utilizzata per il calcolo delle probabilit di accadimento di ogni singolo scenario in relazione al funzionamento o malfunzionamento dei singoli sistemi considerati bens la sola rappresentazione grafica dei singoli scenari incidentali considerati in funzione della variabilit dei parametri caratteristici dei sistemi componenti valutati 11 2 2 Scenari Derivati Gli scenari incidentali derivati sono stati ottenuti a partire dai tre scenari base descritti al paragrafo precedente introducendo una serie di misure di sicurezza antincendio e variando una alla volta le variabili di funzionamento di ciascuna misura Tenendo conto delle ipotesi semplificative gi introdotte per l
162. e tecniche tradizionali che i primitivi modelli di simulazione dell esodo non sono in grado di tenere in debito conto gli effetti fisici o psicologici della pressione di una folla di persone su di un singolo individuo Le moderne esigenze di sicurezza impongono dunque l adozione di modelli di calcolo numerico dell esodo basati sul comportamento degli individui oltrech sul loro movimento 8 3 1 Caratteristiche generiche di un modello di evacuazione I modelli automatici utilizzati nell approccio prestazionale sono soprattutto quelli che prioritariamente simulano l incendio Il principale motivo di questa maggiore notoriet deriva dalla maggiore disponibilit di dati oggettivi rispetto a quelli che costituiscono la base dei modelli di previsione del comportamento umano Negli ultimi anni si per manifestato uno sviluppo molto rapido dei modelli di esodo alcuni dei quali utilizzano direttamente al loro interno dei modelli di simulazione dell incendio In questo modo il comportamento umano viene ad essere simulato istante per istante considerando anche le condizioni ambientali cos come si modificano nel tempo I modelli computazionali 175 modelli di simulazione dell esodo sono molto differenti l uno dall altro Nella scelta di un modello bisogna considerare bene le caratteristiche e le funzionalit per le quali esso stato sviluppato Bisogner cio valutare la finalit ovvero lattitudine del modello a simulare il p
163. e usato per descrivere il deterioramento fisico del calcestruzzo Con il termine ablazione si intendono invece tutte le reazioni di degradazione come lo spalling che inizia a circa 100 C la decarbonizzazione che inizia a circa 700 C e le altre reazioni di decomposizione del materiale che iniziano a circa 1000 C Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 217 CAPITOLO 11 DEFINIZIONE E STUDIO DI UNA CLASSE DI SCENARI PER L ANALISI DEI RISULTATI DEL MODELLO 11 1 INTRODUZIONE Una volta definita e validata la struttura di un modello numerico di simulazione base per la valutazione degli effetti dell incendio sull esodo in galleria ferroviaria si voluto ulteriormente indagare sulla validit predittiva del modello stesso con lo studio di alcuni scenari d incendio opportunamente costruiti In particolare a partire dall evento critico iniziatore incendio sono stati studiati 58 scenari incidentali definiti in riferimento ad un applicazione concreta dell analisi di rischio coerentemente con quanto prescritto agli Annessi A e D2 del Decreto Ministeriale 28 10 2005 La procedura illustrata risulta pertanto analizzabile sotto due aspetti distinti In primo luogo possibile effettuare una valutazione critica dei risultati delle 58 simulazioni condotte con l obiettivo di affinare ulteriormente i settaggi e gli input del modello numerico definiti ai capitoli precedenti In
164. ecialistica e coincidenti con le pi gravose tra quelle realisticamente ipotizzabili nelle pi comuni condizioni di esercizio e HRR di picco pari a 10 MW per la classe incidentale A incendio a crescita media 1 MW in 300 secondi poi costante per tutta la durata della simulazione una volta raggiunto il valore di HRRmax e HRR di picco pari a 50 MW per la classe incidentale B incendio a crescita veloce 1 MW in 150 secondi poi costante per tutta la durata della simulazione una volta raggiunto il valore di HRRmax e HRR di picco pari a 100 MW per la classe incidentale C incendio a crescita ultraveloce 1 MW in 75 secondi poi costante per tutta la durata della simulazione una volta raggiunto il valore di HRRmax e Incendio localizzato nella parte centrale del tunnel in corrispondenza della carrozza ristorante se di classe A oppure del carro merci centrale se di classe B o C L incendio modellato nella fase di crescita in termini di curve quadratiche tipo at per il rilascio della potenza termica nel tempo vedi paragrafo 2 6 2 viene considerato come un pool fire da poliuretano materiale tra quelli presenti sulla carrozza tipo che possiede il comportamento pi severo dal punto di vista della partecipazione al fuoco e della produzione dei prodotti tossici della combustione CO ed HCN Sulla base dell esperienza 222 CAPITOLO 11 che ha condotto alla stesura finale del presente lavoro si scelto di modella
165. eeeenaeeeeeenaes 134 Riepilogo dei casi gravi i 135 Considerazioni sugli incendi delle Torri Gemelle del 2001 140 EFFETTI DELL INCENDIO SULLA VITA UMANA 143 INTRODUZIONE ir ia ali arri 143 EFFETTO DEI GAS SULL ORGANISMO UMANO 001 e gt 144 Modelli di previsione dell esposizione 145 La Fractional Effective DOSE i 147 La Fractional Effective Concentration 149 LA VISIBILIT NELLE VIE DI ESODO s ssssessesessessesecseesesesseesessesseateassneetsaes 150 6 3 1 6 4 6 5 7 1 7 2 7 3 7 4 7 5 7 5 1 7 5 2 7 5 3 8 1 8 2 8 2 1 8 2 2 8 2 3 8 2 4 8 3 8 3 1 9 1 9 2 9 2 1 9 3 9 4 9 5 9 5 1 L impatto del fumo sul movimento cece ee eeeeeee cece eeeeeeeeaeeeeeeeeeteesaees 151 EFFETTI DEL CALORE SUL CORPO UMANO ccceccsseceeeeeeeeeeeeeeeeeeneneeeeeeees 152 APPROFONDIMENTI SULLA MORTE PER ASFISSIA 154 IL COMPORTAMENTO UMANO NELL INCENDIO 159 INTRODUZIONE 23 i iuaa ilaria 159 L INTERAZIONE UOMO PERCORSO AMBIENTE gt 160 LE CARATTERISTICHE DEGLI OCCUPANTI in 162 LA RISPOSTA AGLIFINDIZI ivano iau 165 L ASPETTO PSICOLOGICO DELL EVACUAZION
166. efinire correttamente i parametri stechiometrici delle reazioni chimiche FDS qualora non si riescano a trovare in letteratura sufficienti e valide informazioni non un operazione banale in conseguenza anche del fatto che alcuni meccanismi di calcolo agiscono in funzione diretta di questi input E questo il caso della FED che viene valutata come diretta conseguenza dei parametri stechiometrici CO_YIELD e SOOT_YIELD che rappresentano il tasso di produzione di CO e di fumo per unit di massa combustibile Nella fattispecie mentre il secondo di questi due parametri influisce solo sulla velocit di movimento degli individui esposti il fattore CO_YIELD definisce la quantit di CO presente nell ambiente e dunque si configura come il principale agente incrementale della FED Si ricorda che FDS non considera HCN anche quando questi risulta correttamente Costruzione e validazione del modello 211 definito come specie extra tra i parametri della reazione ma considera esclusivamente il monossido di carbonio e l effetto iperventilante dell anidride carbonica e della carenza di ossigeno i cui effetti sono per tenuti in considerazione sempre e solo in funzione del tasso CO_YIELD In altre parole se il valore di questo parametro pari a zero anche la FED di ogni individuo sar pari a zero Dunque l esposizione ai gas tossici relativamente all attuale stato di sviluppo di FDS una funzione diretta dell input dell utente e ci
167. eguatamente tutti i materiali di potenziale interesse con particolare riferimento ai derivati del petrolio Per ovviare a questa affermata consapevolezza stata successivamente applicata ai tunnel la curva HC 17 detta curva degli idrocarburi sviluppata negli anni 70 per l uso nell industria petrolchimica e nel progetto degli off shore Negli anni seguenti in diversi paesi sono state sviluppate curve specifiche per simulare la combustione degli idrocarburi nei tunnel Esempi sono la curva RABT TZW sviluppata in Germania 18 e la curva del Rijkswaterstaat Tunnel detta curva RWS sviluppata in Olanda sulla base di esperimenti a scala ridotta condotti in laboratorio intorno alla fine degli anni 70 19 20 In Francia stata usata una versione modificata della curva degli idrocarburi detta curva HCmod che data dalla curva tradizionale degli idrocarburi incrementata di un fattore 1300 1100 mentre in Italia lo standard di riferimento stato per molti anni un altra ulteriore curva detta curva standard italiana Oggi anche in Italia la curva di riferimento per il progetto termico dei tunnel la curva RWS Essa sicuramente la pi rappresentativa fra quelle proposte a livello continentale ed quella utilizzata da anni nei paesi pi evoluti nella lotta agli incendi nelle gallerie L associazione mondiale della strada PIARC raccomanda l uso della curva ISO 834 60 min per automobili e furgoni e l uso della curv
168. el caso di simulazioni che studiano levoluzione delle fiamme e dei prodotti della combustione di un incendio una misura di quanto bene pu essere risolto il campo di flusso pu ricercarsi nell espressione adimensionale che fornisce l indice di precisione indice di precisione D x 10 1 2 5 D 10 2 Pa Ch eT g dove D il diametro caratteristico del fuoco Ta K la temperatura ambiente Q l HRR totale del fuoco kW g 9 806 m s l accelerazione di gravit cp 1 009 kJ Kg K il calore specifico a pressione costante dell aria pa la densit dell aria a 20 C 1 225 Kg m3 e x la dimensione nominale di una cella La quantit D x pu intendersi come il numero di celle di calcolo che interessa il diametro caratteristico non quello fisico del fuoco Maggiore il numero di celle che interessa lo spazio caratteristico del fuoco migliore sar la risoluzione del calcolo E dunque opportuno valutare in prima approssimazione la qualit della suddivisione del dominio in termini di questo parametro adimensionale piuttosto che in assoluto 10 2 2 Ottimizzazione matematica della griglia Poich un importante parte del calcolo FDS usa nelle direzioni Y e Z un risolutore di Poisson basato sulle Trasformate Veloci di Fourier FFTs Fast Fourier Transforms la seconda e la terza dimensione della maglia dovrebbero essere della forma 2 35 dove I m e n sono numeri i
169. ell altezza del soffitto dell HRR del diametro fisico del fuoco e delle grandezze fisiche dell ambiente di sviluppo della combustione La formula che si ritrova come punto di partenza di molte esperienze elaborate successivamente la seguente 13 Ty 9 1 ue QZ z z T 2 5 g C Pa dove g 9 806 m s l accelerazione di gravit Ta 20 C 293 16 K la temperatura dell ambiente cp 1 009 kJ Kg K1 il calore specifico a pressione costante dell aria pa la densit dell aria a 20 C 1 225 Kg m Q kW la frazione puramente convettiva dell HRR totale z m la quota a cui si vuole calcolare la temperatura e zo la quota dell origine virtuale del fuoco La stessa formula pu riscriversi introducendo i dati relativi all ambiente aria per la temperatura di 20 C T 24 5 0 2 2 20 2 6 L origine virtuale zo l altezza equivalente di una fonte di fuoco puntuale per il fuoco di area finita Figura 2 2 34 CAPITOLO 2 Z 0 083 Q 1 02 D 2 7 dove D m il diametro fisico del fuoco eventualmente ricavabile come diametro del cerchio equivalente alla proiezione orizzontale della data area incendiata E bene evidenziare che nelle formule precedenti due differenti valori di HRR sono presenti e L HRR totale Q per il calcolo dell origine virtuale del plume e L HRR convettivo Q per il calcolo della temperatura centrale del plume Soltanto la frazione convetti
170. ella progettazione delle gallerie devono essere considerate tutte le misure di sviluppo della rete ferroviaria con particolare riguardo all elettrificazione e alla velocit 4 3 1 Elementi strutturali Le parti strutturali esterne di una galleria sono le strutture portanti le strutture realizzate davanti ai portali di ingresso e le strutture di rinforzo Per strutture portanti si intendono tutte le strutture del sistema portante principale della galleria che hanno un influenza sulla capacit portante e sulla stabilit della galleria stessa Le strutture ai portali del tunnel includono tutte quelle strutture portanti per mezzo delle quali il tunnel collegato all ambiente esterno Le strutture di rinforzo includono tutte quelle strutture direttamente collegate alle strutture portanti e che contribuiscono alla capacit portante del tunnel 74 CAPITOLO 4 Le parti strutturali interne alla galleria includono tutte le parti strutturali che non appartengono al sistema portante principale della galleria ma che devono comunque possedere una capacita portante e una certa stabilita Le parti strutturali interne alla galleria includono per esempio le strutture di rivestimento quali le strutture del soffitto e delle pareti cos come l armamento ferroviario e la sovrastruttura Le strutture di rivestimento comprendono anche l impermeabilizzazione l isolamento termico e la protezione contro l incendio Le sottostrutture inc
171. ella realizzazione di gallerie a singola canna con doppio binario E ovvio che questa soluzione pu essere adottata in tutti quei casi in cui le potenzialit della tratta richiedono un doppio binario ma quasi sempre non sar un costo soluzione effettiva ovvero quasi sempre non sar la soluzione pi economica a parit di livello di sicurezza binari saranno dotati di stazioni di blocco per consentire il transito simultaneo di pi treni sullo stesso binario e nei tunnel pi lunghi potrebbero essere necessari uno o pi collegamenti trasversali La direzione di ventilazione in ogni canna sar prevedibile e data dal traffico L area della sezione trasversale in ogni foro sostanzialmente pi piccola di quella che La prima operazione che esegue il capotreno o chi per lui nel caso si prospetti l eventualit di una evacuazione quella di scendere dal treno per porre in corto circuito gli altri binari attraverso l appoggio di una barra metallica opportunamente configurata Questa operazione nota in gergo con il termine shuntare 88 CAPITOLO 4 si avrebbe con un doppio binario su un unica canna e un eventuale produzione di fumo fara si che esso occupi molto rapidamente la parte pi alta del tunnel Questo pu essere un elemento importante per la valutazione della sicurezza Figura 4 6 Collegamenti tra i due tubi nella galleria del Faido Tunnel di questo tipo sono presenti sulla tratta ad alt
172. elle che permettono il calcolo della temperatura massima dello strato di fumo Tmax AT nax Qs i T UES a 3 9 62 CAPITOLO 3 iy Q Q E Tg HE 3 10 a p a u De 3 11 g H Q22 Q22 m eal Sea 6p 3 13 dove ATmax C la differenza di temperatura del fuoco rispetto alla temperatura ambiente Ta K Fr il numero adimensionale di Froude Q kW l HRR totale del fuoco Q HRR adimensionale y ed e sono costanti sperimentali adimensionali g 9 806 m s l accelerazione di gravit cp 1 009 kJKg K1 il calore specifico a pressione costante dell aria pa la densit dell aria a 20 C 1 225 Kg m Hg m la quota del soffitto rispetto alla superficie che brucia ed u m s il valore della velocit di ventilazione longitudinale presente sia essa naturale artificiale o somma di entrambi i contributi Nell ambito degli esperimenti condotti da Kurioka il massimo eccesso di temperatura misurato dagli esperimenti AT max stato di circa 800 K Dati riguardanti l incendio del tunnel del Monte Bianco raccontano che la massima temperatura registrata all interno della galleria non ha superato i 1000 K Questo permette di immaginare in ogni incendio confinato l esistenza di un punto di massimo per la configurazione delle temperature indipendente dal valore di HRR Dalle formule di Kurioka si evince che oltre il limite superiore di circa 770 K la Tmax non cresce pur aumentando il v
173. eneaeeeeeeeeeeees 187 9 5 2 9 6 10 10 1 10 2 10 2 1 10 2 2 10 3 10 3 1 10 3 2 10 3 3 10 3 4 10 4 11 11 1 11 2 11 2 1 11 2 2 11 2 3 11 3 12 12 1 12 2 ligruppiz scie ai eed ee eA ee di dh E ia di 189 ESEMPIO APPLICATIVO DEL CODICE FDS inn 189 COSTRUZIONE E VALIDAZIONE DEL MODELLO 193 GENERALIT iii a 193 IL PROBLEMA DELLA GRIGLIA DI CALCOLO 193 Griteri generali s acli LA ae ini i 196 Ottimizzazione matematica della griglia neeese nenene ennrnn ns nesrerrnsneeene 196 L ESPERIENZA DEL RUNEHAMAR TUNNEL COME RIFERIMENTO 197 Studio per la definizione della griglia di calcolo nenne 201 Studio sul parametro HRRPUA 205 Studio sul parametro CO_VYIELD rennet 210 Studio di osservazione sull effetto della ventilazione 213 CONSIDERAZIONI SULLA TEMPERATURA MASSIMA NEI TUNNEL 215 DEFINIZIONE E STUDIO DI UNA CLASSE DI SCENARI PER L ANALISI DEI RISULTATI DEL MODELLO 217 INTRODUZIONE z osiin ile 217 DEFINIZIONE DI UNA CLASSE DI SCENARI RILEVANTI DI PROGETTO 218 Scenari Base o di Riferimento e 219 Scenari Derivati retiri bein inki old iaia 232 Scenari Rilevanti di Progetto nnne 241
174. enti ai lavoratori e agli incaricati delle operazioni di soccorso art 1 Il Decreto si applica a tutte le gallerie ferroviarie di lunghezza superiore a 1000 m siano esse gi in esercizio in fase di costruzione o allo stato di progettazione art 2 Nell esercizio delle gallerie ferroviarie devono essere valutati in particolare i pericoli derivanti da collisioni deragliamenti e incendi Quanto ai pericoli derivanti da rilasci di sostanze pericolose trasportate il Gestore dell infrastruttura valuter le condizioni di sicurezza nella galleria imponendo vincoli gestionali e di esercizio Le imprese ferroviarie metteranno in servizio a partire dal 5 anno dall entrata in vigore del Decreto materiale rotabile di nuova costruzione rispondente a criteri di sicurezza Entro 15 anni dall entrata in vigore del Decreto tutto il materiale rotabile circolante sulle 96 CAPITOLO 4 infrastrutture dovra rispettare i criteri di sicurezza Per quanto riguarda le gallerie di valico in parte interessanti un altro paese devono essere concordati con apposita convenzione i requisiti di sicurezza e la metodologia di analisi dei rischi al fine di armonizzare i requisiti di sicurezza tra i Gestori delle infrastrutture art 3 Il Ministero delle infrastrutture e dei trasporti vigila sull attuazione del Decreto art 4 Il Gestore della infrastruttura responsabile del rispetto delle norme e delle procedure riguardanti la sicurez
175. entilazione ideali Il fumo ordinariamente notevolmente minore della massa d aria risucchiata dal plume nella sua ascesa verso l alto Dopo le prime fasi della combustione il plume inizia a trasportare la massa di aria inglobata verso l alto Si forma quindi uno strato di prodotti della combustione al quale di solito ci si riferisce come fumo ma che consiste in realt di una miscela di aria gas e altri prodotti della combustione di cui il particolato solo un componente Con il passare del tempo normalmente questo strato diventa pi spesso e pi caldo La dimensione della massa di prodotti della combustione e di aria che lo costituisce dipende essenzialmente dalla quantit di aria che entra nel plume Il calcolo di queste grandezze complesso e le relazioni che permettono di rappresentarne l evoluzione dipendono da parametri diversi di cui non possibile dare conto in questa sede in modo adeguato 2 8 1 Il movimento dei fumi La maggior parte degli eventi mortali avvenuti all interno di strutture confinate a causa di un incendio legata alla difficolt delle persone di raggiungere un luogo sicuro prima che le condizioni dell ambiente divengano insostenibili noto a tutti infatti che la principale causa di non sostenibilit delle condizioni di un ambiente il fumo Per questo motivo la comprensione dei meccanismi che governano il movimento del fumo durante un incendio sono fondamentali nell a
176. entire una certa pressione ad effettuare una scelta diversa Le minoranze possono influenzare le decisioni fatte dalla maggioranza se la minoranza si comporta coerentemente e logicamente e se i punti di vista della minoranza sono chiaramente definiti Nel lavoro sperimentale di Moscovici si trova che se una minoranza dello 0 25 assume un comportamento coerente pu riuscire ad influenzare anche il 10 del complesso degli individui Questo fa si che le minoranze sperino nella loro influenza Mentre le maggioranze provocano principalmente la tendenza a conformarsi le minoranze possono provocare revisioni delle opinioni personali In situazioni di evacuazione una minoranza decisa pu incoraggiare qualcuno a rinunciare al percorso scelto ed a seguire la minoranza piuttosto che la maggioranza I modelli computazionali 169 CAPITOLO 8 I MODELLI COMPUTAZIONALI 8 1 INTRODUZIONE ALLA MODELLAZIONE NUMERICA Lo studio dei progetti nella fire engineering pu essere svolto sia in maniera diretta approntando le necessarie esperienze a scala reale o a scala ridotta e analizzando i dati raccolti da una rete di sensori sia utilizzando dei modelli matematici che permettono di ricostruire i test necessari esclusivamente con l ausilio del computer L idea che un fuoco potesse essere studiato numericamente risale probabilmente agli albori dell era informatica Infatti le equazioni fondamentali della fluidodinamica del trasferimento di calo
177. eometria stretta e lunga dell ambiente per cui i getti risultano confinati in senso trasversale e non confinati in senso longitudinale Inoltre per lo stesso motivo esse non tengono in conto l effetto forno che si ha nella parte alta di gallerie con sezione a ferro di cavallo laddove la forma concava della sezione associata alla bassa conducibilit termica dei materiali che la costituiscono tende a far aumentare la temperatura dei fumi 2 7 3 La correlazione di Alpert Alpert ha derivato una correlazione per la temperatura massima di un ceiling jet basata su esperimenti con HRR variabile tra 668 kW e 98 MW 46 47 in ambienti di altezza compresa tra 4 6 m e 15 5 m La correlazione di Alpert utile sia per il calcolo della temperatura dei getti al di sopra delle fiamme che per il calcolo della temperatura dei getti a distanza dal fuoco essendo 36 CAPITOLO 2 funzione oltrech dell HRR totale Q kW e dell altezza del soffitto Ha m anche della posizione radiale r m _ 2 3 lt 0 18 s Tyee at 2 8 Ha Ha 2 3 5 38 Q r T 30 18 gt Tp IRR pa 2 9 Ha Ha dove Ta 20 C 293 16 K la temperatura dell ambiente 2 7 4 La correlazione di Heskestad amp Delichatsiosis Heskestad amp Delichatsios 56 condussero uno studio sperimentale e completo sulla configurazione dell ambiente al di sotto di un soffitto interessato da un fuoco e sulla risposta a questo ambiente di vari tipi d
178. er 2003 254 10 11 12 13 14 15 16 17 Bibliografia Hoj N P Guidelines for Fire Safe Design Compared Fire Safety Features for Road Tunnels 1st International Symposium on Safe amp Reliable Tunnels 127 138 Prague Czech Republic 4 6 February 2004 Zuber P Compared Safety Features for Rail Tunnels 1st International Symposium on Safe amp Reliable Tunnels 139 148 Prague Czech Republic 4 6 February 2004 Gabay D Compared Fire Safety Features for Metro Tunnels 1st International Symposium on Safe amp Reliable Tunnels 149 156 Prague Czech Republic 4 6 February 2004 Bendelius A Tunnel ventilation state of the art In The Handbook of Tunnel Fire Safety A N Beard and R O Carvel Eds Thomas Telford Publishing 127 143 London UK 2005 Lacroix D New French Recommendations for Fire Ventilation in Road Tunnels 9th International Conference on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels Aosta Valley Italy 6 8 October 1997 NFPA 502 Road Tunnels Bridges and Other Limited Access Highways 2001 ed National Fire Protection Association 2001 Lacroix D Guidelines for Fire Safe Design Synthesis and Current Harmonisation Processes 1st International Symposium on Safe amp Reliable Tunnels 107 115 Prague Czech Republic 4 6 February 2004 Brousse B Comparison of Fire Safety Problems for the Various Transport Modes in Tunnels 1st Internation
179. ere con tutti i mezzi di soccorso e nel pi breve tempo possibile gli imbocchi della galleria e di poter usufruire di spazi adeguati ed attrezzati per il posizionamento dei mezzi e delle attrezzature Il successo dell intervento legato essenzialmente a due fattori il tempo di intervento e l efficacia Le vie di accesso per i mezzi di soccorso sono costituite dai cancelli di accesso e dalle strade di accesso L area adiacente all infrastruttura ferroviaria in genere delimitata da una recinzione che viene opportunamente aperta al fine di consentire l ingresso alle squadre di soccorso Tale apertura viene definita cancello di accesso ha una larghezza non inferiore ai 4 m ed collegata alla viabilit ordinaria La strada di accesso dovr avere una larghezza non inferiore ai 4 m con degli ampliamenti a 6 m ogni 250 m per permettere l incrocio con i mezzi di soccorso la pendenza dovr essere inferiore al 16 e il raggio di curvatura maggiore o uguale a 11 m Le vie di accesso cos conformate dovranno sfociare in una zona attrezzata per il posizionamento dei vari mezzi questa zona costituisce il piazzale di emergenza Tale piazzale dovr avere una superficie non inferiore ai 300 m un piano a raso con lunghezza non inferiore ai 20 m per il posizionamento del mezzo bimodale la possibilit di illuminazione per gli interventi nelle ore notturne il rifornimento idrico per la necessit di estinzione di eventuali incendi at
180. eria sebbene non esplicitamente annoverata dal disposto normativo n tra i requisiti minimi n tra quelli integrativi stato comunque attenzionato e determinato considerando il cosiddetto modulo uomo o modulo unitario di passaggio rappresentante la larghezza sufficiente al transito di una persona pari a 0 60 m e due suoi multipli 1 20 m e 1 80 m Le dimensioni delle vie di esodo a bordo treno e delle relative porte di uscita accesso rimangono invariate in tutte le simulazioni condotte e pari a quelle del materiale rotabile adottato negli scenari base ossia lETR500 Il sistema di ventilazione longitudinale in galleria che secondo il pi volte citato D M 28 10 2005 rappresenta un requisito integrativo di sicurezza e dunque come tale non obbligatorio ha come effetto quello di produrre un moto dell aria unidirezionale nella direzione voluta che pu globalmente sommarsi nell accezione algebrica all eventuale ventilazione naturale presente in galleria per effetto della differenza barometrica ai portali o per particolari condizioni meteorologiche agli stessi Dunque nel contesto delle presenti simulazioni i valori assunti dalla variabile velocit dell aria che descrive il funzionamento del sistema vanno intesi come componente scalare del vettore risultante dalla somma vettoriale della velocit naturale dell aria e della velocit ad essa indotta meccanicamente Poich nei sistemi galleria considerati esiste semp
181. esponsabile dell oscuramento visivo che pu impedire la capacit delle vittime di un incendio di allontanarsi dal fuoco L effetto buio del particolato dipende dalla concentrazione e non dal tempo di esposizione modelli utilizzati per valutare la sicurezza durante l esodo in relazione all abbattimento della visibilit dovuto alla presenza di fumo sono basati sul principio di controllare il contrasto minimo tra le superfici rilevabili dall occhio umano e cio la differenza minima che l occhio riesce a percepire tra un oggetto e lo sfondo La quantit pi usata per la stima della visibilit il coefficiente di estinzione K 62 L intensit di una luce monocromatica passante attraverso il fumo a distanza L m si attenua in funzione di K secondo l equazione LA et 6 12 K K p Y 6 13 dove p Kg m la densit del fumo Ys kg kg la frazione di combustibile che viene convertita in particolato solido e Km m Kg un coefficiente di estinzione di massa specifico che dipende dal combustibile Stime della visibilit possono essere effettuate usando l equazione Effetti dell incendio sulla vita umana 151 6 14 AIO dove C una costante adimensionale caratteristica del tipo di oggetto che si osserva attraverso il fumo In particolare C 8 per un segnale di luce emittente e C 3 per un segnale di luce riflettente Poich K varia da punto a punto nel dominio la visibilit S varier al
182. ettuate ntor che nel caso in esame pari a 58 n n NIN con N gt N 11 7 Nor 58 La soglia N viene fissata di volta in volta coincidente con i valori ottenuti dalle simulazioni per il numero di vittime N dei diversi scenari incidentali considerati Affinch il calcolo della frequenza cumulata abbia un senso necessario che all interno della distribuzione si sia generato un qualche ordinamento Concetto inverso rispetto a quello di frequenza cumulata quello di frequenza retrocumulata ove il processo di sommatoria ha inizio con la modalit pi alta 246 CAPITOLO 11 N nn fn F F 0 13 0 224 0 000 1 000 1 1 0 017 0 224 0 776 7 1 0 017 0 241 0 759 28 1 0 017 0 259 0 741 71 1 0 017 0 276 0 724 139 1 0 017 0 293 0 707 152 1 0 017 0 310 0 690 168 1 0 017 0 328 0 672 170 2 0 034 0 345 0 655 178 1 0 017 0 379 0 621 179 1 0 017 0 397 0 603 235 1 0 017 0 414 0 586 238 1 0 017 0 431 0 569 247 1 0 017 0 448 0 552 250 1 0 017 0 466 0 534 255 17 0 293 0 483 0 517 352 1 0 017 0 776 0 224 355 1 0 017 0 793 0 207 387 1 0 017 0 810 0 190 410 1 0 017 0 828 0 172 570 1 0 017 0 845 0 155 571 1 0 017 0 862 0 138 582 1 0 017 0 879 0 121 590 1 0 017 0 897 0 103 596 1 0 017 0 914 0 086 597 1 0 017 0 931 0 069 598 1 0 017 0 948 0 052 617 1 0 017 0 966 0 034 655 1 0 017 0 983 0 017 Tabella 11 6 Frequenza cumulata
183. f documento UIC Codex 779 9 Safety in Railway tunnels richiamato in Allegato Il in e misure di prevenzione prevention of incidents UIC allo scopo di ridurre la probabilit di innesco di eventi incidentali caratteristici Eventi Iniziatori El relativi al sistema treno galleria e misure di protezione individuale e collettiva e mitigazione delle conseguenze derivanti dal verificarsi dei suddetti eventi incidentali mitigation of impact UIC e misure di facilitazione dell allontanamento dai luoghi di pericolo autosoccorso facilitation of escape UIC e misure di facilitazione degli interventi di soccorso facilitation of rescue UIC Inoltre per le gallerie molto lunghe si possono adottare ulteriori misure aggiuntive peraltro compito specifico dell analisi di rischio valutare anche gli effetti in termini di riduzione del rischio dovuto all insieme di misure e dispositivi di protezione mitigazione e facilitazione adottati PMF distinti per singoli sottosistemi vedi Allegato II precisando l eventuale interazione sinergica o antagonistica delle singole misure 4 11 1 Scenari Incidentali di riferimento Sono stati identificati alcuni scenari incidentali principali di riferimento relativi all emergenza in galleria conseguenti all insorgenza dei seguenti eventi critici iniziatori e INCENDIO S1 e DERAGLIAMENTO S2 e COLLISIONE S3 106 CAPITOLO 4 Questi scenari devono necessariamente e
184. ffitto della galleria al variare della simulazione ovvero al variare della velocit di ventilazione longitudinale Il fatto che i valori a sinistra restino pi alti dei valori a destra anche quando l effetto della ventilazione nullo pu trovare spiegazione solo nell esistenza di un maggiore ricambio d aria in quella parte di campo Evidentemente la maggiore vicinanza del portale di destra fa si che la quantit di aria miscelata nel plume a destra sia maggiore piuttosto che a sinistra Variazione del FED al variare del valore di ventilazione longidinale simulazione test RUNEHAMAR T2 6m s 3m s 1m s Om s 1 40 4 1 20 CO_YIELD 0 04 1 00 4 pool fire 27 m 0 80 FED 0 60 0 40 0 20 4 0 200 400 600 800 1000 1200 Tempo s Figura 10 13 Variazione della FED a 458 m dal fuoco al variare del valore di ventilazione longitudinale per il modello del test RUNEHAMAR T2 Sempre osservando la Figura 10 12 si pu notare come l effetto del vento riduca di pi di 200 C la temperatura dei fumi alla distanza di circa 40 m dal centro fuoco Ci coerente con quanto mostrato in Figura 10 13 dalla quale risulta chiaro come l effetto a distanza sulla FED sia notevolmente dipendente dal valore della velocit di ventilazione longitudinale Costruzione e validazione del modello 215 Nei tre casi a ventilazione non nulla la distribuzione della FED nel punto di misura risulta
185. fico ed caratterizzata dai seguenti parametri 110 CAPITOLO 4 e sviluppo della galleria distanza tra gli imbocchi o interdistanza tra vie di esodo fruibili Lefficace e tipo di traffico merci viaggiatori misto leggero merci lt 30 misto pesante merci gt 30 e peculiarit progettuali presenza di deviatoi interconnessioni o stazioni possibilit di incrocio tra treni in transito andamento altimetrico localizzazione della galleria rischi di area specifici in prossimit degli imbocchi L evento iniziatore incendio dunque assunto vincolato all evento di arresto del convoglio in galleria con conseguente impossibilit del treno di sottrarsi alle condizioni critiche Si suppone inoltre che un eventuale intervento delle squadre di soccorso non sia efficace al fine di mettere in salvo passeggeri e addetti del treno incidentato La sufficienza dei requisiti minimi condizionata cos essenzialmente dalla realizzazione dell esodo in sicurezza dei passeggeri autosoccorso nell ipotesi di insorgenza di un focolaio di incendio e di avanzamento del fronte di fumo in galleria Le condizioni di sicurezza sono determinate sulla base del confronto tra andamento delle concentrazioni dei prodotti tossici della combustione delle concentrazioni di ossigeno e della visibilit lungo la galleria e tempo d esodo dei passeggeri La procedura di analisi di rischio base sviluppata con riferimento alla realizzazione
186. finito identifica la taglia del fuoco e la sua crescita nel tempo Nei modelli che non eseguono un bilancio stechiometrico delle specie interessate dalla combustione e che quindi non valutano la scomparsa dell ossigeno si deve verificare che l HRR sia compatibile con l ossigeno presente nell ambiente in quanto al di sotto di una certa concentrazione di ossigeno la combustione si arresta Si possono anche avere indicazioni sulla dispersione termica una volta definite le caratteristiche delle interfacce dell ambiente modelli computazionali 173 8 2 3 Modelli post flashover modelli post flashover calcolano l andamento della temperatura nel tempo risolvendo le equazioni di conservazione dell energia della massa e delle specie Anche se non sono utili per la stima della sicurezza delle persone perch quando si verifica il flashover le condizioni sono gi da parecchio tempo insostenibili per un essere umano questi modelli servono a stimare l esposizione termica delle strutture dovuta a diversi carichi di incendio e permettono di valutare la possibilit di crollo o la propagazione dell incendio ad altri compartimenti dati di input per questi modelli sono svariati oltre alle caratteristiche del compartimento e della ventilazione sono necessarie le caratteristiche del combustibile l efficienza e la quantit di combustibile disponibile 8 2 4 Modelli multifunzionali Questi modelli pi complessi sono utili in quanto ca
187. galleria La condizione per cui ARB dimostra la necessit di effettuare ARE che almeno uno degli indicatori di danno sopra definiti Dcn Dr Do risulti maggiore del valore limite normalizzato pari a 0 3 122 CAPITOLO 4 La condizione di accettabilit del danno si realizza nel caso in cui gli indicatori Dcn Dr Do rimangano tutti inferiori al valore limite pari a 0 3 In altri termini il suddetto risultato corrisponde all esito favorevole dell ARB compatibile con la soglia di accettabilit fissata Riferimenti bibliografici I valori soglia ed i parametri del modello deterministico dello scenario di danno considerato e delle corrispondenti conseguenze sui passeggeri sono tratti dal contesto internazionale normativo del settore vedi riferimenti bibliografici sotto elencati ISO TR 13387 1999 Fire safety engineering Part 1 9 ISO DTS 13571 Life threat of fires Guidance on the estimation of time available for escape using fire data NFPA SFPE Handbook Visibility and human behaviour in fire smoke T Jin NFPA SFPE Handbook Toxicity assessment of combustion products D A Purser NFPA SFPE Handbook Emergency movement H E Nelson NFPA SFPE Handbook Heat release rate V Babrauskas NFPA SFPE Handbook Generation of heat and chemical compounds in fire A Tewarson NIST Fire dynamic simulator Technical reference guide K McGrattan NIST Fire dynamic simulator User s guide K McGrattan
188. genza e mitigarne le eventuali conseguenze in particolare gli obiettivi da conseguire sono e previsione e prevenzione degli eventi incidentali e protezione dei soggetti e mitigazione delle conseguenze e facilitazione dell esodo delle persone e dell intervento delle squadre di soccorso Per il raggiungimento di tali obiettivi vengono definiti dei requisiti minimi e dei requisiti integrativi requisiti minimi rappresentano le predisposizioni di sicurezza che devono essere messe in atto in tutte le gallerie regolamentate dal Decreto mentre i requisiti integrativi dovranno essere individuati a seguito dell analisi di rischio Nell allegato IIl viene descritta la procedura relativa all analisi quantitativa del rischio andando a scomporre il sistema treno galleria nei sottosistemi componenti infrastruttura materiale rotabile procedure operative Nell allegato IV infine vengono descritte le procedure tecnico amministrative per l approvazione dei progetti delle gallerie per la loro messa in esercizio e per lo svolgimento delle esercitazioni nonch la documentazione che deve essere predisposta 4 9 STATO NORMATIVO A LIVELLO EUROPEO Un importante passo verso la sicurezza dei tunnel in Europa stata la direttiva 2004 54 EC dal Parlamento europeo che entrata in vigore il 30 aprile 2004 8 Gli stati europei che si sono invece dotati di una propria regolamentazione sulla sicurezza delle gallerie ferroviarie sono e Au
189. ggera 50 watt 100 watt Vp 6 l min 9 l min 18 I min 30 l min k 3 5 8 11 Tabella 6 3 Valori di ventilazione polmonare e del coefficiente k in funzione dell attivit svolta o della potenza consumata per le formulazioni di Stewart Peterson 6 21 e di Forbes 6 23 Gli effetti tossici del monossido di carbonio CO seguono la regola di Haber che in sostanza afferma che tali effetti sono proporzionali alla dose concentrazione x tempo accumulata e non solo alla concentrazione della sostanza tossica considerata Tale regola indica che l effetto prodotto da una concentrazione C per un tempo t1 equivale a quello prodotto da una concentrazione C2 per un tempo t2 Talch si ha O O gt AA 6 24 2 1 La produzione di acido cianidrico HCN dipende dalla natura della sostanza combusta e dalla temperatura di combustione ma non correlata alla disponibilit di ossigeno In particolare producono HCN le sostanze combustibili che contengono azoto N quando bruciano ad elevate temperature L acido cianidrico HCN circa 25 volte pi tossico del monossido di carbonio CO ed ha un azione molto rapida In caso di inalazione di alte concentrazioni si pu avere perdita di 158 CAPITOLO 6 coscienza incapacitazione dopo pochi atti respiratori L azione dell acido cianidrico dovuta allo ione cianuro CN che si forma nel sangue per idrolisi dell HCN dando luogo alla cianometaemoglobina ma che
190. gi vocali ad esempio contano aspetti quali il tono della voce le parole utilizzate la loro intelligibilit Il comportamento di un individuo dipende anche dall interazione delle sue capacit fisiche e cognitive con l ambiente In particolare possono individuarsi tre categorie di interazione ognuna delle quali pu essere responsabile del comportamento e interazione tra capacit fisiche e ambiente il caso pi evidente di questo tipo di interazione quello di una persona con capacit motorie limitate o impedite che deve affrontare una via di esodo verticale scale Anche le limitazioni sensoriali sono importanti esempi di questo aspetto Nel caso generale si deve ricordare invece che la risposta delle persone agli agenti irritanti o tossici pu variare profondamente costituendo un ulteriore problema e interazione tra capacit cognitive e ambiente in questo caso uno degli elementi che pu modificare la risposta in caso di incendio riguarda il modo nel quale le persone prendono decisioni percepiscono i rischi e conoscono il proprio comportamento nell emergenza Anche il ruolo sociale pu portare a compiere azioni non prevedibili influenzate dall ambiente nel quale si svolgono e interazione fisico cognitiva contemporanea in questo caso si ha contemporaneit di entrambe le interazioni fisica e cognitiva come nel caso di una persona che vede limitate le proprie capacit a causa dell incendio e per questo non riesc
191. h si considerano luoghi e vie di fuga sicuri in quanto sempre protetti un requisito minimo da sistemi di compartimentazione strutturali porte REI e o impiantistici pressurizzazione mediante ventilatori longitudinali lame d aria lame d acqua Cosicch una volta attraversati i varchi d ingresso alle uscite accessi intermedi la generica persona interessata si ritiene fuori pericolo Non si simulano i sistemi strutturali di estrazione o evacuazione del fumo quali camini e pozzi di ventilazione in quanto il loro funzionamento oltre all ampiezza della sezione trasversale ed alla interdistanza fortemente condizionato dall altezza di sbocco che dipendendo dall orografia del territorio attraversato e dalle coperture della galleria risulta molto variabile di caso in caso e dunque difficilmente standardizzabile Non si simulano i sistemi di estinzione incendio automatici o manuali a bordo treno o in galleria in quanto la loro azione di spegnimento sul focolaio d incendio non risulta simulabile nelle condizioni standardizzate adottate per la sorgente imponendo una curva di rilascio della potenza termica si stabilisce a priori la potenza massima raggiunta la durata dell incendio il tempo di inizio e di fine evento e dunque anche la fase di estinzione risulta obbligata nella sua evoluzione fisico chimica all interno dell ambiente considerato Ciascuna misura di sicurezza precedentemente elencata possiede una pro
192. he comprendono un termine di generazione del calore sono suscettibili di condizioni critiche runaway se la velocit di generazione del calore ad un certo punto supera la capacit del sistema di disperdere calore dai confini 2 il flashover un processo di riempimento fluido meccanico In termini sperimentali stato constatato che esso ha luogo durante un intervallo breve in cui l ambiente si riempie rapidamente di gas caldi 26 CAPITOLO 2 2 5 4 La componente radiante delle fiamme Il trasferimento di calore per irraggiamento da parte della fiamma dipende da alcune sue specifiche caratteristiche quali l emissivita la temperatura e le dimensioni L irraggiamento determinato dalla fiamma dovuto principalmente alla componente calda dei gas ed anche nelle combustioni con fiamma visibile alla concentrazione del particolato che a sua volta dipende dal tipo di materiale che brucia La relazione che lega le caratteristiche della fiamma alla componente radiante che la fiamma stessa emette funzione del coefficiente di assorbimento a Mm dello spessore della fiamma L m e della sua temperatura T K secondo la relazione daa 1 0 oT kw m 2 2 dove o 5 67 10 W m K la costante di Stephan Boltzman 2 5 5 La componente convettiva delle fiamme Il trasporto di calore per convezione dovuto al contatto tra prodotti della combustione e le pareti dell ambiente che li confina Pertanto questo term
193. he interessano griglie dell ordine di un centimetro o maggiori le temperature prossime alla superficie della fiamma non possono essere calcolate direttamente in termini dell equazione di trasporto radiativo principalmente a causa della dipendenza dalla quarta potenza della Temperatura poich l errore commesso sarebbe troppo grande Per compensare ci ogni cella di confine della fiamma irradier una frazione di energia costante e dipendente dal valore totale di energia chimica rilasciata all interno della cella stessa Per default il valore della frazione radiativa RADIATIVE FRACTION pari a 0 35 per i calcoli LES mentre per i calcoli DNS usata direttamente l equazione risolutrice 9 4 IL MODELLO DI EVACUAZIONE EVAC Fin dal suo primo rilascio il software FDS stato usato da un sempre crescente numero di ingegneri compagnie autorit ed Universit per simulare lo sviluppo del fuoco Come gi visto le peculiarit di FDS sono principalmente le quattro riportate di seguito 1 Luso di algoritmi LES per la trattazione della turbolenza e di veloci risolutori di flusso 2 La presenza del programma Smokeview per il post processing dei risultati 3 Il formato estremamente semplice degli input che rende l apprendimento e l utilizzo del software molto agevole 4 La sua libert di utilizzo essendo FDS disponibile gratuitamente sia in termini di codice FORTRAN che come eseguibile precompilato Una difficolt intrinsec
194. hio urta contro un soffitto il flusso sar deflesso orizzontalmente e former ci che si indica come ceiling jet ASSE N N LS getti al soffito t ceiling jet plume galleggiante regione di penna termale fiamma intermittente v zona A reagente fiamma continua Figura 2 3 Zone caratteristiche di un plume assialsimmetrico Il contatto con il soffitto riduce anche l ammontare dell aria caricata dal plume La conseguenza pi importante del confinamento di un fuoco il trasferimento di calore da questo alle superfici che lo circondano e la velocit con la quale queste superfici se combustibili si accendono e contribuiscono al processo di crescita del fuoco stesso 3 Letteralmente getti al soffitto In letteratura specialistica si usa per indicare il movimento dei fumi al di sotto di un soffitto in quanto esso osservabile come una sequenza di getti turbolenti Valutazione quantitativa di un incendio 25 Se i muri sono molto lontani la temperatura e la velocita dei getti al soffitto decadono a valori trascurabilmente bassi prima che i getti incontrino il muro pi vicino In ogni caso se il muro pi vicino non molto lontano si ha una riflessione dei getti quando questi incontrano il muro ed i flussi riflessi si muovono indietro verso il fuoco al di sotto dei getti originari Cos lo strato caldo sotto il soffitto diviene pi spesso Se il compartimento ha un apertura e il fuoco contin
195. i Tabella 5 2 Gli incendi pi seri della storia dei tunnel stradali Come pu facilmente dedursi dalle tabelle precedenti il rischio pi alto per la vita umana si ha negli incidenti ferroviari piuttosto che negli incidenti stradali D altro canto si pu notare che gli incidenti nei tunnel stradali sono stati di gravit crescente negli anni Questo dovuto almeno in parte all incremento di domanda di trasporto di beni civili sulle infrastrutture stradali e di conseguenza attraverso i tunnel Si stimato che nel periodo tra il 2000 ed il 2010 il traffico pesante su strada aumenter tra il 40 ed il 60 4 dati riportati diventano dunque molto pi significativi se si considera che il trasporto di beni civili ed il conseguente transito di mezzi pesanti in costante crescita ed aumenter sicuramente in futuro Infatti il traffico il tunnel del Monte Bianco sta aumentando e ritorner presto al livello del periodo precedente a quello dell incidente del 1999 Un fattore comune a tutti gli eventi catastrofici in galleria la propagazione del fuoco attraverso un elevato numero di veicoli poich ci rende molto difficile l intervento delle squadre di soccorso impedendo ad essi di avvicinarsi alle fiamme per spegnere il fuoco Come gi visto il parametro pi comune per descrivere la quantit di energia rilasciata e la sua distribuzione nel tempo l HRR generalmente espresso in kW o MW
196. i gas infiammabili che possono essere anche prodotti di pirolisi e deve essere disponibile una fonte di energia in grado di produrre linnesco pilota o di determinare nella miscela un aumento di temperatura tale da indurre la combustione spontanea La temperatura minima alla quale i vapori sono in grado di essere innescati chiamata flash point punto di infiammabilit 22 CAPITOLO 2 Dal punto di vista dell evoluzione della combustione si osserva che sia nel caso dei liquidi che dei solidi il fatto che un innesco avvii la combustione non implica che questa si autosostenga La fiamma infatti deve essere in grado di trasmettere alla superficie della sostanza il calore sufficiente per alimentarla La temperatura alla quale si manifesta questo meccanismo chiamata fire point ed solitamente di qualche grado superiore alla temperatura che produce l innesco della miscela Una volta raggiunto il fire point l avvio della combustione dipender dalla presenza di una sorgente in grado di innescare i vapori prodotti Se non sono presenti fiamme lapilli o scintille la combustione avr inizio quando la miscela dei vapori con l aria avr raggiunto la temperatura di autoaccensione ossidandosi e bruciando spontaneamente Anche in questo caso la temperatura dipende dal tipo di materiale coinvolto 2 5 2 La propagazione degli effluenti dell incendio La propagazione degli effluenti dell incendio determinata soprattutto dalla spinta ver
197. i guasti possano ripercuotersi sulla linea destinata ad alimentare le lampade d illuminazione delle vie d esodo Tutti gli apparecchi illuminanti devono essere posti a 2 metri di altezza dal piano di calpestio e ad ogni 15 metri Le lampade costituenti l impianto di illuminazione delle vie d esodo devono potersi accendere da postazione remota e da postazione locale sia agli imbocchi della galleria che all interno della stessa Appositi pulsanti posti ogni 125 m su entrambi i lati della galleria se a doppio binario o su un lato solo se la galleria a semplice binario consentiranno l accensione di tutte le lampade d illuminazione delle vie d esodo pulsanti devono essere collocati ad 1 m di altezza dal piano di calpestio e dotati di led di segnalazione di colore blu per una facile individuazione al buio piazzali di emergenza situati agli imbocchi della galleria devono risultare illuminati e dotati di prese per eventuali mezzi ausiliari che necessitano di energia elettrica Nella zona dove sar individuata la piazzola per l atterraggio degli elicotteri di soccorso dovr essere prevista un idonea illuminazione Quanto finora detto relativamente all impianto elettrico e di illuminazione valido per gallerie ferroviarie di lunghezza compresa fra 5 e 20 km 4 5 3 Impianto di telecomunicazione Gli impianti di telecomunicazione hanno la funzione di garantire un alta disponibilit dei servizi di telecomunicazione pri
198. i livelli di sicurezza nei riguardi della pubblica incolumit In particolare per quanto riguarda le opere ferroviarie in sotterraneo vengono fornite delle indicazioni sulla sezione interna netta di una galleria ferroviaria nello specifico viene evidenziato che la sezione deve consentire la presenza al suo interno di dispositivi quali il binario il profilo minimo d impianto degli ostacoli stabilito sulla base del gabarit cinematico di progetto con le relative regole di calcolo la sagoma limite dei pantografi a cui vanno aggiunte le distanze e gli spostamenti dinamici in relazione al tipo di elettrificazione scelto la posizione della linea di contatto per la trazione elettrica le apparecchiature di segnalamento i sistemi di sicurezza Inoltre i fenomeni connessi con l aerodinamica del treno rendono condizionante per il dimensionamento della sezione della galleria la valutazione delle variazioni di pressione percepite all interno dei treni nel contesto della sicurezza e del comfort degli organi dell udito dei passeggeri La variazione massima di pressione differenza tra i valori estremi di sovrappressione e di depressione lungo un treno compresi eventuali effetti dovuti alla Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 95 differenza di quota tra i due imbocchi della galleria non deve superare i 10 Pascal per l intera durata del tragitto in galleria alla velocit massima prevista all atto della progettazione Tale condizione deve e
199. i locali tecnici con gli impianti di sicurezza e due stazioni di soccorso le quali sono collegate direttamente l una con l altra mediante cunicoli separati Le stazioni di soccorso sono concepite per l arresto di emergenza di un treno servono per anche come vie di fuga e di evacuazione A Galleria di Base del San Gottardo _ Meast Mum scavo e costruzione terminati EE scavo terminato tubi della galleria e cunicoli da realizzare Di 153 5 km di galleria pozzi e cunicoli sono stati scavati 116 11 km pari al 75 72 cunicolo d accesso di Faido CR A d L cunicolo E E d accesso di Amsteg Portale Nord SS x Erstfold by h in h Figura 5 1 Galleria di base del San Gottardo Stato dei lavori al 1 settembre 2008 Sul percorso di salvataggio verso l altra galleria non si devono attraversare binari n utilizzare scale o ascensori Le stazioni di soccorso e i relativi cunicoli laterali e di collegamento sono ventilati con aria esterna in presenza di eventi anomali mentre nell altro tubo il fumo viene aspirato Una leggera sovrappressione sufficiente per mantenere libera da fumo la via di fuga nell altra galleria Partendo dalla stazione di soccorso un treno di salvataggio trasporta i passeggeri fuori dalla galleria Nel caso in cui un treno si arresti fuori dalla stazione di soccorso i viaggiatori possono utilizzare i cunicoli trasversali come via di fuga verso la galleria adiacente Le gallerie ferr
200. i rilevatori Essi trovarono che le distribuzioni di temperatura e di velocit nell intorno di un soffitto piano e non confinato sono ben previste da correlazioni semplici in funzione del tempo e dell altezza del soffitto 2 3 T Q e i 2 10 0 188 0 313 r H Q Q 2 11 Pa Cp T i g H dove r m la distanza radiale dall asse del plume Q kW l HRR del fuoco Q l HRR adimensionale Tjet C la temperatura dei getti al soffitto a distanza r m Ha m la quota del soffitto rispetto alla superficie del focolaio g 9 806 m s l accelerazione di gravit Ta 20 C 293 16 K la temperatura dell ambiente cp 1 009 kJ Kg K il calore specifico a pressione costante dell aria pa la densit dell aria a 20 C 1 225 Kg m Valutazione quantitativa di un incendio 37 2 7 5 La correlazione di Alpert amp Ward Alpert amp Ward 54 hanno proposto una formulazione per il calcolo conservativo della temperatura dei ceiling jet nel campo distante dal centro del plume almeno 0 2 volte l altezza del plume stesso 6 81 k Q r i r r Ta a T gt Hy gt 0 108 Q 5 2 12 d dove r m la distanza radiale del punto considerato dall asse del plume k un parametro che pu assumere il valore 1 2 4 a seconda che il fuoco sia lontano o vicino ad un muro oppure sia in un angolo Tjet C la temperatura del plume Q kW l HRR del fuoco H
201. i soccorso Mezzi di soccorso mezzo bimodale Informazioni sul trasporto di merci pericolose Disponibilit attrezzature di soccorso Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 103 4 10 2 Requisiti integrativi requisiti integrativi da adottare dovranno essere individuati a seguito dell analisi di rischio di cui all art 13 del Decreto per garantire un adeguato livello di sicurezza Sono da considerare requisiti integrativi anche i requisiti minimi qualora questi ultimi vengano resi pi cautelativi o adottati per gallerie di lunghezza inferiore alla soglia indicata nello specifico requisito minimo requisiti integrativi elencati di seguito rappresentano un riferimento indicativo ma non esaustivo per il progettista INFRASTRUTTURA Prevenzione incidenti Monitoraggio della velocit sistema di segnalamento Individuazione del treno conta assi circuito binario Impianti fissi per il controllo dello stato del treno Impianti di Rilevamento Temperatura Boccole RTB Portali termografici Dispositivi che rilevano la differenza del carico sugli assi Impianti di rilevamento della sagoma del materiale rotabile Dispositivi per la verifica del carico assiale Dispositivi per la verifica delle ruote piatte Indipendenza dei binari in galleria Mitigazione delle conseguenze di incidenti Requisiti di resistenza e reazione al fuoco cavi elettrici Uscite Accessi Sezione collegamenti trasversali Rivelazione di incen
202. i tempo prima che sul materiale si istauri un 32 CAPITOLO 2 processo di combustione autosostentato Pu inoltre definirsi il tempo di crescita convenzionale del fuoco tes come l intervallo di tempo necessario per raggiungere con legge quadratica la potenza liberata di 1055 kW 1000 btu s Con questo parametro quindi possibile effettuare una classificazione dei fuochi non stazionari in base alla loro velocit di crescita T squared fires ae Wess Tempo di cn specifico Lento 0 00293 600 Medio 0 01172 300 Veloce 0 04690 150 Ultra veloce 0 18760 75 Tabella 2 4 Classificazione fuochi t squared 2 7 CORRELAZIONI PER IL CALCOLO DELLA TEMPERATURA Abbiamo visto che con il termine plume si intende la colonna di fumo galleggiante formata da prodotti di combustione caldi da combustibile in via di combustione vapore ed aria In letteratura sono disponibili numerose correlazioni per valutare la temperatura centrale di un plume e quasi tutte restituiscono la temperatura come una funzione dell HRR totale o puramente convettivo dell altezza considerata e del diametro fittizio della sorgente di combustibile Ad ogni relazione corrisponde un preciso set di esperienze pi o meno vaste e non esiste una relazione che possa essere considerata di riferimento per ogni situazione E dunque opportuno entrare nel merito della teoria di ognuna di esse prima di potere trarre considerazioni di qualsiasi ti
203. ia Il composto si produce in modesta quantit in incendi ordinari quando la combustione interessa lana seta resine acriliche uretaniche e poliammidiche specialmente in carenza di ossigeno Ha l odore classico di mandorla amara Concentrazioni superiori allo 0 3 sono mortali 2 9 4 Fosgene COCI2 Il fosgene si origina dalla combustione di sostanze contenenti cloro come molte plastiche ed molto tossico e pericoloso in ambienti chiusi inoltre a contatto con acqua o in ambienti umidi d origine a soluzioni di HCI estremamente acide Esse irritano e danneggiano le vie respiratorie e gli occhi provocando vomito e costrizione toracica In concentrazioni dello 0 003 letale in trenta minuti gi in concentrazioni dello 0 005 mortale in tempi molto brevi 2 9 5 Idrogeno solforato H2S Facilmente identificabile dal classico odore di uova marce un gas tossico che in concentrazioni modeste 0 05 provoca vertigini e vomito dopo mezz ora ma a concentrazioni elevate maggiori di 0 05 reca danni al sistema nervoso tendendo al blocco della respirazione 2 9 6 Ammoniaca NH3 Si forma dalla combustione di materiali contenenti azoto Essendo utilizzata in alcuni impianti di refrigerazione ammoniaca costituisce la sostanza di maggior rischio in caso di fughe o esplosioni La sua intossicazione provoca lo spasmo della glottide ed il successivo soffocamento in mezz ora gi a concentrazioni dello 0 5 2 9 7 Aci
204. idi che si muovono con velocit subsoniche basso numero di Mach grazie a questa ipotesi iniziale si giunti all implementazione della risoluzione del campo fluidodinamico con una formulazione semplificata delle equazioni di Navier Stokes Le equazioni ellittiche cos ottenute possono essere applicate efficacemente allo studio dei moti a bassa velocit ed ai processi di scambio termico convettivo Il calcolo pu essere eseguito in due modalit distinte DNS Direct Numerical Simulation e LES Large Eddy Simulation La sostanziale differenza che la modalit DNS prevede il calcolo dei termini dissipativi in maniera diretta mentre la modalit LES trascura i fenomeni di piccola scala utilizzando un approccio empirico sviluppato da Smagorinsky Il metodo DNS risulta pi esaustivo ma molto pi oneroso utilizzando un approccio k per la risoluzione del campo il metodo porta ad una modellizzazione della turbolenza pi corretta le equazioni vengono risolte per tutte le scale spazio temporali 178 CAPITOLO 9 Il metodo LES invece calcola direttamente solo le grandezze turbolente di grande scala e stima quelle di piccola scala con algoritmi semi empirici semplificati il risultato una drastica riduzione dei tempi di calcolo che permette l analisi di fenomeni di durata maggiore Nel software sono stati inseriti entrambi gli approcci perch il loro uso subordinato alla tipologia di problema che si vuole anal
205. ilita che le informazioni siano recepite in maniera incompleta Questo pud comportare difficolt non indifferenti nell individuazione delle vie d uscita D altro canto gli effetti dello stress sono considerati necessari e positivi perch inducono anche un effetto di iperattivit durante una situazione di pericolo Lo stress inizia quando si ricevono informazioni ambigue e non va via finch l evacuato non si stabilizzato in un luogo sicuro per un discreto tempo Lo stress limita la capacit di interpretazione delle informazioni ad esempio un evacuante pu non accorgersi dei segnali che indicano le uscite di emergenza ripiegando sulle vie conosciute 7 5 3 Effetti di tipo sociale maggioranze e minoranze Nella prova classica di Asch che consisteva nella stima visuale della lunghezza di una linea retta tre quarti dei partecipanti al test diedero almeno una risposta sbagliata seguendo l esempio di partecipanti falsi Gli stessi dati rivelarono inoltre che oltre il 37 dei partecipanti reali fu influenzato dalle risposte dei partecipanti falsi Secondo Asch questo risultato dimostra l evidente desiderio di seguire la maggioranza La teoria dell effetto di maggioranza pu essere usata per modellare la probabilit che un evacuante si conformi ad essa nello scegliere un determinato percorso di uscita durante l evacuazione Se la maggioranza degli evacuanti ha preso una decisione diversa su un percorso di uscita un individuo pu s
206. incendio o di altre situazioni di emergenza pozzi sono collegati alla galleria e vengono utilizzati per la ventilazione e l estrazione dei fumi ma anche come vie di uscita di soccorso e di servizio La configurazione di una galleria ferroviaria pu essere di diverso tipo la scelta della tipologia dipende dall estensione del traffico dal progetto delle attrezzature di sicurezza dalla sua lunghezza e dalle caratteristiche del suolo e delle rocce che essa deve attraversare Dal punto di vista della sicurezza possono considerarsi fondamentalmente due macro tipologie alternative tra loro anche se per ognuna di esse possono individuarsi ulteriori sotto tipi 1 tunnel a singola canna a singolo o doppio binario con vie d uscita attraverso i portali o attraverso intersezioni trasversali appositamente previste per la sicurezza con eventuale tunnel di servizio parallelo 2 tunnel a doppia canna gemellati con uno o due binari per canna e sviluppo parallelo collegati tramite connessioni equipaggiate con porte antifuoco e sistemi di bloccaggio dei fumi con eventuale tunnel di servizio parallelo Focalizzando l attenzione esclusivamente sul raggiungimento degli obiettivi di sicurezza nell eventualit di un evento accidentale pi o meno grave un analisi superficiale di queste due macro tipologie porterebbe ad affermare che nel progetto di nuove infrastrutture o nella riqualificazione di infrastrutture esistenti la tipologia
207. ine governato fondamentalmente dalla velocit di spostamento dei gas e dalla loro temperatura Secondo Heskestad il trasferimento di calore per convezione pu essere espresso dalla relazione Uan h T T kw m 2 3 dove h W m K il coefficiente di trasmissione del calore T K la temperatura della fiamma o del plume nel punto di contatto con la superficie e To K la temperatura iniziale della superficie 2 6 LE CURVE DI RILASCIO TERMICO Studi sull andamento della temperatura media in un ambiente confinato durante il tempo di evoluzione di un incendio hanno reso possibile l individuazione di quattro distinte fasi del Valutazione quantitativa di un incendio 27 fenomeno Con riferimento alla Figura 2 4 nel primo tratto AB rappresentativo della fase di accensione il calore liberato da una sorgente es un fiammifero acceso viene intercettato da una parte del combustibile che aumenta la propria temperatura fino a raggiungere la soglia di innesco oltre questo valore il combustibile inizia a reagire con l ossigeno liberando altra energia e auto sostentando il processo di combustione stesso autocatalisi Tna dipende dal combustibile Flashover 600 C circa s Evacuazione Nessun Allertamento Intervento Intervento Soccorsi Soccorsi Innesco e propagazione L Incendio i Estinzione generalizzato Figura 2 4 Evoluzione della Temperatura nel te
208. infrastruttura inoltre l analisi dei rischi deve dimostrare che sono conseguiti gli obiettivi di sicurezza con particolare riferimento alla sicurezza degli utenti del personale addetto e dei servizi di soccorso art 13 responsabili delle gallerie devono compilare delle relazioni annuali sullo stato dell infrastruttura e degli impianti sugli eventi pericolosi e sugli incidenti fornendone una valutazione e indicando gli interventi adottati o da adottare Le relazioni sono trasmesse al Ministero entro la fine di ciascun anno dal Gestore dell infrastruttura il quale dovr anche valutare i rapporti di sintesi dei responsabili di galleria e redigere la relazione generale annuale sullo stato della sicurezza delle gallerie da trasmettere alla Commissione sicurezza ed al Ministero art 14 Nell allegato vengono riportate le definizioni principali relative a termini contenuti nel testo normativo che ne permettono dunque una migliore comprensione fra queste riportiamo la definizione di e prevenzione azioni intese a ridurre la probabilit di accadimento di un evento dannoso e protezione azioni intese a ridurre le conseguenze di un evento dannoso e rischio eventualit di un accadimento che pu causare danno Nell allegato Il vengono definiti i requisiti e le misure di sicurezza atte a conferire alcune 98 CAPITOLO 4 funzioni essenziali al sistema galleria al fine di prevenire l insorgere di situazioni di emer
209. ing fire data 69 Una terza linea di valutazione pu anche essere quella della tutela dei beni che nel caso del patrimonio storico e culturale o nel caso della protezione dei dati assume un significato altrettanto importante Lo studio del comportamento umano in caso di incendio presenta delle difficolt non facilmente superabili poich molte delle situazioni di cui sarebbe importante conoscere i dati non possono essere simulate in laboratorio Inoltre pu essere considerata solo parziale l attendibilit delle informazioni ottenute a seguito di esercitazioni nelle quali manca l effetto sorpresa o l ansia lo stress e la possibilit di panico che possono manifestarsi nelle situazioni reali Poi la complessit del comportamento umano rende difficile la previsione dei dati che sarebbero utili ai fini della sicurezza antincendio L evacuazione di un ambiente interessato da un incendio un processo complesso che ha inizio quando le persone divengono consce dell esistenza di una situazione di emergenza legata all incendio e mettono in atto una serie di processi mentali e di azioni prima e durante l adozione di comportamenti che li portano verso luoghi sicuri Gli indizi iniziali possono essere quelli legati alla percezione diretta dell incendio e dei suoi prodotti oppure possono essere indizi indiretti risultanti ad esempio dall attivazione di 160 CAPITOLO 7 segnali di allarme o dalla comunicazione con altre persone Una volt
210. io B di 4 8 m di diametro da essa ogni 375 m circa partono delle gallerie di intersezione C con i due tunnel ferroviari Il tunnel di servizio ha il duplice compito di fornire accesso agli operai addetti alla manutenzione e di fornire una via di fuga sicura in caso di emergenza due tunnel ferroviari sono inoltre collegati direttamente ogni 250 m da condotti per lo sfogo della pressione D che passano sopra il tunnel di servizio senza unirsi ad esso questi condotti servono ad alleviare l effetto pistone dovuto alla compressione dell aria provocata dal transito del treno in corsa Figura 5 5 Per le auto i pullman e i camion il servizio navetta del tunnel funziona come un autostrada semovibile i 128 CAPITOLO 5 mezzi salgono su una carrozza e scendono all altra estremit dopo un tragitto di 35 minuti Le navette sono trainate da locomotive che possono raggiungere i 160 km h La societ Eurotunnel offre complessivamente quattro tipi di servizio i treni passeggeri Eurostar ad alta velocit i treni navetta per passeggeri autoveicoli camion e autobus con autisti a bordo i treni navetta che trasportano camion su vagoni aperti senza gli autisti a bordo dei mezzi i treni merci convenzionali che trasportano le merci in vagoni o container 5 1 4 La galleria base del Lotschberg Il tunnel di base del Lotschberg lungo 34 6 km e porta da Frutigen nel Kandertal cantone di Berna a Raron nella valle del Rodano cantone del Val
211. ipartimento di Fire Safety Engineering del Lund Institute of Technology della norvegese Lund University ha compilato una serie di interessantissimi studi 26 In funzione dei test del progetto EUREKA condotti su vetture ferroviarie nel Repparfjord Tunnel in Norvegia tra il 1990 ed il 1992 e di altri test condotti su altri vagoni ferroviari pu sintetizzarsi la Tabella 3 4 di notevole interesse per il lavoro di questa tesi La Tabella 3 4 evidenzia in particolare come a valori maggiori di energia possano corrispondere HRR pi bassi Ci sicuramente attribuibile all influenza che hanno le condizioni di ventilazione sullo sviluppo del fuoco tanto maggiore il ricambio di ossigeno tanto pi efficiente e potente sar la combustione Il numero la forma e le caratteristiche complessive del sistema di aperture del vagone nonch le caratteristiche del particolare incidente eventuale rottura dei finestrini o altro hanno notevole influenza sull HRR n Hee en Energia HRR di picco HRR MW Tipo di veicoli test GJ M TE GJ MW ENERGIA GJ assemblamento di due mezze carrozze una di alluminio ed una di acciaio 55 43 0 78 EUREKA 499 carrozza German Intercity Express EUREKA 499 do 0 30 carrozza passeggeri German Intercity EUREKA 499 13 og carrozza passeggeri British Rail 415 fied 1G ae carrozza passeggeri con tappezzeria resistente al fuoco n d 7 n d British Rail Sprinter Germa
212. ismi 1 e 3 e pu anche incrementare la propagazione del fuoco lungo una superficie Meccanismo 2 In questa sezione si vuole dare una breve e sintetica descrizione di come si pu stimare la temperatura e l estensione di una fiamma durante un tunnel fire Nel campo degli incendi non confinati esistono diverse relazioni per la previsione dell altezza di un fuoco cos come per il calcolo di altre differenti propriet dei plumi 2 40 Una delle relazioni pi comuni per il calcolo dell altezza di una fiamma valida per combustioni in ambiente aria di combustibili liquidi tipici 40 stata suggerita da Heskestad h 102 D 0 235 Q 5 3 1 dove hr m l altezza libera di fiamma misurata dalla base della superficie che brucia Q kW HRR totale e D m il diametro fisico del focolaio La possibilit di considerare tale relazione nello studio di una fiamma in galleria subordinata alla valutazione di due importanti aspetti essa stata sviluppata per incendi a propagazione libera cio privi di un limite di sviluppo superiore i tipi di fuoco inviluppati dalla equazione non includono i fuochi tridimensionali ovvero i fuochi profondamente radicati deep seated fires panchine di legno pallets etc 42 Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 57 In ogni caso Heskestad ha mostrato che anche i casi tridimensionali sono ragionevolmente ben rappresentati se l altezza della fiamma calcolata a
213. istura di aria e gas ad una temperatura relativamente bassa Nella seconda la zona luminosa l idrogeno ed il monossido di carbonio due dei tanti prodotti di decomposizione della cera reagiscono con l ossigeno per formare acqua anidride carbonica ed altri prodotti In questa zona la temperatura della fiamma di circa 590 680 C che una valore sufficientemente intenso per dissociare i gas di fiamma e produrre particelle di carbonio libere Queste particelle sono Valutazione quantitativa di un incendio 19 prima scaldate all incandescenza e poi consumate Fuori della zona luminosa vi una terza invisibile zona in cui si esauriscono le rimanenti quantit di CO e H20 Questa zona non visibile all occhio umano Tutte le sostanze combustibili richiedono un ammontare finito di ossigeno per bruciare completamente una fiamma pu essere sostenuta in un atmosfera di cloro puro ma la combustione non pu completarsi Nell incendio di una candela o di solidi come legno o carbone l atmosfera circostante provvede ad alimentare questo ossigeno Zona Luminosa 1200 C 1400 C 1000 C 1200 C 800 C 800 C 500 C 200 C Zona invisibile Figura 2 1 Temperatura e sua distribuzione nelle fiamme di una candela Ogni qual volta si aumenta la percentuale di ossigeno vento flusso d aria atmosfera ossigeno arricchita le temperature tendono a valori pi alti rispetto ad una combustione in atmosfera normale ad esempio
214. itolo analizzando un vasto numero di fonti l aspetto critico di ogni questione al fine di coglierne l essenza e riportare ogni discorso al contesto qui trattato Si cercato cio di stabilire concretamente come debbano essere costruiti e tarati gli input di un modello virtuale di incendio in galleria e di un sottomodello di simulazione dell esodo affinch i risultati congiunti possano essere considerati attendibili ed estendibili a considerazioni successive Infine una volta definita la struttura base del modello stata costruita una serie di 58 scenari incidentali derivati da una serie pi ampia opportunamente costruita con l obiettivo principale di fornire nel loro sviluppo e nel calcolo del numero di vittime di ogni scenario una base dati per l ulteriore e pi precisa validazione del modello stesso Al contempo il processo di costruzione dei 58 scenari anzidetti stato condotto Conclusioni 251 coerentemente con i principi dell analisi di rischio e pertanto fornisce anche la base per ulteriori sviluppi teorici del lavoro qui proposto Si ritiene pertanto che l obiettivo di possedere uno strumento di valutazione del danno al ricettore uomo nel caso d incendio in galleria ferroviaria sia stato ampiamente raggiunto sia sotto l aspetto teorico della raccolta dei dati e delle informazioni che sotto l aspetto tecnico sperimentale della corretta realizzazione delle elaborazioni L implementazione di FDS sulla g
215. izzare Per le prove di laboratorio nelle quali necessaria una precisione maggiore e o le dimensioni fisiche sono ristrette e o opportuno seguire l evoluzione delle singole specie gassose opportuno scegliere il metodo DNS perch il metodo LES dovrebbe essere applicato ad una griglia di calcolo molto fitta e risulterebbe inutilmente lento e molto impreciso AI contrario quando necessario studiare ambienti di dimensioni consistenti in cui le specie gassose sono poche e il loro comportamento molecolare poco influente il metodo LES consigliabile in quanto permette di ottenere buone simulazioni del comportamento reale senza oneri di calcolo eccessivi Per una trattazione approfondita degli algoritmi matematici di FDS si rimanda alle bibliografie 72 73 9 2 DESCRIZIONE TECNICA DEL SOFTWARE Il software FDS EVAC di seguito per semplicit indicato esclusivamente come FDS il risultato della combinazione di due moduli distinti FDS sviluppato dal NIST ed EVAC sviluppato dal VTT Le versioni utilizzate per il lavoro di questa tesi sono la 5 20 per FDS e la 2 0 per EVAC Ad essi si combina un terzo software Smokeview che consente di riprodurre a video le simulazioni effettuate evidenziando convenientemente i valori delle grandezze di interesse Al contrario di Smokeview FDS non un comune software La realizzazione di una simulazione FDS somiglia pi alla compilazione di un codice di programmazione che ad altr
216. l Fire Baltimore Maryland July 2001 NISTIR 6902 Fire Research Division Building and Fire Research Laboratory August 2002 Sascia Canale Salvatore Leonardi Appunti di Teoria delle Infrastrutture Viarie Collana di Quaderni Didattici n 5 2003 Universit degli Studi di Catania Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale Carvel R O Fire Size in Tunnels Doctoral Thesis for the degree of Doctor of Philosophy Heriot Watt University School of the Built Environment Division of Civil Engineering Riccarton Edinburgh EH14 4AS Heselden A J M Studies of fire and smoke behaviour relevant to tunnels Building Research Establishment CP 66 78 Borehamwood UK 1978 G W Mulholland SFPE Handbook of Fire Protection Engineering chapter Smoke Production and Properties National Fire Protection Association Quincy Massachusetts 3rd edition 2002 98 99 Bibliografia 259 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 Nathaniel Mead Petterson Assessing the Feasability of Reducing the Grid Resolution in FDS Field Modelling Fire Engineering Research Report 20002 6 ISSN 1173 5996 Heskestad G and Hamada T Ceiling Jets of Strong Fire Plumes Fire Safety Journal 21 69 82 1993 McCaffrey B Flame height SFPE Handbook of Fire Protection Engineering P J DiNenno Ed National Fire Protection Association 2 1 2 8 1995 Purser D A Toxicity Assessme
217. l descritti al paragrafo precedente escluso che per la presenza di sistemi di controllo verticali o di circuiti di binario tali da consentire al loro interno la presenza contemporanea di pi treni Sono dunque presenti segnali di controllo che possono causare la temporanea sosta di un treno all interno della galleria Possono cos essere dotate di stazioni per l incrocio o il sorpasso in funzione dell esercizio della linea La direzione di ventilazione pu essere imprevedibile se esiste la possibilit di avere contemporaneamente treni in moto in direzioni diverse Quando un treno percorre il tunnel pu accadere che il campo di flusso cambi rapidamente In caso di un incidente coordinare il movimento di pi treni presenti un lavoro che richiede procedure complesse e tempi elevati ma in ogni caso solo un treno sar presente all interno della medesima sezione di blocco 4 6 3 Tunnel a singola canna e doppio binario In questo caso ambo i binari sono localizzati nella stessa canna Nel caso in cui il tunnel debba prevalentemente scavarsi nella roccia questa indubbiamente la soluzione pi economica laddove l esercizio prevede il doppio binario infatti questo concetto rappresenta lo standard di molti paesi In generale l area della sezione trasversale abbastanza grande 80 115 m per tunnel nuovi da contenere grandi volumi di aria nella parte superiore della galleria Nel caso delle metropolitane si hanno in
218. l di servizio collegato al tunnel principale con una serie di connessioni trasversali distanti tra 600 e1000 m Figura 5 4 Sezioni tipo del tunnel di Seikan 1 tunnel principale 2 tunnel di servizio 3 tunnel pilota 4 galleria trasversale di connessione Le stazioni servono come punti di fuga di emergenza Nell evento di un fuoco o altro disastro ambo le stazioni offrono la sicurezza equivalente di un tunnel molto pi corto Le gallerie ferroviarie in esercizio 127 L efficacia delle aste di fuga localizzate alle stazioni di emergenza migliorata da ventilatori per l estrazione dei fumi videocamere per guidare i passeggeri sui percorsi pi sicuri sistemi di allarme termali ad infrarossi e spruzzatori di acqua 5 1 3 La galleria sotto la Manica La galleria sotto la Manica canale che separa l Inghilterra dalla Francia detto anche Eurotunnel dal nome della societ che lo gestisce costituisce il pi lungo tunnel sottomarino del mondo Il tunnel lungo 50 km 38 Km dei quali corrono sotto il mare e collega Folkestone in Inghilterra con Calais in Francia Il tunnel si compone di tre gallerie due ferroviarie e una di servizio Figura 5 5 Sezioni tipo del tunnel sotto la manica Le gallerie furono scavate ad una profondit di 45 m sotto il fondale marino Le due gallerie ferroviarie A hanno un diametro di 7 6 m e sono distanziate fra loro di circa 30 m tra le due vi una galleria di serviz
219. la porzione pi calda delle fiamme di ossigeno acetilene usate per tagliare e saldare metalli misura circa 3500 C perch sono presenti elevate quantit di ossigeno In bruciatori tipo caldaie l aria o l ossigeno puro sono miscelati al combustibile secondo rapporti controllati cos che il gas consumato quasi istantaneamente alla bocca del bruciatore e la quantit di calore prodotta esattamente quella desiderata 20 CAPITOLO 2 Quanto visto porta ad un ulteriore classificazione delle fiamme in fiamme di diffusione diffusion flame e fiamme premiscelate premixed flame Le prime si formano dall accoppiamento casuale di combustibile ed ossigeno che si incontrano provenendo da due lati opposti della zona di reazione Nelle seconde invece l ossigeno mescolato con il gas combustibile da un apparecchiatura meccanica secondo rapporti predefiniti come nelle caldaie nei bruciatori nei motori a scoppio o nei fornelli domestici Gli incendi naturali producono fiamme di diffusione in quanto nessun dispositivo mescola pianificatamente combustibile ed aria Esempi comuni includono il rogo di un fal la fiamma di un fiammifero un pool fire da idrocarburi o l incendio di una foresta 2 4 TEMPERATURA DI UNA FIAMMA Il comportamento pulsante di una fiamma f s che la sua temperatura abbia valori fluttuanti La temperatura varia infatti attraverso l altezza della fiamma ed inoltre ad una data posizione essa fluttua intensame
220. lese Dopo la sua inaugurazione del 2007 il nuovo tunnel per treni ad alta velocit costituisce insieme al tunnel del Sempione il primo collegamento transalpino veloce nord sud Il tunnel ferroviario costituito da un doppio condotto con corsia unica a direzioni separate Figura 5 6 Figura 5 6 Sezione di un condotto del tunnel ferroviario del Lotschberg I condotti sono collegati ogni 333 m da gallerie trasversali cosicch ogni condotto pu essere adibito come galleria di soccorso per l altro condotto In situazioni difficili le gallerie trasversali possono anche essere aperte a mano e resistono ad un incendio di 90 minuti Le gallerie ferroviarie in esercizio 129 Entrambi i condotti dispongono di un alimentazione di corrente separata di un illuminazione di emergenza e di un sistema di aerazione indipendente 5 1 5 La galleria di Guadarrama Nel programma generale della rete ferroviaria ad Alta Velocit spagnola prevista una connessione tra Madrid e Segovia La tratta deve attraversare la Sierra di Guadarrama al centro della Spagna con una galleria lunga e profonda sotto il parco nazionale Manganare Uscite d evacuazione porte scorrevoli Larghezza 2 m Altezza 2 20m L 30m A 10 50 m Collegamento Trasversale Tunnel ferroviario Tunnel ferroviario Figura 5 7 Sezione trasversale del tunnel ferroviario Guadarrama Il tunnel ferroviario costituito da una doppia canna ciascuna
221. liquidi vaporizzano interamente quando bruciano e che per essi la sola forma di combustione possibile quella con fiamma che potr essere o non essere visibile AI contrario dei liquidi la maggior parte dei solidi quando bruciano vaporizzano solo parzialmente e producono prodotti infiammabili noti anche come prodotti di pirolisi La fase di combustione con fiamma quella che dal punto di vista della sicurezza delle persone e dei danni ai beni determina il rischio maggiore Uno dei fattori pi importanti che influenzano questa fase la facilit di produzione di vapori infiammabili Questa predisposizione pu essere misurata attraverso il calore richiesto per la loro produzione e tale valore uno dei valori pi importanti per la valutazione del rischio incendio associato alle sostanze presenti in un ambiente Indipendentemente dalle caratteristiche del materiale la combustione una volta avviata pu seguire tre diverse strade 1 pu estinguersi da sola senza coinvolgere altri materiali 2 pu estinguersi da sola o continuare a bruciare molto lentamente in caso di ventilazione inadeguata 3 pu proseguire fino al completo coinvolgimento dell ambiente con la conseguente combustione di tutte le superfici combustibili esposte in caso di ventilazione sufficiente e di elevate quantit di combustibile presente 2 5 1 L innesco Perch si verifichi l innesco devono essere presenti nell ambiente uno o p
222. lit dei passeggeri dalle carrozze si assume pari a 180 s e si ipotizza inoltre che tutti i passeggeri riescano a raggiungere il marciapiede laterale di esodo e la temperatura ambiente iniziale considerata pari a 20 C e la concentrazione iniziale di ossigeno considerata pari a 20 7 valore in atmosfera al livello del mare Rischi ai quali i passeggeri sono esposti durante l esodo La salvabilit dei passeggeri pi sfavoriti condizionata dal buon esito delle tre fasi distinte dell esodo e esodo dal vagone incendiato e allontanamento dal vagone incendiato e raggiungimento delle uscite Durante la prima fase dell esodo sia il rischio termico legato a parametri di rischio quali irraggiamento e temperatura dei gas caldi della combustione sia il rischio chimico legato alla concentrazione dei prodotti tossici della combustione quali CO HCN HCI ed alla ipossia cio alla mancanza di O2 sono elevati Durante la seconda fase dell esodo il rischio principale di tipo termico legato soprattutto all irraggiamento Durante la terza fase dell esodo verso l uscita il rischio principale di tipo chimico e termico Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 119 Calcolo del grado di inabilit indotto sui passeggeri durante l esodo AI fine di valutare le capacit di esodo sono stati calcolati degli indicatori definiti dosi frazionali inabilitanti fractional effective dose secondo la norma ISO TS 135
223. lla linea metropolitana 43 morti 1975 UK per cause sconosciute capolinea 74 feriti incendio sulla carrozza ristorante 13 9 km Hokuriku con arresto e tentativo di re N Novembre T a singola canna 30 morti unne isolamento non portato a termine RA alee 1972 doppio binario diversi feriti GIAPPONE a causa della rottura del sistema costruito nel 1962 di illuminazione del tunnel Gi si dl 108 morti iugno Tunnel singola canna morti 1972 collasso strutturale doppio binario 240 feriti FRANCIA costruito nel 1862 Crozet Tunnel Marzo Virgini a akin 2 morti tra i Irginia collisione e incendio singola canna eng 1971 So macchinisti USA doppio binario Febbraio Vranduk incendio di una locomotiva 1 6 km du manina 1971 Tunnel diesel elettrica propagatosi singola canna O00 cacscacun JUGOSLAVIA anche sulle altre carrozze singolo binario P 99 Simplon incendio su una carrozza 19 8km Novembre Tunnel disconnessa efficacemente con a cana 0 0 1979 SVIZZERA sosta presso una stazione di ss iavcanna ITALIA emergenza PP Shepards Bush Giugno Holland Park incendio a causa di un corto metropolitana 1 morto 1958 Londra circuito elettrico P 51 feriti UK Tunnel avvelenamento da esposizione i Marzo delle Armi 1 1 5 km 426 morti 1944 TALIA eas monassidp ai singolo binario 60 feriti i Torre Seas collisione e incendio n d 91 morti 1944 SPAGNA Ottob Batignolles lisi 1 km 1921 Parigi fronte coda e incendi singola canna pi di 28 morti FRANCIA doppio bin
224. lle temperature potenzialmente riferibili ad un determinato scenario di fuoco Esse costituiscono infatti dei modelli di stima basati su dati empirici che rappresentano tipologie definite di incendi Sebbene molti studi siano ancora in corso appare ormai chiaro che le temperature che si possono registrare in un ambiente confinato ed in particolare all interno di un tunnel sono Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 47 sempre superiori a quelle che si avrebbero con lo stesso carico d incendio in un ambiente non confinato o all interno di un edificio dotato di aperture verso l esterno e muri capaci di disperdere calore con elevato rendimento Di seguito pu trovarsi una breve rassegna delle principali curve utilizzate nel progetto e nella verifica della sicurezza antincendio dei principali paesi industrializzati Sono curve in genere non nate per le gallerie 3 2 1 Le curve di incendio in generale Una curva standard usata per testare l esposizione alla temperatura di una data struttura la curva ISO 834 detta curva cellulosica definita in molti standard progettuali 16 Questa curva si applica con successo da diversi anni nella valutazione della resistenza al fuoco dei materiali tipicamente presenti all interno di un edificio Per molti anni la curva ISO 834 stata usata anche per il progetto della resistenza al fuoco delle strutture dei tunnel ma ormai chiaro che questa curva non rappresenta ad
225. lsante o chiave FS individuando il telefono a viva voce di provenienza della richiesta I diffusori sono del tipo a tromba e vengono installati a coppie contrapposte in via indicativa ogni 30 m su entrambi i lati della galleria ad un altezza di 2 5 m dal piano del ferro Tutti i sistemi di telecomunicazione dovranno essere costantemente alimentati e dovranno essere previste alimentazioni di riserva centralizzate Si dovr prevedere per tutti i sistemi di telecomunicazione un autonomia di funzionamento in caso di mancanza dell alimentazione principale non inferiore a due ore 4 5 4 Sistema di supervisione degli impianti Il sistema di supervisione degli impianti ha lo scopo di diagnosticare e controllare gli impianti realizzati in galleria dovr quindi interfacciarsi ai vari sottosistemi per acquisire i dati opportuni relativi allo stato di funzionamento e per attuare i comandi necessari per la gestione degli impianti sia in condizioni normali e di manutenzione sia in condizioni di emergenza Il sistema essenzialmente costituito da una postazione locale PL da cui possibile gestire e diagnosticare tutti gli impianti ubicati in un locale adiacente la galleria da due centrali Master Slave per la riconfigurazione automatica del sistema di alimentazione ubicate agli estremi della galleria e dai moduli locali ML per interfacciarsi con le apparecchiature lato campo ubicati in ciascun quadro di tratta Il sistema comprender
226. ludono tutti gli strati strutturali e qualunque attrezzatura di drenaggio situata al di sotto degli strati di sostegno del binario cos come tutte le strutture di isolamento antivibrante e di isolamento termico La sovrastruttura include gli strati di supporto ed i binari ferroviari 4 3 2 Installazioni e sistemi tecnici Le installazioni ed i sistemi tecnici dei tunnel ferroviari includono l apparecchiatura di elettrificazione e di sicurezza del binario l apparecchiatura di ventilazione e di illuminazione l apparecchiatura di drenaggio l apparecchiatura di sicurezza e l apparecchiatura per il monitoraggio ed il controllo Il sistema elettrico include il sistema di elettrificazione del binario ferroviario ed i sistemi elettrici relativi alla ventilazione al riscaldamento alla rimozione del fumo al drenaggio alla distribuzione di energia all illuminazione e alla trasmissione dei dati per il monitoraggio delle attivit e della sicurezza Il sistema di ventilazione comprende tutti i sistemi e le attrezzature per la ventilazione naturale e forzata che vengono utilizzati per l aerazione e per la rimozione del fumo dalla galleria Il sistema di illuminazione include tutti i sistemi che vengono utilizzati sia per l illuminazione normale che per l illuminazione di sicurezza e di emergenza del tunnel Il sistema di drenaggio include la rete di tubazioni i pozzi i bacini e le attrezzature che servono il tunnel e che ve
227. lunghi 500 m hanno un particolare andamento planimetrico arcuato Anche questa galleria si trova sulla tratta che collega Bologna con Firenze 5 3 SINTESI DEI PRINCIPALI ACCADIMENTI INCIDENTALI Per valutare le condizioni connesse ad un incidente generico ed avere anche delle indicazioni sulle eventuali iniziative che potrebbero ridurre notevolmente le conseguenze di un fatto drammatico sicuramente interessante studiare la casistica dei principali incidenti del passato avvenuti in galleria Nell ambito delle sole gallerie ferroviarie o metropolitane escludendo dunque le galleria stradali dal 1940 ad oggi possono contarsi 27 incidenti seri sulla base delle indicazioni di diversi autori Un elenco dettagliato di questi incidenti ognuno corredato da una descrizione 132 CAPITOLO 5 particolareggiata dato in 3 Questa veduta d insieme non completa e non esiste un criterio per l uniforme selezione di questi incidenti tranne per il fatto che sono tutti avvenuti in gallerie ferrate Una stima approssimata considera che in totale circa 1400 persone hanno perso la vita in questi incidenti identificati Dalle informazioni su ogni incidente sembra che circa il 90 di queste si trovava a bordo del treno durante il decesso o comunque all interno dell area della stazione Solo la rimanente percentuale ha perso la vita nel tentativo di allontanarsi dal luogo dell incidente La casistica riporta che anche nei casi in cui sia stat
228. mento della FED nel tempo mentre i valori intermedi tendano quasi ad un sorta di minimo la curva della FED prima scende e poi risale Cid che invece appare importante la corretta interpretazione della Fractional Effective Dose da parte di FDS come cio le diverse curve simulate abbiano lo stesso andamento delle curve reali di Figura 10 5 e come in ogni caso le differenze tra i vari casi siano contenute Variazione della FED al variare della dimensione del pool fire e confronto con i valori effettivi del test RUNEHAMAR T2 11 40 x 3 00 mq HRRPUA 4591 KWimq 9 00 x 3 00 mq HRRPUA 5815 KW mq 7 80 x 3 00 mq HRRPUA 6709 KW mq 7 20 x 3 00 mq HRRPUA 7269 KW mq 6 60 x 3 00 mq HRRPUA 7929 KW mq 3 00 x 3 00 mq HRRPUA 17444 KW mq 1 40 1 20 CO_YIELD 0 04 1 00 wind 3 m s 0 80 0 60 0 40 0 20 0 00 i 0 200 400 600 800 1000 1200 Tempo s FED Figura 10 9 Variazione della FED al variare della dimensione del pool fire Alla luce di quanto osservato appare difficile individuare una precisa simulazione come maggiormente aderente alla realt dei test del Runehamar Ci sicuramente imputabile alla grossolana riproduzione che se ne fatta ma probabilmente anche ad una effettiva non influenza del valore della dimensione del pool fire nel campo studiato 210 CAPITOLO 10 In conseguenza di cid e soprattutto in conseguenza del fatto che il valore della FED tende ad
229. mi di informazione dei viaggiatori sono costituiti dall impianto di diffusione sonora che verr utilizzato in caso di necessit dal personale delle FS e dalle squadre di soccorso I sistemi di comunicazione di servizio sono costituiti dai telefoni posti all interno della galleria ogni 500 m E gi stato previsto dalle FS un piano per dotare le gallerie ferroviarie nazionali di un dispositivo che consentir la comunicazione a mezzo di telefoni cellulari In riferimento all evacuazione dei fumi sulla base dei risultati condotti a livello internazionale non appare percorribile l ipotesi di una ventilazione longitudinale in quanto i parametri in gioco sono molteplici e di difficile governabilit L utilizzo di camini esistenti per contro non fornisce adeguate garanzie per l evacuazione dei fumi risultando di fatto non adeguato alla scopo 92 CAPITOLO 4 Fatte le opportune valutazioni sar di norma realizzato all interno delle gallerie un impianto idrico antincendio a secco le cui caratteristiche idrauliche devono essere tali da garantire alla bocca in posizione idraulicamente pi sfavorevole una portata di 200 I min Per ciascuna infrastruttura ferroviaria viene approntato un piano di emergenza a partire dagli scenari di rischio ipotizzati al fine di raggiungere un livello di sicurezza adeguato Il personale responsabile dell attivazione del piano deve essere messo in condizione di conoscerlo perfettamente anche attraver
230. modello di simulazione deve considerare le vere forze fisiche che si generano tra la folle in queste situazioni Queste forze includono le forze di contatto tra i corpi le forze d attrito tra i vari pedoni e le forze che si esercitano tra questi ed i muri La modellazione di queste forze richiede che il dominio matematico dell evacuazione sia continuo nello spazio In FDS EVAC ogni evacuante seguito da un equazione di moto Questo approccio permette ad ogni individuo di avere propriet personali e proprie strategie di fuga in altre parole ogni individuo trattato come un agente autonomo Il modello a base dell algoritmo di movimento implementato da EVAC il modello di forza sociale presentato da Helbing e Molnar e da Helbing et al con i cambiamenti introdotti da Langston et al per includere una migliore descrizione della forma del corpo umano e considerare i gradi di libert della rotazione EVAC usa dunque le leggi della meccanica per seguire le traiettorie degli evacuanti nella simulazione virtuale Ogni agente segue la propria equazione di moto d x x t i dt f t 4 t 9 1 dove x t la posizione dell agente i al tempo t fi t la forza esercitata sull agente al suo contorno m la massa e l ultimo termine amp t una piccola forza casuale fluttuante La 184 CAPITOLO 9 velocit dell agente vi t data dal rapporto dx dt Il vettore f t ha diverse componenti f Di
231. mperature superiori a 60 C sono pericolose se l umidit vapore acqueo elevata temperature pari 120 C sono sempre letali per un essere umano 2 9 1 Ossido di carbonio CO il composto pi pericoloso perch si forma in grandi quantit specialmente in condizioni di scarsa ossigenazione un gas incolore inodore e non irritante La sua azione tossica riguarda l emoglobina contenuta nel sangue con la quale in grado di formare un composto stabile che impedisce il meccanismo di trasporto dell ossigeno da parte del sangue provocando l asfissia dell organismo Concentrazione di CO Tempo max di esposizione 0 05 Fatale dopo tre ore 0 15 Fatale dopo un ora 1 30 Incoscienza e morte in pochi minuti Tabella 2 7 Tempi di esposizione massimi sopportati dall uomo per la concentrazione di CO 2 9 2 Anidride carbonica CO2 Questo composto non tossico per l organismo ma sostituendosi all ossigeno nella composizione dell aria ha un effetto asfissiante quando raggiunge il 5 in volume Induce inoltre un accelerazione del ritmo respiratorio provocandone un aumento del 50 rispetto alle normali condizioni gi per concentrazioni del 2 e addirittura un aumento del 100 per concentrazioni del 3 2 9 3 Acido cianidrico HCN un composto molto tossico che in grado di agire in diversi modi Le cellule colpite 42 CAPITOLO 2 dall HCN o dai suoi prodotti muoiono per asfiss
232. mpo di un incendio tipico In questa fase non tutto il combustibile prende parte alla reazione per cui la temperatura cresce lentamente col tempo relazione pressoch lineare e la durata di questo transitorio dipende dall infiammabilit dalla granulometria e dalla velocit di decomposizione del combustibile ma anche dalla possibilit di propagazione della fiamma dalla ventilazione dalla geometria e dal volume dell ambiente Se il combustibile lontano da altri materiali infiammabili l incendio si esaurisce senza propagarsi ulteriormente Se invece le fiamme raggiungono altro materiale e portano la 28 CAPITOLO 2 temperatura al di sopra della soglia di infiammabilit l incendio si propaga la temperatura s innalza tratto BC e si avvicina al punto di Flashover C Nel tratto BC la temperatura sale esponenzialmente fino a 500 600 C in un tempo variabile tra i 5 e i 25 minuti in funzione del tipo di combustibile Si ha un abbondante produzione di gas di distillazione i quali combinandosi con l aria presente formano una miscela infiammabile Contemporaneamente si producono fumi di gas tossici e nocivi che riducono la visibilit ed aumentano la velocit di combustione Da questo punto in poi se l incendio non stato circoscritto si espande molto rapidamente grazie alle specie gassose prodotte e diviene incontrollabile Flashover sta appunto per non ritorno In questa fase avanzata dell incendio diventa importa
233. n evacuante incapacitato modellato come un agente che non esercita nessuna forza sociale sugli altri agenti e la cui velocit di evacuazione posta uguale a zero La dimensione di un agente incapacitato non varia in altre parole esso rimane sui propri piedi Questo effettivamente un modello primitivo e necessita di essere modificato nelle prossime versioni di FDS EVAC Approfondimenti sul codice FDS EVAC 187 Il vantaggio principale del modello di Helbing che le sue equazioni sono basate sulle forze effettive che si generano tra la folla La simulazione di queste forze il requisito principale di una corretta simulazione e per questo l approccio di Helbing risulta il miglior approccio possibile Un altra grande caratteristica del modello la possibilit di implementare con facilit differenti comportanti per diverse categorie di occupanti Questo possibile intervenendo sulla velocit di esodo libero e sulla direzionalit dello stesso in modo da simulare diverse situazioni Ad esempio nel comportamento di un anziano elderly la direzione del moto pu essere impostata puntando agli altri evacuanti piuttosto che puntando direttamente alle uscite 9 5 1 Il processo di selezione delle uscite Nel modello di calcolo EVAC ogni evacuante osserva la posizione degli altri individui e seleziona il proprio percorso d uscita valutando quello apparentemente pi veloce La selezione dell uscita modellata come un problema
234. n galleria e di estendere successivamente i risultati raggiunti anche all impianto a bordo treno Poich il modello numerico di simulazione adottato FDS EVAC non permette di contemplare direttamente l effetto delle condizioni di illuminazione dell ambiente galleria ex ante nei confronti dell esodo ma solo l effetto dell attenuazione di visibilit ritenuta originariamente ottima ad opera dei fumi prodotti dall incendio si deciso di valutare le prestazioni dell impianto di illuminazione di emergenza in funzione dei valori assunti dalla sua variabile di funzionamento in termini indiretti o di fumo equivalente che gi fin dall inizio prima che si manifestasse l incendio avrebbe dovuto essere presente in galleria per determinare il passaggio da una condizione di ottima visibilit fissata concordemente ai dati presenti in letteratura in un illuminamento di 50 lux ad una che si vuole testare 5 lux 3 lux ed 1 lux Si sono utilizzate le note leggi dell illuminotecnica che opportunamente combinate hanno permesso il calcolo dell intensit luminosa I di una sorgente tubolare caratterizzata da intensit luminosa ed illuminamento costanti al variare dell angolo di osservazione che produce in un generico punto un illuminamento E voluto in presenza del fenomeno di assorbimento luminoso in un mezzo di propagazione omogeneo i fumi della combustione caratterizzato da un fattore di estinzione k L equazione fondamentale della
235. n subway car EUREKA 499 a 35 0 85 Tabella 3 4 Valori di Energia e di HRR per veicoli ferroviari Si riporta di seguito una tabella sintetica degli esperimenti pi importanti condotti dal 1965 ad oggi Per una conoscenza pi approfondita di queste esperienze si rimanda alle bibliografie 26 37 Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 55 Lunghezza del Tunnel e n caratteristiche della sezione Luogo test trasversale Fonte di fuoco Misure effettuate Lim Hm A m Ofenegg Petrolio T u CO Oo Svizzera 1965 1 190 2 23 6 6 47 5 95 m fumi T fumi Glasgow Kerosene RE UK 1970 5 620 5 2 39 5 1 44 2 88 5 76 m propagazione del fuoco Zwenber Petrolio T u CO COz nberg 30 390 3 9 20 6 8 13 6 m O2 NOx THC Austria 1975 sa legno gomma visibilit TNO Petrolio re NL 1979 80 2 8 2 4 a m T umidit Petrolio P W R I _ 4 6m T u CO fumi Japan 1980 16 700 6 8 57 3 automobili calore radiativo bus Kakeihigasi i Petrolio Tunnel n 2 T u CO O2 PWRI 3 Seri ee 98 r calore radiativo Japan 1980 legno T u CO COz Oz ee 2 140 5 24 31 simulazione di una collisione visibilita tra 2 vetture in metropolitana altezza dei fumi HRR T u CO Repparfjord legno eptano ua EUREKA 21 2300 4 8 5 5 25 35 vetture ferroviarie Ri Laden are NO 1990 92 HGV visibilit fumi propagazione del fuoco Memorial olio combustibile
236. nalisi prestazionale Si gi visto che per fumo si intende la sospensione di particelle in aria contaminata da prodotti della combustione presenti sotto forma di gas spesso anche molto tossici Nel moto naturale del fumo viene inglobata altra aria che diminuisce la concentrazione degli effluenti abbassandone peraltro la temperatura Nelle prime fasi di un incendio confinato si former del fumo al di sotto del soffitto Questo strato andr via via crescendo ad una velocit dipendente dalla velocit di combustione nonch dalle caratteristiche geometriche dell ambiente Con l abbassarsi 40 CAPITOLO 2 dell interfaccia dello strato di fumo diminuir la massa di fumo entrante in quanto diminuir l altezza del plume Riepilogando dunque come tutti i fluidi il fumo si muove sotto l influsso di forze che si manifestano come gradienti di pressione all interno della propria massa Con particolare riferimento al fluido fumo tali forze sono determinate da e galleggiamento generato direttamente dal fuoco e galleggiamento generato dalla differenza di temperatura tra ambienti limitrofi e effetti del vento esterno o del naturale movimento dell aria e sistemi meccanici di estrazione dell aria 2 9 COMPOSIZIONE DEI GAS COMBUSTI E PERICOLOSIT I gas di combustione hanno una composizione varia dipendente principalmente dal materiale combustibile incendiato ma anche dalle temperature raggiunte durante il pro
237. nalista tecnico pu risultare utile conoscere gli esiti degli accertamenti tossicologici di natura medico legale che pertanto dovrebbero essere sempre eseguiti La conoscenza del tasso di carbossiemoglobina HbCO e dei cianuri HCN nel sangue di eventuali vittime ad esempio consente spesso 156 CAPITOLO 6 utili riferimenti per la ricostruzione della sequenza incidentale Infatti il tempo richiesto ad un soggetto per raggiungere una data concentrazione di entrambe le sostanze tossiche che peraltro seguono diversi meccanismi anche attraverso riscontri incrociati pud fornire indicazioni estremamente utili sui fenomeni connessi alla prima fase quella di ignizione di un incendio La produzione di CO nella combustione con fiamma in larga misura dipendente dalla disponibilita di ossigeno Essa correlata al rapporto di equivalenza combustibile aria nelle condizioni reali dell incendio rispetto a quello in condizioni stechiometriche cio nelle condizioni per le quali il rapporto fra il combustibile e l aria esattamente quello richiesto per la combustione completa In grave difetto di ossigeno il rateo di rilascio di CO pu raggiungere valori di 0 1 0 2 kg di CO per kg di sostanza combusta La tossicit del CO deriva dalla sua capacit di legarsi all emoglobina per formare carbossiemoglobina HbCO con una affinit fino a 270 volte maggiore di quella dell ossigeno e quindi di interferire con il trasporto dell ossigeno O2 da
238. nazione di 5 lux a 100 cm dal piano di calpestio cavi devono essere racchiusi in tubazioni a se stanti adeguatamente protetti dall acqua e dal calore oppure in manufatti resistenti all incendio Per quanto riguarda l accessibilit esterna vale quanto detto al paragrafo precedente per il miglioramento della sicurezza nelle gallerie esistenti ad eccezione del fatto che il cancello di accesso dovr avere una larghezza non inferiore a 6 00 m la strada di accesso dovr anch essa avere una larghezza non inferiore a 6 00 m per consentire il transito dei mezzi di soccorso nei due sensi Il piazzale di emergenza deve avere una superficie non inferiore ai 500 m ed inoltre auspicabile la realizzazione in corrispondenza degli imbocchi principali di un area di emergenza sanitaria detta area di triage avente una superficie complessiva non inferiore ai 500 m sulla quale allestire una zona di primo soccorso e di smistamento dei feriti Il problema dell accessibilita interna viene risolto come gi visto nel paragrafo precedente per il miglioramento della sicurezza nelle gallerie esistenti ad esclusione delle vie d esodo per le gallerie dotate di finestre cio dotate di vere e proprie gallerie laterali che sfociano all esterno Poich tali finestre dovrebbero essere utilizzate sia come vie di fuga che come accesso per le squadre di soccorso devono avere una larghezza non inferiore ai 6 m ed un altezza media in chiave non inferiore ai 5 m Il
239. ncato funzionamento del sistema automatico di rilevazione assumendo in questo caso un tempo pari a e t 300 s per rilevazione visivo olfattiva da parte dei soggetti esposti Per il tempo di comunicazione te si sono considerati due generici valori rappresentativi delle diverse soluzioni progettuali con cui pu ritenersi presente nel sistema galleria l impianto di comunicazione allarme Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 241 e t 120s per sistema automatico sonoro e o visivo e t 180s per sistema semiautomatico con diffusori acustici La seconda modalit prima elencata rappresenta lo standard di progettazione FS che prevede la realizzazione in galleria di telefoni vivavoce SOS ogni 250 m ed altoparlanti per la diffusione sonora ogni 30 m con disposizione lungo il lato di ogni marciapiede e schema a centri affacciati se in galleria a singola canna e doppio binario Inoltre si considera il caso di assenza o di mancato funzionamento del sistema automatico o semiautomatico di comunicazione incendio assumendo in questo caso un tempo di e t 300s per comunicazione verbale tra i soggetti esposti Tenuto conto delle possibili modalit di realizzazione del sistema di rilevazione comunicazione incendio e delle conseguenti combinazioni dei tempi prima indicati discendono tre soluzioni impiantistiche con i seguenti tempi caratteristici e 240s per sistema automatico con rileva
240. ncipalmente per la comunicazioni di servizio tra gli operatori di terra e di bordo della circolazione treni tra gli operatori delle squadre di soccorso e tra questi e il centro operativo di coordinamento dell emergenza da e verso i viaggiatori Ogni galleria dovr essere attrezzata con i sistemi di telefonia selettiva FS di radiopropagazione per l estensione della telefonia cellulare FS di telefonia di emergenza e con l impianto di diffusione sonora I circuiti telefonici selettivi in galleria dovranno essere realizzati considerando che Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 83 bisognera installare un telefono in cassa stagna per ciascun binario ad entrambi gli imbocchi della galleria e un telefono in cassa stagna all interno della galleria per ciascun binario ogni 500 m posizionando i telefoni di un binario frontalmente a quelli dell altro binario L impianto di radiopropagazione dovr garantire all interno della galleria e nelle aree relative agli imbocchi e agli eventuali corridoi d esodo l accesso ai sistemi radio 900 MHz della rete virtuale FS e l accesso ai canali di comunicazioni per l emergenza nella banda 450 MHz La telefonia di emergenza e l impianto di diffusione sonora sono due sistemi indipendenti ma strettamente interconnessi L impianto deve rendere disponibile sia al pubblico che al personale di servizio il collegamento telefonico fra postazioni microfoniche viva voce dislocate lungo la galleria e
241. ne concentrazione Si pu anche dire che le condizioni di non sostenibilit di un ambiente si realizzano quando il complesso delle dosi o delle concentrazioni delle singole esposizioni frazionali supera un determinato valore di soglia 11 Nel caso dei gas che svolgono un effetto irritante sulle vie aeree e sugli occhi delle persone si applica un concetto leggermente diverso ma assolutamente analogo In tal caso poich l effetto governato dalla concentrazione alla quale gli individui sono esposti si applica il concetto di concentrazioni frazionali FEC piuttosto che di dosi frazionali Effetti dell incendio sulla vita umana 147 Nell applicazione delle equazioni che seguono bisogna tenere in considerazione la diversa suscettibilit di ogni individuo alle varie sostanze ad esempio gente con problemi di asma anziani o bambini Bisogna cio che la risposta delle persone all esposizione sia valutata in termini di capacit media ad esempio mediante una distribuzione di probabilit in particolare introducendo dei coefficienti di sicurezza che forniscano valori di soglia con elevata probabilit di superamento per porre maggiore attenzione sulla risposta della parte pi sensibile della popolazione 6 2 2 La Fractional Effective Dose In letteratura esistono diversi tipi di modelli basati sul concetto di FED con valori di soglia differenti in certi casi riferiti all incapacitazione ed in altri riferiti alla morte
242. nelle zone circostanti turismo microeconomia valore delle costruzioni etc Dunque l importanza di proteggere un tunnel da un eventuale accadimento incidentale d incendio riguarda tre notevoli aspetti e Salvaguardia delle vite umane La protezione non legata ad una vera e propria protezione strutturale che sarebbe inutile per questo scopo quanto ad una corretta progettazione e costruzione degli impianti di sicurezza quali estrattori di fumo sistemi d illuminazione d emergenza rifugi etc All interno di un tunnel la salvaguardia delle persone legata alla propagazione al controllo del fuoco ed alla limitazione dei suoi danni sui punti sensibili e nevralgici dei sistemi di sicurezza attiva pi che alla stabilit degli elementi portanti 46 CAPITOLO 3 e Sicurezza strutturale Per sicurezza strutturale si intende la salvaguardia della struttura per evitare collassi o danni permanenti che potrebbero provocare deterioramenti addizionali alle altre strutture o danneggiamenti ai soccorritori Tali danni comportano una spesa di riparazione che spesso notevolmente pi alta della ricostruzione completa della sezione di tunnel danneggiata In tutti i casi analizzati scientificamente inoltre si notato il verificarsi di un consistente effetto spalling sul cemento esposto al fuoco cio di deterioramento del rivestimento cementizio e Danni economici indotti danni economici totali provocati da un incendio derivano n
243. ngono utilizzati per l accumulazione la rimozione e il trattamento dell acqua per il drenaggio per lo spegnimento degli incendi cos come per la raccolta di tutti i liquidi che possono fuoriuscire dai vagoni nelle situazioni di incidenti Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 75 Il sistema di sicurezza include tutti i sistemi che vengono utilizzati per garantire la sicurezza nel tunnel e che quindi assicurano un regolare funzionamento del traffico ferroviario e dei soccorsi in caso di incidente e l impedimento di atti di vandalismo all interno del tunnel Il sistema di monitoraggio e controllo include tutta l apparecchiatura per verificare e controllare l utilizzo della galleria e l impiego delle attrezzature 4 4 IL PROGETTO DELLA SEZIONE RFI Rete Ferroviaria Italiana la societ che gestisce l intera rete infrastrutturale del Gruppo FS Ferrovie dello Stato e garantisce la sicurezza della circolazione ferroviaria sull intera rete sviluppando le tecnologie dei sistemi e dei materiali ed assicurando il mantenimento in efficienza della rete stessa RFI stata costituita il 1 luglio 2001 a conclusione del processo di riorganizzazione del Gruppo Ferrovie dello Stato iniziato per rispondere alle Direttive comunitarie nel 1998 con l istituzione della Divisione Infrastruttura e proseguito con la costituzione della societ TRENITALIA il 1 giugno 2000 La Societ RFI ha redatto nel 2002 il Manuale progetta
244. ni in caso di emergenza Il materiale costituente dovr essere di classe 0 di reazione al fuoco In caso di necessit deve essere possibile dare le necessarie disposizioni al pubblico tramite opportuni impianti Tali sistemi di comunicazione devono garantire l efficacia di funzionamento nel tempo e pertanto andranno adeguatamente controllati e mantenuti In relazione agli sviluppi delle conoscenze e della tecnologia andranno studiate Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 93 opportune misure per l evacuazione dei fumi in galleria e nelle vie d esodo in caso di incendio Fatte le opportune valutazioni sar di norma realizzato all interno delle gallerie un impianto idrico antincendio a secco le cui caratteristiche idrauliche devono essere tali da garantire alla bocca in posizione idraulicamente pi sfavorevole una portata di 200 I min Le fonti di energia di emergenza sono costituite da una batteria di accumulatori dotati di ricarica automatica e inverter la relativa autonomia non deve essere inferiore a due ore se il sistema non accoppiato ad un gruppo elettrogeno e da un gruppo elettrogeno con avviamento automatico Le batterie e i gruppi elettrogeni devono essere installati in locali ubicati in zone non soggette a rischi di incendio ed adeguatamente ventilati Nelle gallerie oltre all impianto di illuminazione ordinaria deve essere installato un impianto di illuminazione di sicurezza che consenta un livello di illumi
245. no VELOCITA rl lt 300 kmin POSIZIONAMENTO fem carrozza centrale SEZIONE 107 mq FOCOLAIO m area 3 00 x 9 00 m MARCIAPIEDI 0 90 m POSIZIONE centrale FOCOLAIO sul pavimento LUNGHEZZA 1000 m UOMO TRENO ESPOSIZIONE 664 INTERAZIONE fi no DISTRIBUZIONE reale per vagone TIPOLOGIA ETR500 i 12 carrozze COMPOSIZIONE adulti COMPOSIZIONE ei 2 motrici VELOCITA BASE i 1 25 m s POSIZIONAMENTO centrale alla galleria distribuzione normale COEFFICIENTE DI TEMPI DI REAZIONE media 60s varianza 20s RIEMPIMENTO 1 00 MODELLO AMBIENTE TIPO simulativo TEMPERATURA 20 C SOTTOTIPO di campo 3D PRESSIONE 101325 Pa NOME FDS EVAC CONCENTRAZIONE 20 70 DISCRETIZZAZIONE uniforme 2 MATERIALE ALCONTORNO Calcestruzzo SIMULAZIONE 40 minuti ERRORE picaLcoro M ae Figura 11 7 Albero degli eventi fenomenologico evento iniziatore base El 10 229 230 EVENTO INIZIATORE El 50 CAPITOLO 11 GALLERIA INCENDIO TIPOLOGIA p naturale LOCALIZZAZIONE p treno merci SCAVO meccanizzato POTENZA MAX m 50 MW DIREZIONALITA bidirezion
246. no cercato di approfondire ulteriormente 52 quanto fatto dallo stesso Kurioka nel 2003 studiando l ulteriore effetto della forma e della dimensione del focolaio sulle propriet della fiamma In un tunnel a scala ridotta circa 1 15 e con sezione rettangolare di aspetto H b stata studiata la combinazione di varie superfici d incendio quadrate e rettangolari pi grandi e pi piccole con HRR variabili tra 4 5 e 36 kW in maniera proporzionale alle superfici variando anche la velocit di ventilazione longitudinale nel range 0 00 0 80 m s Essi giunsero alla conclusione che la forma e la dimensione del focolaio hanno un effetto sulle propriet della fiamma che pu non essere trascurato e che tale effetto pu essere tenuto in considerazione introducendo nelle formule del 2003 una nuova variabile adimensionale b D2 definita dalla radice quadrata del rapporto tra la larghezza b m del tunnel e la dimensione del focolaio nella direzione perpendicolare a quella della ventilazione longitudinale D2 m Si riportano di seguito le formule di Kurioka modificate rimandando al paragrafo precedente per la definizione delle grandezze di seguito non specificate AT o bh 0 3 18 a r 2 O fb roi p amp 0 60 gt B 6 5 3 19 r 2 O Tb 33578 p 90 nies cae cia 3 20 r 2 3 2 1 2 Ba 1 2 Lea parere Ha De 621 2 A r FY b Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 65 pr b 4
247. noltre che tutte le gallerie il cui Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 97 progetto definitivo non sia stato ancora approvato prima dell entrata in vigore dello stesso sono soggette alle disposizioni in esso contenute art 9 invece per le gallerie il cui progetto sia stato approvato e per le gallerie in costruzione il Gestore dell infrastruttura valuta la conformit del progetto e dell opera in costruzione o in esercizio agli obiettivi di sicurezza art 10 Quanto alle gallerie gi in esercizio alla data di entrata in vigore del Decreto il Gestore dell infrastruttura deve verificarne la rispondenza ai requisiti minimi entro tre anni a partire dalla data di entrata in vigore del decreto art 11 Il Gestore dell infrastruttura ha l obbligo di effettuare ispezioni periodiche al fine di garantire che tutte le gallerie considerate nel decreto siano mantenute conformi alle disposizioni dello stesso Delle singole ispezioni effettuate sar redatto un rapporto da trasmettere al Ministero Lo stesso Gestore deve qualora constati che una galleria non conforme alle disposizioni definire le condizioni di sicurezza per il mantenimento in esercizio o la riapertura della galleria da applicarsi fino al completamento degli interventi correttivi ed ogni altra restrizione e disposizione che si rendesse necessaria art 12 L analisi dei rischi viene effettuata da un soggetto terzo o funzionalmente indipendente dal Gestore della
248. nt of Combustion Products in SFPE Handbook of Fire Protection Engineering 2nd ed pp 2 28 2 146 National Fire Protection Association Quincy MA 1995 Jin T Visibility trough fire smoke Part 5 Allowable smoke density for escape from fire Fire Research Institute of Japan 42 1975 Babrauskas V Technical Note 1103 National Bureau of Standards 1103 Washington 1979 ISO TS 13571 2002 Life threat from fires Guidance on the estimation of time available for escape using tire data ISO ISO TS 1357 1 2002 2002 Spearpoint M Fleischmann C Numerical Simulation of a Metro Train Fire Fire Engineering Research Report 05 1 June 2005 European Thematic Network Fire in Tunnels Technical report par 1 Design fire scenarios Rapporteur Alfred Haack STUVA NIST Fire Dynamics Simulator Technical reference guide K McGrattan NIST Fire Dynamics Simulator User s guide K McGrattan Fire Dynamics Simulator with Evacuation FDS Evac Technical Reference and User s Guide Timo Korhonen and Simo Hostikka VTT Technical Research Finland Sicurezza nelle gallerie ferroviarie Analisi prestazionale delle misure di sicurezza antincendio dott ing Marco Santo SPINELLI Tesi di Dottorato di Ricerca in Ingegneria delle Infrastrutture Viarie XXI Ciclo
249. nte Valori maggiormente fluttuanti si hanno in particolare lungo il suo contorno e vicino la cima della fiamma Quindi ogni considerazione di temperatura di solito relativa alla temperatura sull asse o alla temperatura media ottenuta misurando i valori in tempi diversi ed in posizioni diverse all interno della fiamma Relativamente al caso generale di una fiamma non pi al singolo caso di una candela McCaffrey 1979 descrisse tre diverse regioni in funzione di tre diversi regimi di fiamma e di temperatura distinguendo tra e una regione di fiamma continua che comincia leggermente al di sopra della base del fuoco dove le temperature hanno una distribuzione continua e si stabilizzano su valori leggermente inferiori ai 900 C e una regione di fiamma intermittente che al di sopra della regione di fiamma continua dove le temperature variano in funzione dell altezza del punto e le punte di fiamma visibili hanno una temperatura di circa 320 C e una regione di penna termale che oltre le punte di fiamma dove non vi sono fiamme visibili e la temperatura continua a decrescere in funzione degli incrementi di distanza dalla fiamma Valutazione quantitativa di un incendio 21 2 5 IL MECCANISMO DELLA COMBUSTIONE La propriet pi importante di un combustibile dal punto di vista della valutazione prestazionale della sicurezza antincendio il calore di combustione Per studiare questa propriet si deve considerare che i
250. nteri Per esempio 64 2 72 2 3 e 108 2 3 5 sono Costruzione e validazione del modello 197 buone divisioni di maglia ma 37 99 e 109 non lo sono Il numero di celle lungo la prima dimensione lungo l asse X non usa le FFTs e non ha bisogno di essere dato come un prodotto di piccoli numeri AI fine di ottimizzare i tempi di calcolo dunque di primaria importanza avere un numero di celle nel piano YZ multiplo di 2 3 e 5 10 3 L ESPERIENZA DEL RUNEHAMAR TUNNEL COME RIFERIMENTO Nel corso del lavoro preliminare alla stesura di questa tesi pi volte si posto il problema di individuare per ogni data simulazione d incendio un adeguato riferimento cui poter relazionare gli output al fine di trarre considerazioni sulla precisione e sulla eventuale validit dei risultati ottenibili dalla simulazione stessa In particolare ci si concentrati sull aspetto specifico dei fuochi interni ai tunnel ponendo l attenzione sui casi reali d incendio e sulle informazioni da essi ricavabili con particolare riferimento ai test prodotti nel Runehamar tunnel in Norvegia nel 2003 Questo ha permesso di confrontare i valori proposti dalle relazioni empiriche con i valori misurati negli esperimenti a scala reale del Runehamar Tunnel giungendo alla conclusione che le formule empiriche studiate in questa sede non possono essere considerate in generale ma devono essere riferite solo a classi di problemi equivalenti per HR
251. ntificazione dei sottosistemi o ambiti infrastruttura materiale rotabile procedure operative nei quali si verificato l evento incidentale Valutazione del livello di gravit delle conseguenze provocate dall evento Nesso di causa effetto tra accadimento malfunzionamento conseguenze Dati storico statistici relativi alla classe dell evento incidentale malfunzionamento Dato cumulato relativo all incidentalit Dato cumulato relativo al tasso di malfunzionamento guasto 4 11 7 ANNESSO D Descrizione dell ARB in ambito probabilistico Nella procedura indicata si considerano gli effetti combinati e concatenati dell evento di riferimento S1 incendio nei tre sottosistemi La probabilit di accadimento della singola conseguenza finale data dal prodotto delle probabilit di accadimento dei singoli sottoeventi Malfunzionamento o Funzionamento corretto di Infrastruttura Materiale Rotabile e Procedure Operative che concorrono alla definizione dei rami che conducono alla conseguenza stessa Le conseguenze vengono gerarchizzate a partire dal danno pi severo Dmax a quello meno severo Dmin rispetto ad una opportuna misura di utilit danno convenzionale determinata dal livello di sicurezza associato alla generica conseguenza Le probabilit di accadimento delle suddette conseguenze sono indicate con P4 Ps La misura del livello di gravit associata alla generica conseguenza Dj definita at
252. ntissima la concentrazione di ossigeno infatti esso viene ridotto ad una velocit elevata e se manca un adeguato rinnovo daria il fuoco si strozza in attesa di una nuova quantita di ossigeno A garantire il rinnovo d aria concorrono i seguenti fattori termo espansione dell aria effetto camino azione del vento naturale o azione della ventilazione forzata es estrazione fumi Alla temperatura di Flashover punto C avviene la rottura delle superfici vetrate la ventilazione pi vigorosa e l ossigenazione permette di spingere la temperatura in brevissimo tempo ai valori massimi che dipendono comunque dal tipo combustibile Nel tratto CD la propagazione delle fiamme estesa a tutto il materiale combustibile presente con conseguente emissione massima di energia termica la temperatura pu raggiungere valori tali da produrre danni alla struttura portante La temperatura massima raggiungibile dipende dalla quantit e dal tipo di materiale presente nel locale Infine nel tratto DE si in presenza della fase di estinzione nella quale il materiale combustibile comincia ad esaurirsi e la temperatura smette di crescere per cominciare a diminuire 2 6 1 Il tasso del rilascio termico la grandezza HRR Una combustione rilascia nell ambiente quantit di calore per irraggiamento e per convezione Ai fini della previsione dell evoluzione di un incendio in un ambiente il dato di maggiore interesse quello della potenza te
253. nto ai requisiti minimi vengono proposti dei requisiti integrativi Il raggiungimento degli obiettivi di sicurezza deve allora essere garantito confrontando i livelli di rischio residui con predefinite soglie di accettabilit 12 CAPITOLO 1 Vengono distinte due tipologie di analisi l Analisi di Rischio Base ARB e l Analisi di Rischio Estesa ARE ove la prima prende in considerazione un solo scenario incidentale incendio mentre la seconda studia tutti i possibili scenari incidentali di riferimento incendio deragliamento collisione L ARB si pone pertanto come il metodo attraverso il quale possibile affermare l efficienza dei requisiti minimi come strategia fondamentale di sicurezza L ARE si pone invece come strumento di maggiore potenza per estendere il campo di applicazione dell analisi a quei casi nei quali la sola esistenza dei requisiti minimi non sufficiente a garantire la sicurezza per via delle caratteristiche complessive del sistema tunnel L ARB dunque una procedura mirata alla verifica dell incolumit e quindi della salvabilit dei passeggeri ipotizzando e simulando uno scenario in cui la sopravvivenza dei passeggeri condizionata essenzialmente dall autosoccorso Assume cos particolare rilievo lo scenario incidentale che prevede il simultaneo verificarsi di incendio e perdita di mobilit del rotabile La procedura suggerita dalla norma per la definizione dell analisi di rischio
254. nto che non esista il rischio zero ma che per poter ridurre il rischio occorra innanzitutto conoscerlo e quantizzarlo dopodich possibile intervenire sulle problematiche di maggiore rilevanza e poi mano a mano su quelle probabilisticamente meno significative Con particolare riferimento al fenomeno dell incendio la metodologia dell analisi di rischio si traduce nella delega della capacit predittiva ai moderni software di simulazione che assumono cos il ruolo di strumenti chiave nella valutazione del danno conseguente ad opportuni scenari preventivamente identificati al fine di potere legare rischio e probabilit e verificare che la probabilit di un incidente grave sia contenuta entro livelli accettabili A tal proposito dopo avere studiato la struttura del software FDS EVAC ed avere inquadrato secondo le logiche della Fire Safety Engineering l evoluzione del fuoco e dei suoi prodotti nonch gli aspetti critici del comportamento umano connessi all evacuazione stato costruito e validato un modello base di riferimento il cui processo di validazione si concretizzato fondamentalmente nel confronto con l esperienza reale dei test del Runehamar Tunnel Norvegia 2003 per i quali sono disponibili numerosi e dettagliati set di misurazioni Attraverso l analisi di tutte le teorie che stanno alla base di ogni problematica connessa all incendio in galleria si cercato di riproporre organicamente capitolo per cap
255. o necessariamente una discreta quantit di tempo per l elaborazione del messaggio ricevuto Tale tempo definito nella letteratura tecnica come tempo di validazione dell indizio La ricezione dei segnali di allarme dipender dalle capacit percettive dell individuo e dalle caratteristiche di percepibilit del segnale stato sottolineato che la realizzazione di sistemi di allarme di solito presuppone che i sistemi stessi mettano in grado i presenti di avviare l esodo di emergenza con un ritardo minimo Quasi senza eccezione invece i dati sperimentali contraddicono questa presunzione e suggeriscono l idea che un allarme da solo non avvii l esodo ma dia inizio alla ricerca di ulteriori indizi e cio alla fase di conferma dell indizio 7 5 L ASPETTO PSICOLOGICO DELL EVACUAZIONE Secondo la definizione classica di panico data da Fritz e Marcks il panico in un individuo causato da due fattori si riconosce di essere in immediato pericolo di vita e si ritiene che la possibilit di scampare al pericolo sia sempre pi piccola Il concetto di panico spesso usato dai media quando descrivono il comportamento umano durante un processo di evacuazione Inoltre spesso usato dalla stessa gente per spiegare a se stessa o agli altri la propria anticipata reazione ad un evento imprevisto Il panico considerato cio come un comportamento non razionale poich spesso appare come non desiderabile Tuttavia diversi ricercatori
256. o HS seei aaea a aaa rara 42 2 9 6 Ammoniaca NA z ai irene e leeds Sinden EE dei 42 2 9 7 elo oRe elate lge o m sC EEEE E E E oa ia 42 2 9 8 Aldeide acrilica CH CHCHO i 43 2 9 9 Anidride solforosa SO3 ii iaia 43 2 9 10 Ossidi di azoto NOx icaro Earle 43 2 9 11 Formaldeide GHsO ill liberi NL A iii 43 3 ASPETTI CARATTERISTICI DI UN INCENDIO IN GALLERIA 45 3 1 ATRO UZ O NE e iaia iii 45 3 2 LA TEMPERATURA E LE CURVE D INCENDIO ccseccsseeeeeeeeseeeeeeeeeeeeeeeenees 46 3 2 1 Le curve di incendio in generale 47 3 2 2 La curva di incendio di materie cellulosiche ISO 834 48 3 2 3 La curva di incendio da idrocarburi i 48 3 2 4 La curva RWS o UNI 11076 49 3 2 5 La curva di incendio RABT ZTV i 50 3 2 6 La curva di incendio da idrocarburi modificata i 50 3 3 VALORI DI PROGETTO PER L HRR IN GALLERIA nn 51 3 4 I TEST E LE ESPERIENZE DI LABORATORIO inn 53 3 5 PROPAGAZIONE E TEMPERATURA DI UN INCENDIO IN GALLERIA 56 3 5 1 L esperienza di Kurioka i 59 3 5 2 Evoluzioni della correlazione di Kurioka i 64 3 6 IL FENOMENO DEL BACKLAYERING iiii 65 3 7 EFFETTO DELLA VENTILAZIONE IN GALLERIA nn 66 3 7 1 Effetto della ven
257. o Per costruire anche la pi complessa simulazione FDS sufficiente infatti disporre di 12 Esistono sul mercato soluzioni software di terze parti che permettono di lavorare alla costruzione di un file di input FDS e di eseguirne l elaborazione attraverso un interfaccia di tipo grafico Nel corso del lavoro di questa tesi sono invece stati utilizzati procedimenti semi automatici costruiti ad hoc Approfondimenti sul codice FDS EVAC 179 un banale editor di testo Tuttavia data la complessita degli input di una simulazione generica pi opportuno utilizzare editor di testo multifunzionali che permettono di evidenziare in maniera differente le varie parti del testo rendendo la lettura ed il debug del codice notevolmente pi semplice Per eseguire una simulazione occorre dunque esclusivamente realizzare un ipertesto e passarlo all eseguibile FDS per l interpretazione e l elaborazione con l eventuale supporto visivo di Smokeview per il debug iniziale o per la visualizzazione dei risultati nelle fasi di elaborazione o di fine simulazione Cos come gli input anche gli output possono essere ricondotti a semplici file di testo FDS registrer nel campo spazio temporale definito tutte le grandezze che gli sar chiesto di osservare Successivamente con l ausilio di qualsivoglia strumento informatico potr essere effettuata un ulteriore elaborazione di questi dati 9 2 1 Il problema delle superfici curvilinee o inclinat
258. o 235 e area71 m sezione monodirezionale singolo binario marciapiede unico di 180 cm e area 94 m sezione bidirezionale doppio binario marciapiede doppio di 50 cm e area 107 m sezione bidirezionale doppio binario marciapiede doppio di 90 cm e area 117 m sezione bidirezionale doppio binario marciapiede doppio di 120 cm Si fa notare infine che l operazione di modifica delle sezioni standard in uso presso il gestore che a prima impressione potrebbe risultare arbitraria se vista in termini di nuova progettazione nel contesto del presente studio viene effettuata per tenere conto della variabilit delle sezioni e dei marciapiedi presenti nelle gallerie attualmente esistenti ed in esercizio al fine di valutarne il comportamento negli scenari d incendio considerati VARIABILE DI VALORI ASSUNTI DALLE MISURA DI SICUREZZA FUNZIONAMENTO VARIABILI DI FUNZIONAMENTO 2 monodirezionale 47 53 59 71 Sezione Trasversale area m bidirezionale 94 107 117 un solo lato 0 50 0 90 1 20 1 80 Marciapiede larghezza m entrambi i lati 0 50 0 90 1 20 Uscite Accessi Galleria interdistanza m 300 500 1000 2000 4000 Porte Uscite Accessi Galleria larghezza m 0 60 1 20 1 80 Sistema di ventilazione velocit aria m s 1 00 2 00 3 00 Longitudinale in Galleria Sistema di Illuminazione di iluminamento lux 1 2 3 Emergenza Galleria oe di Illuminazione di illuminamento lux 1
259. o binario nnn 86 4 6 4 Tunnel a doppia canna gemellati nenene neee eenn nn renser nrnnnnnesnennnnnnsnreenn nn 87 4 6 5 Tunnel a singola o doppia canna con tunnel di SErvizio neneeese 88 4 7 MODALIT OPERATIVE PER IL MIGLIORAMENTO DELLA SICUREZZA 89 4 7 1 Il miglioramento della sicurezza per le gallerie esistenti 89 4 7 2 Il miglioramento della sicurezza per nuove gallerie nr nenee eee 92 4 8 NORMATIVA ITALIANA SULLE GALLERIE FERROVIARIE 94 4 8 1 Decreto Ministeriale del 14 settembre 2005 i 94 4 8 2 Decreto Ministeriale del 28 ottobre 2005 ii 95 4 9 STATO NORMATIVO A LIVELLO EUROPEO n 98 4 10 L ALLEGATO Il DEL DM 28 10 2005 iii 99 4 10 1 Requisiti minimi rererno iaia italia ended Bik teat hanced 101 4 10 2 Requisiti integrativi ss scrccc ceases fifa e rara aaa 103 4 11 L ALLEGATO III DEL DM 28 10 2005 ANALISI DI RISCHIO 104 4 11 1 4 11 2 4 11 3 4 11 4 4 11 5 4 11 6 4 11 7 4 11 8 5 1 5 1 1 5 1 2 5 1 3 5 1 4 5 1 5 5 2 5 2 1 5 2 2 5 2 3 5 3 5 3 1 5 3 2 5 3 3 5 3 4 6 1 6 2 6 2 1 6 2 2 6 2 3 6 3 Scenari Incidentali di riferiMento i 105 Accettabilit del rischio i 107
260. o l incendio la causa maggiore dei decessi la maggior parte delle persone ha perso la vita senza riuscire a scendere dal proprio convoglio Questo pone l accento sul fatto che evacuazione del treno verso il tunnel importante almeno quanto l evacuazione dal tunnel verso un luogo sicuro 5 3 1 I casi reali d incendio in galleria L incidente pi serio della storia avvenuto in Italia nel 1944 nel tunnel delle Armi a Balvano a sud di Napoli dove 400 500 persone persero la vita per via dell esposizione diretta a forti dosi di monossido di carbonio sprigionato dal fumo di due motori a vapore E bene evidenziare che in questo caso non si trattato di un vero e proprio incidente quanto di una serie di malaugurate circostanze che hanno bloccato il treno ed i suoi due motori a vapore all interno della galleria Le due motrici a vapore erano poste alla stessa estremit e ci non ha consentito una rapida inversione di marcia Infatti soltanto dopo una discreta quantit di tempo il treno fu fatto scivolare all indietro verso l uscita posteriore la tratta era in salita ma la maggior parte dei passeggeri che alloggiavano disordinati sugli spazi disponibili dei vagoni merci erano gi morti non si trattava infatti di un treno passeggeri ma di un treno merci occupato semi clandestinamente Pur essendo quello di Balvano un fatto singolare ed assolutamente irripetibile la combustione e la formazione di fumo causa della morte di
261. o tale non sfugge alla logica sopra accennata risultando cos di caso in caso funzione del caso stesso Si riassumono di seguito le principali caratteristiche che deve possedere un sistema galleria ferroviaria affinch siano raggiunti gli obiettivi ad essa attribuiti dalla comunit 4 2 GENERALIT Le gallerie ferroviarie sono dei passaggi coperti composti da uno o pi tunnel ferroviari e a seconda del sistema utilizzato per la loro costruzione si distinguono in e gallerie naturali o a foro cieco costruite mediante scavo tubolare e successivo rivestimento e gallerie artificiali o a cielo aperto costruite scavando una trincea rivestendola in muratura ricoprendola con una volta e poi rinterrando lo scavo La galleria ferroviaria possiede uno o pi binari ferroviari disposti in uno o pi fori paralleli e viene utilizzata per il traffico ferroviario che pu essere composto da traffico 72 CAPITOLO 4 passeggeri e o da traffico merci Ad ogni galleria sono a volte connessi altri tunnel ognuno dei quali assolve una funzione ben precisa e tunnel di collegamento fra le gallerie nel caso di gallerie costruite su fori paralleli e tunnel di lavoro per le squadre addette alla manutenzione e tunnel di servizio come per esempio i tunnel di ventilazione e tunnel di uscita e tunnel per i soccorsi tunnel per i soccorsi sono degli accessi che vengono utilizzati dall equipaggio di soccorso in caso di
262. olo dopo che siano state identificate le caratteristiche del gruppo di persone esposte al rischio Per indizi ai fini della sicurezza antincendio si intendono i prodotti della combustione i segnali di allarme le comunicazioni da parte di altre persone e l interruzione dei servizi dell ambiente in cui ci si trova I prodotti della combustione sono presenti di solito nell ambiente interessato dall incendio ma possono essere percepiti anche in altre aree Il contatto con i prodotti della combustione pu avviare anche il processo di allarme nei riguardi di altre persone presenti nell ambiente considerato Per quanto riguarda i segnali generati da un sistema automatico di allarme si deve considerare il fatto che essi possono essere interpretati in modo diverso La loro rilevanza ai fini della decisione delle azioni da adottare deve quindi essere valutata specificamente Anche l efficacia dell avvertimento diretto da parte di altre persone deve essere valutato allo stesso modo 166 CAPITOLO 7 L interruzione dei servizi pud essere un indizio importante soprattutto per le persone che si trovano in ambienti distanti o isolati In questo caso l ambiguit connessa al tipo di comunicazione deve essere valutata in relazione alla frequenza con cui pu verificarsi In generale si deve ricordare sulla scorta dell esperienza di incendi reali che le persone iniziano l esodo solo immediatamente dopo la ricezione dei primi indizi Trascorre ci
263. ologica la familiarit di un percorso un fattore essenziale nel processo di decisione Questo perch si considera che fattori ignoti riferiti a percorsi ignoti possano aumentare la minaccia Approfondimenti sul codice FDS EVAC 189 9 5 2 gruppi Secondo la letteratura socio psicologica una folla formata da piccoli gruppi come le famiglie tende ad agire insieme Le equazioni di Helbing permettono di trattare questo aspetto Nel modello le azioni di un gruppo sono divise in due momenti 1 nella fase di adunata i membri del gruppo camminano l uno verso l altro ricompattandosi per stare insieme 2 nella fase di uscita il gruppo si muove compatto verso l uscita selezionata Nella fase di adunata i pedoni cercano di muoversi verso il centro del gruppo Quando la distanza dal centro del gruppo di ogni pedone sotto un valore di soglia si considera che il gruppo sia completo Quando un gruppo completo si avvia a muoversi verso un uscita Questo equivale a dire che ogni membro del gruppo seguir lo stesso campo di flusso Inoltre esso tenter anche di restare unito al gruppo Questo fenomeno pu essere efficacemente modellato aggiungendo una forza supplementare al centro del gruppo chiamata forza di gruppo La magnitudo di questa forza descrive l attitudine dei membri del gruppo a restare uniti A gruppi diversi possono corrispondere valori diversi di questa attitudine alla coesione Per esempio il gr
264. oltroncina considerando altres la successiva rottura dei finestrini Tale studio ha consentito di determinare i valori di picco delle grandezze rappresentative del rischio per lo scenario in oggetto materiali considerati nello sviluppo del modello sono tutti assimilati per quanto riguarda le loro propriet termodinamiche al poliuretano materiale tra quelli presenti sulla carrozza tipo che presenta il comportamento pi severo dal punto di vista della partecipazione al fuoco e della produzione dei prodotti tossici della combustione in particolare CO e HCN Ipotesi adottate per la definizione dello scenario Incendio di riferimento Lo scenario incidentale di riferimento si caratterizza per essere rappresentativo di una vasta classe di scenari incidentali e per lo stesso sono stati individuati i rispettivi parametri conservativi e la curva del rilascio prescelta prevede uno sviluppo graduale della potenza del 118 CAPITOLO 4 focolaio tempo complessivo di sviluppo non inferiore ai 10 min sino al valore di 10 MW e si assume che essa rimanga costante per tutta la durata della simulazione e la lunghezza della galleria pari a 4000 m e la sezione della galleria ove ipotizzato l incendio della tipologia singola canna doppio binario e si assume che l incendio si sviluppi al centro della galleria e la velocit di esodo in galleria ipotizzata pari a 0 6 m s e il tempo necessario per l esodo della tota
265. omandazione di preferire la soluzione a doppio foro per gallerie di lunghezza superiore a 2000 m dovr prevedere la soluzione a doppio foro Figura 4 4 Pianta di un nicchione Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 79 Il progettista dovr inoltre prevedere nelle gallerie a doppio foro dei collegamenti trasversali Tali collegamenti dovranno avere delle dimensioni adeguate e dovranno essere realizzati in modo da impedire la presenza di fumo Gli impianti di segnalamento dovranno impedire il sopraggiungere di treni in caso di allarme e dovr essere possibile aprire la porta di comunicazione con la galleria attigua solo se il treno stato bloccato o ha impegnato la relativa sezione di blocco a velocit ridotta in modo da non costituire pericolo per le persone Figura 4 5 Pianta di una camera di deposito Il collegamento trasversale deve essere dimensionato per accogliere almeno 300 persone e deve svilupparsi preferibilmente in lunghezza Se ci non possibile dovr svilupparsi in altezza su due livelli con altezze non inferiori a 2 20 m il piano di calpestio deve avere una pendenza dell 1 verso l interno della galleria 4 5 IL PROGETTO DEGLI IMPIANTI Vengono adesso definiti i criteri progettuali per la realizzazione dell impianto idrico antincendio dell impianto d alimentazione elettrica e d illuminazione dell impianto di telecomunicazione e del sistema di supervisione degli impianti Il p
266. on solo dal deterioramento del tunnel e quindi dalla sua riparazione ma soprattutto dai costi aggiuntivi sui trasporti dai tempi di percorrenza pi lunghi dalle perdite dell economia locale e infine dalle ripercussioni anche psicologiche sui servizi indotti dal tunnel stesso Un chiaro esempio di quanto detto sicuramente costituito dall incendio dell Eurotunnel dove il costo indotto stato stimato a pi del doppio di quello della sola riparazione L intervento di ricostruzione infatti costato 87 milioni di Euro costi addizionali in termini di perdite economiche materiali e l impatto della chiusura del tunnel hanno portato ad un costo addizionale di 211 milioni di Euro per un totale di quasi 300 milioni 3 2 LA TEMPERATURA E LE CURVE D INCENDIO Negli ultimi anni sono stati eseguiti molti studi internazionali per meglio comprendere l evoluzione dell incendio all interno di un tunnel con ricerche condotte a scala reale all interno di gallerie in disuso che in laboratorio a scala ridotta risultati acquisiti hanno permesso di entrare nel merito di diversi fenomeni ed in particolare di derivare alcune curve temperatura tempo dette curve d incendio Le curve di incendio descrivono l evoluzione delle temperature al passare del tempo e vengono utilizzate per dimensionare gli elementi resistenti o per definire il carico termico al quale devono resistere i rivestimenti protettivi oltre che per fornire stime sui valori de
267. onnessi ai singoli scenari Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 219 11 2 1 Scenari Base o di Riferimento L ipotesi che sta alla base di ogni considerazione quella del simultaneo verificarsi d incendio con perdita di mobilit del rotabile e sosta in galleria in relazione alla sola salvabilit della vita umana in condizioni di autosoccorso A tale scopo tra tutti i possibili scenari incidentali che coinvolgono un solo treno o che presentano una mutua interazione tra treni sono state considerate le seguenti classi incidentali A incendio in un treno passeggeri fermo in galleria B incendio in un treno merci e contemporanea presenza di un treno passeggeri fermi entrambi in galleria C incendio in un treno merci pericolose e contemporanea presenza di un treno passeggeri fermi entrambi in galleria Si sono escluse a priori le combinazioni treno merci treno merci treno merci pericolose treno merci pericolose treno merci treno merci pericolose poich considerando quale ricettore sensibile il solo fattore uomo esse conducono a conseguenze in termini di danno assolutamente trascurabili sebbene i relativi scenari incidentali ipotizzabili siano pi gravosi in termini di potenza termica sviluppata E stata esclusa anche la combinazione treno passeggeri treno passeggeri perch sostanzialmente essa ha la sola propriet di incrementar
268. onsiderazione che l azione tossica asfissiante e irritante dei gas in questione agisce con effetto cumulativo ed funzione della dose assorbita 6 2 EFFETTO DEI GAS SULL ORGANISMO UMANO gas tossici prodotti da una combustione sono generalmente classificati in due categorie a seconda dell effetto che essi hanno sulla vita umana Queste due categorie sono quella dei gas asfissianti e dei gas irritanti In realt esistono ulteriori categorie cui poter fare riferimento come le diossine ma questi tipi di prodotti hanno effetti di lungo termine e pertanto non rivestono valore critico in questa sede gas asfissianti a volte indicati come gas narcotici causano nell individuo confusione e perdita di conoscenza seguita da ipossia quando ne stata inalata una dose consistente pi importanti sono il monossido di carbonio CO e l acido cianidrico HCN ma anche l anidride carbonica CO2 cos come importante l effetto della carenza di O2 gas irritanti invece hanno un effetto diretto poich causano irritazioni agli occhi al naso ed alle vie respiratorie superiori Per questo tipo di interazioni l effetto non dipende dalla dose concentrazione x tempo ma solo dalla concentrazione ed avviene immediatamente se la concentrazione ha superato il valore critico Tuttavia come per i gas asfissianti esistono anche per i gas irritanti effetti di lungo termine che dipendono dalla dose e che possono causare problemi
269. oviarie in esercizio 125 Cunicoli di collegamento Cambio di corsia Stazione di soccorso Cunicolo d accesso di Faido Figura 5 2 Stazione multifunzionale di Faido San Gottardo 5 1 2 La galleria del Seikan La galleria del Seikan lunga 53 85 km e una parte di questa 23 30 km si trova 240 m sotto il livello del mare costituendo cos la linea ferroviaria pi profonda al mondo Il tunnel viaggia sotto il Tsugaru Strait connettendo l isola giapponese di Honshu con l isola di Hokkaido e fa parte della linea ferroviaria giapponese di Kaikyo Figura 5 3 Profilo altimetrico del Seikan tunnel 126 CAPITOLO 5 Attualmente il tunnel ferroviario pi lungo nel mondo almeno fino a quando il tunnel svizzero di base del San Gottardo non verr completato Il tunnel di Seikan rappresenta una delle pi grandi imprese ingegneristiche del ventesimo secolo Esso costituito da un unica galleria con doppio binario possiede due stazioni di emergenza e il suo diametro di 9 6 m Figura 5 3 Il tunnel fu scavato simultaneamente da settentrione e da meridione Le porzioni di terra del tunnel furono eseguite con tecniche di tunnelling di montagna tradizionali realizzando in questi tratti un solo tunnel principale Per i 23 3 km della porzione sottomarina furono invece scavati tre fori rispettivamente con diametri in aumento un tunnel pilota iniziale un tunnel di servizio e il tunnel principale Figura 5 4 Il tunne
270. paci di ottenere una prima stima dei molteplici aspetti da analizzare durante l incendio Le routine che essi implementano si prestano a gestire i flussi di ventilazione il calore irraggiato dagli oggetti il funzionamento degli sprinkler l esodo degli occupanti e la dimensione del plume In questa categoria rientrano anche i modelli che analizzano la propagazione della fiamma ed utilizzano le propriet dei materiali desunti da test a piccola scala propriet termiche superficiali temperature di innesco parametro di propagazione laterale della fiamma per stimare la propagazione su differenti tipi di superficie In genere questi modelli servono a studiare un particolare del fenomeno incendio e quindi sono molto specializzati permettono di gestire geometrie molto semplici ma la stima dell HRR eseguita in base alle effettive caratteristiche dei materiali incendiati fornisce un andamento nel tempo molto accurato Altri modelli sono dedicati allo studio delle cinetiche chimiche e nulla dicono sul comportamento dei fumi altri ancora sono studiati per prevedere la rotture delle superfici vetrate evento fondamentale nella dinamica di un incendio in quanto variando drasticamente la superficie di ventilazione la combustione accelera e il fuoco raggiunge il massimo HRR il flashover altri si interessano della dinamica delle faville in ambiente ed al conseguente rischio innesco di nuovi focolai Di questi modelli non esistono attualment
271. particolare fenoliche melamminiche e per questo pu trovarsi tra i prodotti della combustione delle comuni materie plastiche Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 45 CAPITOLO 3 ASPETTI CARATTERISTICI DI UN INCENDIO IN GALLERIA 3 1 INTRODUZIONE L incendio in galleria uno tra gli eventi pi catastrofici che si possano verificare durante la circolazione di beni e persone L altissima temperatura la minima possibilit di fuga e l impossibilit di smaltimento del fumo e del calore rendono questo tipo di incendio molto pericoloso E la stessa struttura costruttiva di una galleria a rendere la lotta contro gli incendi enormemente complessa a causa soprattutto delle limitate possibilit di fuga delle difficolt di intervento da parte delle squadre di soccorso e dall intenso calore che si genera in una situazione di dispersione termica cos limitata Nell ultimo decennio si sono verificati almeno 10 incendi di grandi dimensioni in tunnel stradali o ferroviari che hanno provocato un numero impressionante di vittime ed enormi perdite economiche come nel caso del San Gottardo del Tunnel della Manica del Traforo del Monte Bianco e di altri episodi meno noti ma non per questo meno importanti Dal punto di vista economico inoltre i danni sono spesso di dimensioni enormi sia a causa dei costi di riparazione che di quelli relativi alla chiusura del tunnel a cui non ultimi vanno ad aggiungersi i costi indotti
272. pericolo ovvero dell evoluzione dell incendio e della risoluzione degli scenari di esodo per la popolazione esposta analisi di scenario 3 caratterizzazione degli stati di fine emergenza attraverso l individuazione dei danni ai ricettori sensibili computo del numero di vittime analisi probabilistica del rischio 11 2 DEFINIZIONE DI UNA CLASSE DI SCENARI RILEVANTI DI PROGETTO Per determinare tra tutte le possibili evoluzioni incidentali conseguenti all evento critico iniziatore incendio una classe di scenari sufficientemente indicativa si proceduto individuando in successione 1 tre scenari base o di riferimento 2 una serie di scenari derivati ottenuti da quelli base a seguito della introduzione di un certo numero di misure di sicurezza e dei relativi range operazionali 3 cinquantotto scenari rilevanti di progetto selezionati tra gli scenari derivati in base alle prescrizioni normative agli obiettivi degli stakeholder gestore della rete e imprese ferroviarie all esperienza derivante dall analisi di studi similari presenti in letteratura ai dati statistici ed alle stime della probabilit di accadimento disponibili Si precisa nell ottica della logica imposta dai principi dell analisi di rischio che i 58 scenari considerati in definitiva risultano tra loro mutuamente disgiunti e dunque incompatibili in modo tale che il rischio complessivo per il sistema galleria risulti computabile come somma dei rischi c
273. pert amp Ward 1984 si formano generalmente quando una fiamma di diffusione si sviluppa al di sopra di una ristretta area di combustibile Si presume pertanto l esistenza di una certa simmetria lungo la linea centrale verticale della penna Z Caricamento dell aria ambiente Entrainment Origine Virtuale Figura 2 2 Schematizzazione di un Plume Turbolento e del meccanismo di entrainment dQ Energia Pot 2 1 dt Tempo nane 2 1 La Figura 2 2 mostra una colonna turbolenta di gas caldi che si innalzano a causa della differenza di galleggiabilit tra essi e l aria circostante l effetto della turbolenza provoca il rapido mescolamento con l aria L inglobamento di massa fredda nella colonna che si innalza ne decresce la velocit ne allarga la sezione e ne riduce la temperatura Quando un fuoco continua a crescere in una zona superiormente delimitata il plume generalmente urta contro il soffitto a meno che il fuoco resti piccolo o il soffitto sia molto 24 CAPITOLO 2 alto Un plume assialsimmetrico non confinato non ha barriere fisiche che ne limitino il movimento verticale o che restringano il flusso dell aria al suo contorno In uno spazio confinato un plume pu invece essere influenzato dalle superfici che lo circondano Per esempio la superficie attraverso la quale l aria pu entrare notevolmente ridotta se un incendio avviene a ridosso di un muro Analogamente se il pennacc
274. po Tra gli elementi che caratterizzano la propagazione dei prodotti della combustione si devono considerare anche le caratteristiche geometriche dell ambiente In un volume di grande altezza ad esempio il progressivo inglobamento d aria nel plume pu abbassarne la temperatura fino a non consentire al fumo di raggiungere il soffitto Un altro importante elemento che deve essere valutato nel calcolo della temperatura dei Valutazione quantitativa di un incendio 33 fumi riguarda la frazione di energia termica assorbita dai fumi stessi rispetto a quella rilasciata per irraggiamento Nella sua valutazione si accetta normalmente che la componente convettiva arrivi a circa il 70 e quella radiante a circa il 30 del totale Per disporre di algoritmi e formule finalizzati al calcolo degli effluenti si deve in primo luogo risolvere il problema della formalizzazione dei meccanismi che determinano il moto dei fumi Si gia visto relativamente al caso dei plumi che una delle semplificazioni pi importanti quella di schematizzare il focolare come un punto posto a quota inferiore rispetto alla quota effettiva del materiale che brucia Figura 2 2 2 7 1 La correlazione di Heskestad Relativamente al caso di ambienti confinati Heskestad 44 ha fornito una correlazione per il calcolo della temperatura sull asse centrale di un plume Tep nell ipotesi che il fuoco sia originato da una sorgente puntuale equazione 2 5 come una funzione d
275. praticamente proporzionale all intensit della ventilazione tanto pi elevato il flusso d aria tanto prima viene raggiunta la soglia di incapacitazione Nel caso invece a ventilazione nulla l andamento della curva che definisce la FED diverso rispetto ai casi precedenti con la soglia di incapacitazione che viene raggiunta addirittura prima che nel caso di 1 m s In questo caso anche in virt delle considerazioni fatte sulla distribuzione delle temperature massime nella zona del fuoco probabilmente errata la semplificazione di accorciare il tratto di galleria a destra del fuoco E cio probabile che mancando l influenza del vento il comportamento dei fumi risenta di una qualche discontinuit rispetto ai casi a ventilazione non nulla in virt di un maggiore ricambio d aria Ulteriori e pi precise simulazioni potrebbero dare indicazioni a riguardo In ogni caso al crescere del valore di ventilazione da 1 m s a 6 m s corrisponde una maggiore esposizione per la zona di galleria sottovento il che appare corretto 10 4 CONSIDERAZIONI SULLA TEMPERATURA MASSIMA NEI TUNNEL valori di temperatura misurati negli esperimenti del Runehamar sono stati tra i pi alti mai registrati in letteratura per l incendio di un tunnel In particolare durante il test T1 la temperatura di picco dei gas in prossimit del soffitto stata di 1350 C con un picco di HRR valutato intorno ai 200 MW mentre nel caso del test T2 la tempera
276. pria funzione protettiva o di sicurezza dipendente dalle condizioni di intervento variabili di funzionamento e dal contesto ambientale in cui posta variabili di stato o di processo o parametri di sicurezza del sistema galleria 234 CAPITOLO 11 Non tutte le misure di sicurezza elencate hanno una funzione di sicurezza indipendente dalle altre Il funzionamento del marciapiede risulta condizionato dalla sezione trasversale della galleria dalle uscite accessi intermedi e localmente anche dalle porte di quest ultimi in particolare esiste una corrispondenza biunivoca tra il valore assunto dalla variabile che descrive la sezione trasversale ed i valori assunti dalla variabile che descrive il marciapiede Analogamente le vie di esodo a bordo treno risultano localmente e o globalmente condizionate dalle relative porte di uscita accesso sistemi di illuminazione di emergenza in galleria ed a bordo treno sono tra loro mutuamente e localmente nel tratto occupato dal convoglio ferroviario condizionati a causa delle superfici trasparenti delle carrozze che permettono il reciproco illuminamento A sua volta il sistema di comunicazione allarme condizionato in termini relativi dal sistema di rilevazione incendio in quanto non potr attivarsi il primo senza che il secondo non abbia preventivamente compiuto la sua specifica missione pur tuttavia su scala temporale assoluta le variabili di funzionamento dei due sistemi risultano indipendenti
277. primo strumento d analisi sul comportamento umano e sul rischio a cui l uomo si espone nell eventualit di un episodio drammatico come quelli studiati A tal proposito si approfondiranno la teoria psicologica del comportamento umano sotto stress decisionale e la sua capacita fisica di risposta all esposizione a condizioni sfavorevoli studiando modelli comportamentali e modelli di esposizione Un ulteriore e fondamentale parte di questo lavoro riguarder lo studio della fluido dinamica computazionale ovvero lo studio dei modelli CFD presenti sul mercato e delle loro implementazioni e varianti con particolare riferimento al software di simulazione dell incendio FDS Fire Dynamics Simulator v 5 x sviluppato dal NIST National Institute of Standards and Technology e del suo modulo aggiuntivo EVAC sviluppato dal VTT Technical Research Centre of Finland per la simulazione e la stima dell evacuazione degli occupanti L obiettivo finale sar pertanto quello di costruire e validare alcuni scenari d incendio in galleria tramite il supporto degli strumenti informatici FDS ed EVAC Valutazione quantitativa di un incendio 15 CAPITOLO 2 VALUTAZIONE QUANTITATIVA DI UN INCENDIO 2 1 L APPROCCIO INGEGNERISTICO ALLA SICUREZZA ANTINCENDIO L approccio alla valutazione ingegneristica della sicurezza antincendio stato formalizzato da un organo di normazione internazionale per la prima volta nel 1999 con il rapporto tecnico ISO TR
278. ra attivata ma dopo lo stop il convoglio non fu pi capace di ripartire Quel treno trasportava pi di 700 passeggeri e 30 di questi persero la vita Non erano presenti all interno del tunnel sufficienti equipaggiamenti in termini di ventilazione ed illuminazione e questo fu pesantemente criticato dopo l incidente Esistono tuttavia anche dei casi in cui i passeggeri sono tranquillamente riusciti a mettersi in salvo all esterno del tunnel una volta abbandonato il convoglio in panne sia nel caso di singole gallerie a doppio binario che nel caso di sistemi galleria a doppia canna L incidente a San Francisco del 1979 mostra che anche la configurazione di tunnel gemelli a singola canna con frequenti collegamenti trasversali non una sufficiente garanzia nei confronti della sicurezza degli evacuanti in caso d incendio e non sempre fornisce le condizioni migliori per l intervento delle squadre di soccorso Anche la presenza di un tunnel di servizio in quell occasione non si infatti rivelata sufficiente a garantire la sicurezza una persona della squadra di soccorso perse la vita e molti altri individui rimasero gravemente feriti Gli incidenti che hanno avute le peggiori conseguenze in termini del numero di vittime si sono avuti nei tunnel a singola canna singolo o doppio binario con ridotta o stretta sezione trasversale In questi casi una pi fitta rete di percorsi di sicurezza trasversali potrebbe non 134 CAPITOLO 5 e
279. ra una folla reduce da un di 150 feriti su un 1999 Minsk concerto che cercava di riparo da ui totale di 2000 RUSSIA una violenta grandinata P passeggeri 136 CAPITOLO 5 Descrizione Caratteristiche Morti Feriti Data Tunnel dell incidente del Tunnel Danni incendio doloso ve Maggio Salerno di un gruppo di tifosi in ritorno da amorea ten Su 10 km un totale di 1100 1999 ITALIA una trasferta probabilmente assegaeri causato da una smoke bomb P 99 50 km Nana Eurotunnel incendio di un autocarro Hasta a 1996 UK trasportato con HRR di picco pari cla tunnel di 0 0 FRANCIA aes 90 MW servizio e accessi ogni 375 m 289 morti di cui incendio dovuto ad un arco circa 245 sul treno elettrico sulla penultima di una e 40 nel tunnel Baku sequenza di 5 carrozze in pieno 265 feriti Ottobre Kiet carico a circa 2 2 km dalle metropolitana il 95 delle etro stazioni tunnel a doppia 2 1995 persone che AZERBAIJAN PR canna probabile disfunzione assenza hanno dei collegamenti trasversali tra le abbandonato il canne convoglio sono riuscite a salvarsi Biesnbia Summit deragliamento e incendio di un 2 6 km i z del Tunnel vagone merci che trasportava singola canna a 1994 i DOTE tunnel per diversi UK gasolio doppio binario i mesi 6 8 km Dicembre Severn collisione fronte coda a causa di singola canna 100 feriti lievi su 1991 Tunnel un guasto nel sistema di doppio binario un totale di 291 UK segnalamento t
280. racciato passeggeri sottomarino Aprile rabea Tunis Bloccato dal feno di emergenza CRA su si ue di 1991 Zurigo con la contemporanea presenza doppio binario 50 90 di un altro convoglio sull altro sa 2 R SVIZZERA binari A 70m passeggeri inario Gare de Lyon z ni i Giugno Parigi rottura dei freni e collisione con stazione 59 morti 1988 FRANCIA un treno in sosta metropolitana 32 feriti King s Cross tazi Novembre Station incendio di una vai 1987 Londra scala mobile metropolitana Stmorti UK su 5 livelli Dicembre Galleria San attentato terroristico 18 5 km 17 morti Benedetto bomba sulla tratta singola canna bri 1984 i aa 120 feriti ITALIA Firenze Bologna doppio binario Aprile pi Con needle dine sedie 3 feriti tra i vigili eee Amburgo propagatosi sull intera carrozza metropolitana dei fuoco 9 GERMANIA in circa 9 minuti 5 9 km Genia BART metropolitana imete 1979 San Francisco incendio doppia canna 58 feriti USA gemellata con tunnel di servizio Le gallerie ferroviarie in esercizio 137 Descrizione Caratteristiche Morti Feriti Data Tunnel dell incidente del Tunnel Danni Maggio Saint Julien e 1 morto tra i 1977 FRANCIA aa STR macchinisti Siena Metro collisione fronte coda tra un treno 1975 Mexico City in corsa ed uno fermo per la metropolitana 34 morti MESSICO chiamata del freno di emergenza i Moorgate La 7 o Febbraio Londra collisione con la fine de
281. razione degli inquinanti non in genere nota pertanto necessario procedere per ipotesi credibili Si deve avvertire che nella realt di un incendio le concentrazioni delle sostanze tossiche non sono costanti poich partendo da valori iniziali pari a zero esse assumono valori crescenti che dipendono dal modo in cui si sviluppa l incendio Per una stima quantitativa delle concentrazioni medie degli inquinanti determinatesi nel corso dell incendio necessario definire in via preliminare diversi parametri alcuni dei quali possono essere valutati solo per via indiretta e talvolta con grande approssimazione Il comportamento umano nell incendio 159 CAPITOLO 7 IL COMPORTAMENTO UMANO NELL INCENDIO 7 1 INTRODUZIONE Lo scopo principale della valutazione prestazionale quello di verificare se un ambiente nel quale si verifica un incendio in grado di mantenere al suo interno o in determinate parti e per un certo tempo le condizioni che consentono la sopravvivenza delle persone La valutazione a sua volta rivolta essenzialmente a due aspetti di sicurezza l effetto dei fumi e dei gas tossici sulla capacit delle persone di sopravvivere nell ambiente e la diminuzione di visibilit come elemento di pericolo per chi affronta l esodo in presenza di fumo Il primo di questi aspetti stato trattato dal documento ISO TS 13571 2002 Life threat from fires guidance on the estimation of time available for escape us
282. re la velocit critica si definisce come quella velocit minima necessaria a contrastare il flusso dei fumi di combustione a monte del fuoco upstream e dunque a prevenire il backlayering la velocit di confinamento la minima velocit necessaria a bloccare un esistente fenomeno di backlayering in un dato punto 3 7 EFFETTO DELLA VENTILAZIONE IN GALLERIA risultati presenti in letteratura mostrano che la ventilazione ha un effetto significativo sul valore di HRR e sulle condizioni generali in tunnel durante un incendio ma spesso difficile determinare le condizioni di ventilazione relative ad una certa situazione o ad uno specifico incremento di HRR poich contemporaneamente necessario tenere in considerazione le condizioni di combustione complessive La ventilazione pu essere uno strumento fondamentale per le strategie di sicurezza Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 67 finch l evacuazione del fumo tende a migliorare le condizioni operative visibilit esposizione al calore etc D altro canto la ventilazione pu anche essere responsabile di un peggioramento delle condizioni all interno del tunnel aumentando l intensit dell incendio con nuovo apporto di ossigeno favorendo la propagazione del fuoco o intrappolando gli occupanti del tunnel tra fumi e fiamme Le strategie di salvataggio e l uso di sistemi di ventilazione forzata necessitano quindi di un attenta valutazione
283. re numericamente il sistema incendio carrozza come un pool fire di 3 00 x 9 00 27 m posto alla quota del piano interno della carrozza privando la carrozza stessa delle pareti laterali e del tetto L effetto dei diversi HRR ottenuto variando l HRR per unit di superficie della pozza tre scenari incidentali di base A B e C prima individuati consentono di sottoporre il sistema galleria a tre differenti incendi di progetto la cui gravit aumenta sensibilmente nel passaggio dalla prima all ultima classe mentre viceversa il numero dei soggetti esposti al rischio rimane costante In termini di progettazione in funzione del rischio sulla base dei risultati delle simulazioni che possono condursi si ha che e la classe incidentale A assume il significato di scenario best e la classe incidentale B assume il significato di scenario middle e la classe incidentale C assume il significato di scenario worst Figura 11 1 Configurazione pool fire e carrozzeria treno Vista assonometrica parziale Le caratteristiche della struttura della galleria adottate per gli scenari base prevedono Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 223 una lunghezza base di 1000 m intendendo per lunghezza non gi quella complessiva ma la lunghezza efficace pari all interdistanza tra due uscite accessi consecutivi anche intermedi Le sezioni trasversali adottate de
284. re dunque interessante oltrech importante dare una visione di massima delle gallerie ferroviarie esistenti o in fase di realizzazione che per la loro lunghezza rientrano fra le prime cinque nel mondo caratterizzandone gli aspetti principali Esse sono e la galleria di base del San Gottardo e la galleria del Seikan e la galleria sotto la Manica e la galleria base del Lotschberg e la galleria di Guadarrama 5 1 1 La galleria di base del San Gottardo La galleria di base del San Gottardo con i suoi 57 km rappresenta la galleria pi lunga al mondo II tunnel che si trova in territorio svizzero ancora in fase di realizzazione e la sua data di apertura prevista per il 2015 Figura 5 1 La linea ferroviaria che comprende la galleria del San Gottardo collegher Milano con Zurigo Il consiglio federale svizzero ha approvato nel 1995 un progetto di massima che prevede un sistema di gallerie a due tubi unidirezionali a semplice binario senza cunicolo di servizio distanti 40 m l uno dall altro e collegati ogni 325 m tramite cunicoli di collegamento 124 CAPITOLO 5 Grazie a due doppi cambi di corsia possibile far passare i treni da una galleria all altra ci pu essere necessario nel caso di lavori di manutenzione o in caso di eventi accidentali Le aree per il cambio corsia si trovano nelle stazioni multifunzionali di Sedrun e di Faido Figura 5 2 Qui si trovano anche parte delle installazioni di ventilazione
285. re e della combustione che costituiscono la base dei moderni e complessi modelli di calcolo sono state formulate e descritte pi di 100 anni addietro D altro canto a causa dell innata complessit del fuoco e dell innumerevole quantit di scenari possibili il calcolo computazionale di questi fenomeni ha avuto inizio solo vent anni addietro Due sono gli approcci possibili probabilistico e deterministico I modelli probabilistici sono basati sul concetto di rischio e forniscono valutazioni che nascono dalle esperienze del passato modelli deterministici forniscono invece un approccio matematico rigoroso basato sulle leggi della fisica variando da semplici correlazioni a complessi modelli che richiedono elevati tempi di calcolo Ci troviamo dunque nell ambito dei sistemi CFD Computational Fluid Dynamic ovvero nell ambito della Fluido Dinamica Computazionale che pu definirsi come un analisi numerica con l ausilio del calcolatore delle condizioni di moto di fluidi per l applicazione allo studio di fenomeni fisici di interesse nei campi dell ingegneria L obiettivo della CFD quello di risolvere il campo di alcune grandezze fisiche di interesse a seconda del problema in oggetto determinare cio i valori di velocit pressione temperatura concentrazione di specie chimiche presenza di specie inquinanti etc in ogni punto del dominio corrispondente alla regione di spazio oggetto di studio edificio
286. re una condizione di simmetria nei confronti dello sviluppo dell incendio focolaio centrale rispetto al treno e rispetto alla galleria ma non nei confronti dell esposizione notevole differenza circa il 40 tra il Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 237 numero di persone presenti a destra ed a sinistra del focolaio la direzione dell aria si assume sempre orientata verso la parte di galleria soggetta al maggior numero di persone in esodo Cosicch a mero titolo esemplificativo la velocit di 3 m s potr intendersi come somma concorde di una ventilazione meccanica di 2 m s e di una modesta ventilazione naturale di 1 m s o in maniera del tutto equivalente come somma discorde di una ventilazione meccanica di 4 m s e di una debole ventilazione naturale di 1 m s Il sistema di illuminazione di emergenza in galleria cos come l analogo sistema a bordo treno rappresenta un requisito minimo di sicurezza che va sempre garantito Il D M 28 10 2005 prescrive in galleria un livello di illuminazione medio non inferiore a 5 lux ad un metro dal piano di calpestio ed un illuminamento puntuale sempre sullo stesso piano almeno pari ad 1 lux Tenendo conto dei mutui condizionamenti tra i sistemi di illuminazione di emergenza in galleria ed a bordo treno e delle analoghe prestazioni che entrambi gli impianti sono chiamati ad assicurare nelle simulazioni si deciso di testare il solo impianto i
287. realizzando un modello che tenga conto di un unico valore angolare di deflessione Figura 3 4 Figura 3 5 60 CAPITOLO 3 soffitto pavimento pool fire Figura 3 4 Definizione delle grandezze caratteristiche di una fiamma in galleria secondo Kurioka nel caso in cui lo sviluppo verticale della fiamma interessa parzialmente lo sviluppo verticale della galleria soffitto pavimento pool fire Figura 3 5 Definizione delle grandezze caratteristiche di una fiamma in galleria secondo Kurioka nel caso in cui la fiamma si infrange contro il soffitto Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 61 Figura 3 6 Definizione delle altre variabili le linee continua e punteggiata indicano rispettivamente la traiettoria del modello e quella reale L esperienza di Kurioka basata principalmente sulle seguenti ipotesi e lorigine del fuoco quadrata o al pi circolare e influenza della ventilazione alla base della fiamma trascurabile e i valori della velocit di ventilazione longitudinale sono modesti e tali da consentire la formazione di uno strato caldo superiore ed uno strato freddo inferiore piuttosto che di un unico strato ben miscelato Dai risultati di questo lavoro sono state sviluppate diverse correlazioni per investigare l inclinazione di fiamma l apparente altezza di fiamma la massima temperatura dello strato di fumo e la sua posizione Le relazioni che seguono sono qu
288. reazione chimica indesiderata che si sviluppa tra due sostanze il combustibile ed il comburente a seguito di un innesco in un ambiente non destinato a tale scopo Il combustibile una sostanza per lo pi organica costituita da carbonio ed idrogeno il comburente una sostanza ossidante come 16 CAPITOLO 2 l ossigeno presente nell aria ed in alcuni composti nitrati clorati perclorati permanganati perossidi Affinch si verifichi una combustione necessario che questi elementi raggiungano una temperatura opportuna detta temperatura di innesco o di accensione ovvero necessaria una fonte di energia ad alta temperatura che fornisca un certo valore di entalpia detta entalpia di attivazione Sostanza Temperatura di accensione C Benzina 250 Gasolio 220 Idrogeno 560 Pentano 420 Abete in trucioli 260 Carta da giornale in ritagli 230 Lenzuolo di cotone arrotolato 238 Fiammiferi 163 Gomma sintetica in pani 294 310 Coperte di lana arrotolate 205 Pannelli di legno truciolare 216 230 Film di nitrocellulosa 137 Nylon 476 Rayon Viscosa 280 Seta naturale 570 Tabella 2 1 Esempi di temperature d accensione Le sostanze combustibili possono essere e Solide carbone legno carta plastica tessuti pelli gomme etc in questo caso importante conoscerne la pezzatura la compattezza e l umidit e Liquide petrolio benzina alcool oli etc tendono ad evaporare ed a bruciare
289. rid la creazione di procedure semi automatiche per la costruzione organica dei 58 scenari al variare delle variabili di progetto nonch la creazione di una serie di script atti a trasformare l informazione CAD in input FDS ed a snellire le operazioni di pura compilazione degli input si configurano come notevoli risultati poich permettono di estendere con studi successivi il percorso compiuto ad un secondo e pi alto livello di ricerca e dare un contributo sostanziale al processo di sviluppo della sicurezza 12 2 SULL ASPETTO TECNICO DELLE SIMULAZIONI AI fine di meglio comprendere il lavoro di questa tesi opportuno soffermarsi sulla potenza di calcolo che stata necessaria allo sviluppo delle 58 simulazioni descritte ai paragrafi precedenti Ogni simulazione stata condotta su griglie di calcolo di 0 30 x 0 30 x 0 30 m simulando tratti di galleria variabili tra 500 m e 4000 m ed indagando sull evoluzione temporale necessaria a definire totalmente il comportamento degli individui esposti raggiungimento e attraversamento dell uscita di sicurezza o raggiungimento della soglia di incapacitazione e conseguente morte per asfissia In particolare sono stati simulati tratti variabili tra 522 m nei casi in cui l interasse tra le uscite di emergenza era di 300 m e di 4176 m in quelle simulazioni in cui l interasse tra le uscite era di 4000 m con domini trasversali di 9 60 x 8 10 m per gallerie a singolo binario e 12 00 x
290. rincipio con cui vengono realizzati questi impianti che mirano alla sicurezza delle persone quello di garantire una elevata disponibilit della loro funzionalit a fronte di un 80 CAPITOLO 4 singolo guasto o della perdita di una o pi parti durante la fase di emergenza 4 5 1 Impianto idrico antincendio La funzione dell impianto idrico antincendio quella di poter garantire ai Vigili del Fuoco nella zone del sinistro una portata d acqua ed una pressione idonea al funzionamento contemporaneo di tre rubinetti idranti antincendio L impianto idrico costituito da vasche e serbatoi per l accumulo di acqua dall impianto per il riempimento della condotta e per la successiva pressurizzazione da una rete idrica antincendio da rubinetti idranti UNI 45 da accessori e valvolame Le vasche o serbatoi di accumulo dell acqua vengono di norma posti ad ogni imbocco della galleria Ogni vasca deve essere dimensionata in modo tale da garantire il quantitativo di acqua necessaria al riempimento di tutta la condotta e al funzionamento contemporaneo di tre rubinetti idranti per almeno 30 minuti L impianto di pressurizzazione viene realizzato dai Vigili del fuoco mentre le FS devono assicurare il riempimento della rete idrica antincendio in breve tempo A tal proposito vengono previste delle pompe garantendone anche l alimentazione elettrica La rete idrica antincendio composta da una condotta di adduzione primaria e dalle
291. rispondono ad una quota di 2 90 m a 458 m dal centro del fuoco In altre parole sono state effettuate sia simulazioni di studio parametrico per quei parametri che non hanno trovato in letteratura sufficiente approfondimento che simulazioni Costruzione e validazione del modello 201 di semplice osservazione del comportamento dei software FDS ed EVAC Tra i quattro test del Runehamar Tunnel si dato particolare rilievo al test T2 poich nel set up dell incendio di questa precisa esperienza oltre a 220 pallets di legno furono incendiati 240 materassi di poliuretano PUR la cui reazione di combustione proprio la reazione che si voluta scegliere per configurare il meccanismo di combustione nelle simulazioni conclusive di questa tesi Runehamar Test T2 FED gas asfissianti misura a 458 m dal fuoco e 2 90 m d altezza al centro della sezione del tunnel mem FED yc mmm FED yc escuso Hon mem FED oo Veo FED FED 1 40 1 20 1 00 0 60 0 40 0 20 0 200 400 600 800 1000 1200 FED Tempo s Figura 10 5 Valori del FED nell esperienza del test Runehamar T2 10 3 1 Studio per la definizione della griglia di calcolo Una volta noti gli aspetti principali al fine di perseguire l obiettivo di ottenere una griglia di calcolo capace di un soddisfacente rapporto precisione tempi di elaborazione sono state sviluppate cinque simulazioni elementari riproducendo per un tratto di 330 m tratto azzurro
292. rivano dal manuale di progettazione in uso presso il gestore italiano della rete ferroviaria relativamente alle gallerie naturali realizzate con scavo meccanizzato e destinate alla rete ferroviaria transeuropea per il transito di convogli con velocit di esercizio fino a 300 km h che prevede le seguenti dimensioni e area71 m sezione monodirezionale singolo binario marciapiede unico di 180 cm e area 117 m sezione bidirezionale doppio binario marciapiede doppio di 120 cm treno merci B C I I J ji I I centro galleria I I I I I I I I treno passegeri A Figura 11 2 Posizione carrozza pool fire Vista totale dall alto Variando opportunamente le dimensioni del marciapiede laterale e l area della sezione trasversale si sono ottenute due ulteriori configurazioni geometriche e area 53 m sezione monodirezionale singolo binario marciapiede unico di 90 cm e area 107 m sezione bidirezionale doppio binario marciapiede doppio di 90 cm Per ci che attiene alle caratteristiche del materiale rotabile si assunto come convoglio prototipo coerentemente con le assunzioni fatte per le sezioni trasversali delle gallerie il treno ETR500 oggi in esercizio nella rete italiana AV AC di cui nel seguito si riassumono le caratteristiche principali e composizione bloccata formata da dodici carrozze una di prima classe speciale con 26 posti a sedere tre di prima classe normale con 52 posti cias
293. rmica rilasciata dal materiale o dal set di materiali che alimenta la combustione L insieme dei dati che per un dato materiale o prodotto definiscono il rilascio di calore nel Valutazione quantitativa di un incendio 29 tempo riassumibile nelle curve di rilascio termico L informazione fondamentale che forniscono queste curve quella del tasso del rilascio termico definito nella letteratura anglosassone come Heat Release Rate Il termine rate rateo o tasso indica infatti la misura dell energia termica rilasciata nell unit di tempo Potenza e si riferisce ad una combustione in eccesso d aria Nelle curve HRR si trova sempre una fase di crescita ed una di decadimento oltre ad un tratto superiore a potenza costante corrispondente all incendio pienamente sviluppato In alcuni casi alla crescita segue un picco e poi il decadimento A volte si pu incontrare nella fase di avvio uno stadio di combustione latente o covante che rappresenta la fase di incubazione dell incendio Questa fase nella letteratura anglosassone individuata con il termine smouldering Alle curve di rilascio termico pu essere associata l individuazione delle condizioni che corrispondono al flashover indicato dalla presenza del tratto orizzontale nel quale tutto il materiale presente nell ambiente sta bruciando 2 6 2 Fuochi stazionari e non stazionari E bene ricordare che il modello pi corretto da utilizzare per lo studio
294. rno di una galleria a singola canna che lo scenario teorico di base l ipotesi di un jet fire concettualmente sbagliata mancando la possibilit di un getto in pressione ipotizzabile nel caso di deragliamento di un treno merci ed anche quella di un pool fire se limitiamo per ipotesi il campo di incendio alle sole carrozze passeggeri In questa sede per non si vuole studiare una riproduzione scenografica dell evento ma si vuole individuare quale tra le modellazioni possibili a parit di HRR e di risoluzione di calcolo fornisce gli output pi attendibili nel confronto con il test Runehamar T2 e quanto eventualmente un ipotesi si allontana da un altra 208 CAPITOLO 10 A partire cio dalla schematizzazione dell esperimento del test Runehamar T2 Tabella 10 2 riprodotto a griglia cubica di 0 30 m stata effettuata una serie di simulazioni su un tratto di 660 m tratto giallo Figura 10 3 valutando la variazione di temperatura massima nella zona del fuoco in funzione della variazione dell area del pool fire e dunque del parametro HRRPUA Variazione della temperatura massima al variare dell HRRPUA nella riproduzione FDS del Runehamar test T2 11 40 x 3 00 mq HRRPUA 4591 KWimq gt 9 00 x 3 00 mq HRRPUA 5815 KW mq 7 80 x 3 00 mq HRRPUA 6709 KW mq 7 20 x 3 00 mq HRRPUA 7269 KW mq 6 60 x 3 00 mq HRRPUA 7929 KW mq 3 00 x 3 00 mq HRRPUA 17444 KW mq 1200 7 1000 800 600
295. ropagazione delle fiamme sulle superfici attivabile semplicemente assegnando ad ogni superficie combustibile una propria temperatura d innesco All interno di questo tipo di approccio il processo di pirolisi viene cos governato da una costante prescritta dall utente immessa sotto forma di un tasso di rilascio di calore per unit di superficie HRRPUA o alternativamente come un calore di vaporizzazione HEAT_OF_VAPORIZATION Se viene prescritto un valore di HRRPUA Heat Release Rate Per Unit Area la superficie considerata una volta raggiunta la temperatura di innesco brucer come un vero e proprio bruciatore Se invece viene prescritto un calore di vaporizzazione il tasso di combustione dipender dall apporto complessivo di calore del sistema alla superficie stessa In entrambi i casi la funzione HRR ovvero la quantit di calore rilasciato nell unit di tempo dall intero sistema sar un prodotto dell input e non al contrario un input stesso 1 Esistono studi neozelandesi nei quali sono stati usati sia l approccio HRRPUA che l approccio HEAT_OF_VAPORIZATION per valutare il carico di incendio di particolari convogli in uso su alcune metropolitane 70 Costruzione e validazione del modello 207 sviluppo nel tempo conseguentemente necessario approntare ulteriori ipotesi sulla sua distribuzione spaziale Se infatti il valore di HRR indica istante per istante la quantit di energia rilasciata nell
296. rso in caso di incidente in galleria che come vie d esodo in cui previsto l impianto di ventilazione si dovr garantire anche l alimentazione di tale impianto L impianto deve essere costituito da due sistemi diversi di distribuzione posti all esterno della galleria che alimentano due dorsali d alimentazione a 1000 V posti all interno della galleria Dette dorsali alimenteranno una serie di quadri elettrici quadri di tratta che saranno ubicati nelle nicchie e nei nicchioni ogni 250 m circa su entrambi i lati della galleria se a doppio binario o su un lato solo se la galleria a semplice binario L impianto deve essere interfacciato da un sistema di controllo gestione e diagnostica degli impianti LFM luce e forza motrice in galleria che consenta di gestire la riconfigurazione dell impianto in caso di guasto o di mancanza di una fonte di alimentazione L alimentazione dell impianto dovr generalmente avvenire da due diversi sistemi primari di distribuzione fra loro fisicamente distanti in modo che sia automaticamente assicurata l alimentazione di tutti i quadri di tratta dei piazzali esterni e delle altre utenze anche se dovesse venire a mancare una della due fonti di alimentazione In base alle fonti d alimentazione disponibili dovranno essere realizzati appositi posti di trasformazione situati agli imbocchi della galleria Nel caso in cui disponibile una sola fonte primaria si potr prevedere l utilizzo del gruppo elet
297. rti dalla data galleria come ad esempio per gli incidenti dell Eurotunnel nel 1996 e di San Francisco nel 1979 in cui tutta la popolazione esposta riuscita a realizzare il proprio esodo lungo la canna parallela 5 3 2 Altri tipi di incidenti gravi in galleria Oltre agli eventi incidentali causati direttamente dall incendio un numero circa equivalente di incidenti gravi si verificato per cause di natura differente La maggior parte di questi incidenti pu classificarsi come di seguito e collisione fronte coda tra due treni Batignolles 1921 Torre 1944 Mexico City 1975 e collasso strutturale del tunnel Vierzy 1972 e collisione con la fine della linea o con altri treni Moorgate 1975 Gare de Lyon 1988 e incendio all interno dell area di stazione King s Cross e panico tra la folla alle porte della stazione Minsk 1999 Le gallerie ferroviarie in esercizio 135 La maggior parte di questi incidenti non ha avuto un rapporto di causa effetto con la tipologia di tunnel nel quale esso avvenuto Tuttavia probabile che le operazioni di soccorso abbiano invece subito tale condizionamento 5 3 3 Riepilogo dei casi gravi Si riporta di seguito una tabella sintetica con la descrizione dei casi pi gravi d incidente avvenuti dalla storia delle ferrovie ad oggi Data Tunnel Descrizione Caratteristiche Morti Feriti dell incidente del Tunnel Danni 50 km RICREARE x i A
298. s 49 E1100_06 5 lux 50 El 10007 2408 51 EI_100_08 100 MW 107 mq 0 90 m 1000m 1 20m 1 m s 3 lux 480s 52 El_100_09 600s 53 El_100_10 1 lux 54 El100_11 2 m s 55 El100_12 1 80m 4805 3 lux 56 El_100_13 2000 m 1 ms 1 20m 57 El100_14 4000 m 58 El100_15 94 mq 0 60m 1000m 1 20m 1 ms 3 lux 4805 Figura 11 10 Riepilogo dei 58 scenari rilevanti di progetto Definizione e studio di una classe di scenari per l Analisi dei risultati del modello 243 Ciascuno dei 58 scenari rilevanti di progetto riassunto in Figura 11 10 in cui sono riportati i relativi parametri di input utilizzati per la simulazione un numero d identificazione progressivo e generale da 1 a 58 nonch il codice alfanumerico identificativo rispetto allo scenario base da cui esso derivato 11 3 QUANTIFICAZIONE DEL FLUSSO DEL PERICOLO Con l utilizzo combinato del codice di calcolo numerico FDS EVAC stato possibile ottenere come risultato di ogni simulazione gli output necessari alla caratterizzazione degli stati di emergenza microclima interno alla galleria e di fine emergenza per il sistema galleria grazie alla contemporanea simulazione del processo condizionato di esodo delle persone esposte In sintesi stato possibile studiare l intero flusso del pericolo dal suo principium in funzione della sorgente al suo exitus in relazione ai bersagli colpiti Il numero delle vittime variabile rappresentativa del danno ai ricettori
299. sangue HbO2 ossiemoglobina 3 utilizzazione dell ossigeno a livello cellulare Quando la catena respiratoria si interrompe in uno dei suoi tre anelli fondamentali la morte sopraggiunge rapidamente Dalla letteratura medico legale si ricava che sul piano fisiopatologico collegate ai tre anelli della catena suddetta sono possibili tre varianti di sindrome asfittica rispettivamente denominate anossia anossica anossia di trasporto ed anossia istotossica L anossia anossica dipende da mancanza di ossigeno nell aria inspirata ma anche da arresto respiratorio per paralisi dei centri bulbari o da lesioni acute e gravi dell apparato respiratorio che compromettono la ventilazione polmonare La carenza o l assenza di Effetti dell incendio sulla vita umana 155 ossigeno pu essere dovuta alla presenza di gas che si sostituiscono all ossigeno dell aria come ad esempio l anidride carbonica CO2 che si produce in occasione di un incendio Le sostanze che diventano dannose solo per il fatto di sostituirsi all ossigeno dell aria sono dette asfissianti L anossia di trasporto ha come causa principale l intossicazione acuta da ossido di carbonio CO che legandosi in via privilegiata all emoglobina Hb del sangue forma la carbossiemoglobina HbCO e si sostituisce completamente al veicolo di trasporto dell ossigeno costituito dall ossiemoglobina HbOz2 lasciando in tal modo le cellule prive dell indispensabile os
300. secondo luogo invece possibile estendere il procedimento nell ottica di una analisi quantitativa delle conseguenze determinando cio il danno associato ad ogni scenario che congiuntamente alla relativa probabilit di accadimento definita tramite opportune tecniche di analisi probabilistica pone le basi per la metodologia dell analisi di rischio estesa nonch per un ulteriore procedimento di caratterizzazione prestazionale delle misure di sicurezza antincendio analizzate Il metodo proposto si basa sull utilizzo dei modelli automatici di simulazione numerica FDS ed EVAC gi discussi ai precedenti capitoli Attraverso la sperimentazione virtuale 18 Quest ultimo aspetto stato approfondito nel lavoro del dott ing Marco Santo SPINELLI nella sua Tesi di Dottorato di Ricerca in Ingegneria delle Infrastrutture Viarie SICUREZZA NELLE GALLERIE FERROVIARIE ANALISI PRESTAZIONALE DELLE MISURE DI SICUREZZA ANTINCENDIO 218 CAPITOLO 11 quale strumento predittivo del reale risulta possibile determinare lo sviluppo spazio temporale del fenomeno incendio e le relative condizioni finali raggiunte dagli occupanti nel loro percorso di esodo all interno della galleria La procedura si articola sostanzialmente nei seguenti passi 1 costruzione di una classe di scenari rilevanti di progetto 2 caratterizzazione della suddetta classe di scenari attraverso la quantificazione mediante FDS ed EVAC del flusso del
301. sfugge all inquadramento fondato sui numeri e sulle relazioni che stato individuato per la dinamica dell incendio Infatti per lo studio di questo argomento sono fondamentali le considerazioni sulle persone e sull ambiente all interno del quale si trovano E opportuno ricordare infatti che la medesima situazione pu assumere caratteri completamente differenti a seconda ad esempio che la folla sia costituita da giovani o da anziani Poi altri fattori comportamentali ad esempio persone che hanno gi avuto esperienza di emergenze ed i diversi livelli di percezione del pericolo contribuiscono a determinare un ampia diversit di azioni Tra i fattori che influenzano pi profondamente il comportamento in caso di incendio si deve ricordare l informazione Tanto pi saranno chiare le informazioni tanto pi la persona Il comportamento umano nell incendio 161 che ne in possesso avr un comportamento coerente con le esigenze di sicurezza La percezione basata sia su fattori fisici che sociali La parte inerente ai fattori fisici riguarda proprio l informazione che giunge all individuo da tutto ci che lo circonda nell ambiente fisico all interno del quale si trova La parte sociale riguarda invece l interazione con gli altri soggetti e quindi le informazioni che possono essere assunte dalle altre persone L efficacia dell informazione in entrambi i casi determinata da attributi specifici nel caso dei messag
302. si verifica la formazione di code o di congestioni ogni modello adotta poi la propria strategia Infatti tali situazioni possono essere trattate in maniera molteplice e con strategie combinate di vari approcci e l uso dei dati di incendio a seconda della eventuale multifunzionalit del modello che pu implementare al suo interno ulteriori routine per il calcolo delle caratteristiche di un dato incendio combinando le equazioni del movimento direttamente con tali informazioni Altri possono ricavare questi dati pi o meno indirettamente da software dedicati alla sola dinamica dell incendio e la capacit di visualizzazione a seconda della possibile visualizzazione dei risultati che serve soprattutto a mettere in evidenza dove si possono creare colli di bottiglia o code e gli studi sulla validazione che pu essere svolta rispetto a delle previsioni normative rispetto a dati desunti da esercitazioni o da sperimentazioni sull esodo oppure rispetto a dati di letteratura o rispetto ad altri modelli e i limiti di applicazione e le caratteristiche di impiego a seconda della relativa disponibilit di dati sperimentali di studio propri del modello Se tale problema riguarda le caratteristiche fisiche dell esodo velocit densit nel caso dei parametri che condizionano il comportamento deve essere nota l incertezza posta alla base della loro determinazione Indipendentemente dalle funzionalit del singolo modello ipoti
303. sigeno L anossia istotossica infine consegue in genere ad intossicazioni acute da acido cianidrico HCN e da composti cianogeni Essa si rileva mediante la presenza di cianuri nel sangue Nelle sindromi asfittiche di soggetti coinvolti in un incendio sono di norma presenti tutti e tre i meccanismi anossici sopra riportati a causa della presenza in ambiente dei prodotti della combustione ad alta temperatura quali appunto ossido di carbonio acido cianidrico fumo particolati solidi combusti Quando ci non avviene si pu ritenere che la morte sia sopraggiunta fin dai primissimi momenti dell incendio quando cio le concentrazioni di tali sostanze tossiche non erano ancora apprezzabili Talch la morte se non ascrivibile ad altre cause ad es infarto collasso cardiocircolatorio etc ma confermata per sindrome asfittica pu essere ricondotta alla sola anossia anossica in altre parole al soffocamento in conseguenza di gravi lesioni a carico delle prime vie dell apparato respiratorio prodotte da aria ad elevata temperatura che hanno impedito al soggetto di respirare Ci avviene quando il capo del soggetto cio naso e bocca le sole sezioni di ingresso dell aria necessaria alla respirazione costretto a stazionare in prossimit del primitivo focolaio d incendio potendo in tal modo introdurre soltanto aria ad altissima temperatura circa 600 700 C Per la ricostruzione della dinamica di un incendio all a
304. simit della galleria di impianti fissi per la rilevazione della temperatura a bordo treno di tipo RTB Rilevamento Temperatura Boccole o mediante Portali Termografici Analogamente esister un transitorio tra l arresto del primo treno incendiato e l arresto del secondo treno che sopraggiunge dal binario opposto che dipender dal tempo di blocco della linea dal tempo di cadenzamento tra i treni dal tempo di frenatura in emergenza Questo modo di operare per consente di considerare il rotabile sempre immobile in galleria in una ben definita posizione e per di pi soggetto alle peggiori condizioni critiche legate al fuoco in quanto si impone che l intero ciclo di vita dell incendio si verifichi in ambiente confinato Inoltre in via precauzionale si suppongono inefficaci gli interventi delle squadre di soccorso al fine di mettere in salvo passeggeri e personale di bordo essendo esse ubicate non in loco ed i tempi di soccorso il pi delle volte rilevanti Classe Incidentale Probabilit di Accadimento A 1 14x 10 B 1 42 x 10 c 6 10 x 107 Tabella 11 1 Probabilit di accadimento per le classi incidentali A B e C L autosoccorso risulta assolutamente determinante negli scenari incidentali dovuti ad incendio mentre gli interventi di soccorso lo sono maggiormente negli scenari incidentali causati da collisioni e deragliamenti A titolo esemplificativo si riporta in Tabella 11 1 l
305. so l alto e dall aumento di volume dei gas prodotti pi caldi rispetto all ambiente circostante il loro controllo pu avvenire attraverso barriere sistemi di estrazione o controflussi causati da differenziali di pressione La temperatura di un effluente dell incendio determina la spinta di galleggiamento e dipende dalla potenza termica prodotta per calcolarla necessario valutare il contributo della quantit di aria che entra nel plume L aria che risucchiata nel plume questo fenomeno denominato air entrainment riduce la concentrazione e la temperatura degli effluenti e migliora le caratteristiche ai fini della visibilit all interno dell ambiente in cui si propaga il fumo anche se ne aumenta il volume complessivo I plumi possono essere caratterizzati in vari gruppi in funzione dello scenario che li determina La categoria che si incontra prevalentemente nei problemi della Fire Safety Engineering quella dei plumi la cui origine riconducibile ad una fonte termica puntuale Con il termine plume dall inglese fire plume si intende la colonna di fumo e di gas caldi alla quale ci si pu riferire anche con il termine di pennacchio che si eleva dal focolaio e che ingloba nel suo moto ascensionale l aria incombusta presente nell ambiente Valutazione quantitativa di un incendio 23 Tali plumi detti anche plumi assialsimmetrici galleggianti come descritto da George Alpert e Tamanini 1977 ed Al
306. so dell evento incendio di una carrozza in galleria e larghezza dei percorsi di esodo W incide sulla velocit di fuga e quindi sui tempi di esposizione alle concentrazioni dei prodotti della combustione ed agli effetti termici dell incendio Indicatori di danno per l Analisi di rischio base ARB Di seguito sono definiti i tre indicatori di danno e Dcn rappresentativo del danno durante l esodo in galleria dovuto alla concentrazione del monossido di carbonio e di altri prodotti tossici computati conservativamente raddoppiando il contributo dovuto al solo monossido di carbonio la concentrazione dei fumi pu essere convertita in densit ottica e Dr rappresentativo del danno associato agli effetti della temperatura e dell irraggiamento termico e Do rappresentativo del danno dovuto ad ipossia scarsit di ossigeno L approccio della ARB si basa su leggi empiriche ottenute da una regressione di una modellazione rigorosa del fenomeno che correlano gli indicatori agli elementi caratteristici della galleria rispetto ai quali tali parametri sono sensibili Le espressioni dei parametri sopra citati sono le seguenti Da Fan 80 8 0 8 W 2 0 03 L y 1000 4 4 D F 80 S 0 8 W 2 4 5 Do F 80 S 0 8 w 2 4 6 Le espressioni sopra riportate sono basate su ipotesi conservative associate alla variazione degli indicatori di danno in relazione agli elementi caratteristici della
307. so fasi specifiche di addestramento 4 7 2 Il miglioramento della sicurezza per nuove gallerie In relazione ai criteri di progettazione delle gallerie vengono definiti i parametri relativi alle tipologie costruttive alle strutture e ai materiali alle vie d esodo al percorso di emergenza alla segnaletica di emergenza alle comunicazioni all evacuazione dei fumi all impianto idrico antincendio alle fonti di energia per gli impianti elettrici di emergenza e agli impianti di illuminazione di sicurezza Le vie d esodo possono essere di due tipi per le gallerie in cui non previsto un tunnel di servizio devono essere realizzati dei percorsi protetti che portano direttamente all esterno mentre per le gallerie dotate di tunnel di servizio andranno previsti opportuni collegamenti per garantire la tenuta al fumo e alle fiamme In tutte le gallerie indipendentemente dalla tipologia costruttiva devono essere realizzate delle banchine di servizio una per ogni lato nelle gallerie a doppio binario utilizzabili anche come percorsi di emergenza per l evacuazione delle persone Le banchine devono avere di norma larghezza minima pari a 85 cm La massima distanza percorribile in banchina per raggiungere un luogo sicuro o un accesso ad un percorso protetto non dovr essere di norma superiore a 2000 m La segnaletica di emergenza sar costituita da cartelli indicatori di tipo riflettente o luminescente per fornire le necessarie indicazio
308. ssere considerati Ulteriori scenari relativi per esempio ad atti vandalici e attentati non sono oggetto della procedura descritta nel Decreto dal momento che questi non rappresentano scenari incidentali tipici ed esclusivi del sistema treno galleria In casi particolari pu essere necessario considerare tali scenari nell ambito della formulazione estesa della analisi di rischio Con riferimento ad un analisi di rischio di tipo probabilistico i tre scenari incidentali considerati devono essere costruiti in modo da risultare mutuamente disgiunti e dunque da costituire un gruppo completo di eventi incompatibili in modo tale che il rischio complessivo relativo all emergenza in galleria sia somma dei rischi relativi ai singoli scenari incidentali tre scenari incidentali di riferimento potranno evolvere verso differenziate configurazioni stazionarie di fine emergenza caratterizzate da diversi livelli di danno all uomo al materiale e all infrastruttura a seconda che si verifichi funzionamento corretto o malfunzionamento delle misure di protezione e mitigazione realizzate a livello di e sottosistema INFRASTRUTTURA e sottosistema MATERIALE ROTABILE e sottosistema PROCEDURE OPERATIVE In definitiva l evoluzione del singolo scenario incidentale verso una conseguenza di danno massimo minimo o intermedio deriva dalla presenza dall efficacia e dall efficienza dei sistemi protettivi e mitigativi realizzati a livello di infrastruttura m
309. ssere la soluzione al problema ma potrebbe salvare qualche vita in pi In molti casi stato un problema di natura tecnica a bloccare il treno in galleria in altri l uso improprio del freno di emergenza Quest ultima circostanza sarebbe potuta evitarsi se il conducente avesse potuto annullare l azione dei passeggeri sul freno o se questi fossero stati istruiti a non usare il freno di emergenza all interno di un tunnel Un altro elemento che sembra essere predominante per l influenza che pu avere sulle conseguenze la posizione di arresto del convoglio all interno del tunnel rispetto all imbocco delle uscite di emergenza Bisogna notare che in tutti quei casi in cui il treno si ferma senza la precisa volont del macchinista la posizione di arresto designata esclusivamente dal caso Di conseguenza per garantire la sicurezza necessario che i tempi per l inizio ed il regolare svolgimento di un eventuale evacuazione siano piuttosto brevi e che la distanza massima per giungere ad un luogo sicuro sia sempre sufficientemente breve A tutti i casi pi gravi corrisponde infatti la condizione di arresto del treno in galleria senza il controllo della posizione dei vagoni passeggeri rispetto all imbocco dei percorsi d emergenza In tutti gli altri casi d incendio dove invece la fermata all interno del tunnel si configurata come intenzionale sempre stato possibile evacuare gli occupanti in sicurezza lungo i percorsi offe
310. ssere verificata anche nell eventualit di presenza di pi treni in galleria e nel caso di incrocio fra questi 4 8 2 Decreto Ministeriale del 28 ottobre 2005 Il Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti in accordo con il Ministro dell Interno ha emanato il Decreto 28 ottobre 2005 pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n 83 dell 8 aprile 2006 le cui norme hanno la scopo di assicurare un livello adeguato di sicurezza nelle gallerie ferroviarie attraverso l adozione di specifiche prescrizioni tecniche di prevenzione e protezione rivolte al Gestore dell infrastruttura Il Decreto non ha solo carattere prescrittivo ma possiede anche un aspetto prestazionale introdotto attraverso la metodologia innovativa dell analisi di rischio Il Decreto emanato in conformit agli indirizzi elaborati dalla Commissione Europea nel Libro Bianco del 2001 La politica europea dei trasporti fino al 2010 Il Decreto ha lo scopo di assicurare un livello adeguato di sicurezza nelle gallerie ferroviarie mediante l adozione di misure di prevenzione e protezione atte alla riduzione di situazioni critiche che possano mettere in pericolo la vita umana l ambiente e gli impianti della galleria nonch mirate alla limitazione delle conseguenze in caso di incidente A tal fine le gallerie ferroviarie devono essere progettate costruite sottoposte a manutenzione e tenute in esercizio in maniera da assicurare adeguati livelli di sicurezza agli ut
311. stato fuori dalla galleria o comunque in luoghi opportunamente predisposti per l esodo delle persone e l intervento delle squadre di soccorso requisiti e le misure di sicurezza da adottare in una galleria devono basarsi sulla considerazione sistematica di tutti gli aspetti del sistema comprendenti l infrastruttura l esercizio gli utenti ed il materiale rotabile Si deve tener conto dei seguenti parametri caratterizzanti il sistema galleria e Lunghezza della galleria e Volume di traffico e Tipologia di traffico e Presenza o assenza di deviatoi in galleria e Interconnessioni in galleria e Stazioni o fermate lungo linea in galleria e Possibilit di incrocio in galleria tra treni in transito e Andamento altimetrico e Localizzazione nel territorio area urbana extraurbana e Presenzadiareea rischio specifico in prossimit degli imbocchi requisiti e le misure di sicurezza sono predisposizioni a livello di infrastruttura impianti fissi materiale rotabile procedure organizzative atte a conferire alcune funzioni essenziali al sistema galleria al fine di prevenire l insorgere di situazioni di emergenza e mitigarne le eventuali conseguenze Nell allegato sono riportati i requisiti di sicurezza per le gallerie ferroviarie per il conseguimento dei seguenti obiettivi e Previsione e prevenzione degli eventi incidentali e Protezione dei soggetti esposti e mitigazione delle conseguenze e Facilitazione dell eso
312. stema treno galleria ed articolata nei sottosistemi di natura strutturale o funzionale secondo le indicazioni della direttiva 96 48 CE del 23 luglio 1996 e 2001 16 CE del 19 marzo 2001 e decisioni seguenti Pi in particolare l analisi di rischio deve fare riferimento alla scomposizione del sistema treno galleria nei sottosistemi componenti infrastruttura materiale rotabile e procedure operative rif documento UIC Codex 779 9 Safety in Railway tunnels L analisi di rischio deve valutare i diversi rischi in una galleria tenendo conto di tutti gli elementi inerenti alle sue peculiarit progettuali alle condizioni e al tipo di traffico Modello di circolazione alle frequenze di circolazione delle diverse tipologie di traffico passeggeri o Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 105 merci alle caratteristiche della infrastruttura e dei rotabili L analisi di rischio ha lo scopo iniziale di valutare le probabilit di accadimento di eventi incidentali preventivamente identificati unitamente alla valutazione di un indicatore della gravit delle conseguenze connesse all evolversi degli stessi eventi Qualora in ragione del livello di rischio valutato si adottino opportune misure e dispositivi per la riduzione del rischio stesso rif All II l analisi viene reiterata per la valutazione del rischio residuo In particolare le misure e i dispositivi di sicurezza che mirano a ridurre il rischio si devono distinguere ri
313. stibile liquido Questi valori sono stati discussi dalle autorit internazionali per la standardizzazione della sicurezza e ci si pu aspettare che nel corso degli anni a venire le prescrizioni attuali subiranno una revisione verso l alto per l adeguamento a questi nuovi rilievi Relativamente al caso delle ferrovie esiste infatti un gran numero di team internazionali di ricerca il cui obiettivo quello di armonizzare le infrastrutture ferroviarie e le procedure Aspetti caratteristici di un incendio in galleria 53 cui sono soggette al fine di produrre un continuo incremento della sicurezza Esempi di questi gruppi sono l Unione Internazionale delle Ferrovie Unione Internationale de Chemin de fer UIC il gruppo di esperti UN ECE e l associazione europea per l interoperabilit ferroviaria Association Europ enne pour l Interop rabilit Ferroviaire AEIF 14 n a Energia HRR MAX Media HRR MAX Tempo per HRR MAX Veicolo N di test GJ MW MW min automobile 15 2 8 1 5 8 5 4 1 10 38 2 automobili 7 5 10 5 6 10 7 6 13 55 3 automobili 1 NA 8 9 8 9 33 bus 2 41 29 30 29 5 7 8 HGV 10 10 244 13 202 NA 8 18 Tabella 3 3 Riepilogo dei valori di HRR ottenuti in diversi esperimenti con differenti tipi di veicolo fornita da Ingason e L nnemark e comprendente i risultati degli esperimenti del Runehamar Tunnel Per via del costante incremento di trasporto merci
314. stria raccomandazioni dell autorit ferroviaria sui tunnel corti lt 1 5 km medi 1 5 km 15 km lunghi 15 km 25 km molto lunghi gt 25 km e Francia istruzione tecnica interministeriale che tratta gli aspetti infrastrutturali ed operativi compreso il materiale rotabile per gallerie fra 0 4 km e 10 km e Germania direttiva dell autorit ferroviaria sulle gallerie di nuove costruzione maggiori di 0 5 km e Inghilterra linee guida su gallerie nuove o rimesse in esercizio Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 99 e Norvegia normativa sui requisiti minimi per gallerie maggiori di 1 km e Spagna direttive sulle gallerie urbane 0 3 km 5 km e non urbane 1 km 5 km per gallerie maggiori 5 km studio ad hoc e Svezia manuale sulle gallerie maggiori di 0 5 km che prevede l analisi dei rischi e Svizzera standard di sicurezza che prevede su tutte le gallerie misure di sicurezza in funzione dell analisi dei rischi Considerazioni pi approfondite sulle norme dei vari paesi per la regolamentazione della sicurezza ed il progetto dei tunnel possono ritrovarsi nelle bibliografie 9 per i tunnel di strada 10 per i tunnel ferroviari e 11 per le metropolitane Con riferimento particolare alle norme che riguardano la ventilazione in galleria di sicuro interesse il lavoro di Bendelius che ha presentato elenchi ed informazioni su manuali ed orientamenti di diversi paesi 12 4 10 L ALLEGATO Il D
315. su ferrovia e del conseguente miglioramento delle infrastrutture rotabili la domanda di trasporto passeggeri anch essa destinata a crescere Tuttavia le norme attuali non permettono di stilare una tabella per la stima dei valori di HRR potenzialmente riscontrabili nell incendio di normali carrozze civili Questo aspetto rappresenta una discussione aperta e diversi valori sono stati proposti a seguito di numerosi test 14 per l incendio di progetto di questi veicoli 3 4 I TEST E LE ESPERIENZE DI LABORATORIO La prima serie di test di larga scala che ha permesso di valutare i valori di HRR ed i valori delle temperature dei gas di combustione corrispondenti all incendio di grandi e reali veicoli ferroviari carrozze passeggeri vagoni merci carrozze metropolitane e HGV stato il progetto EUREKA 499 FIRETUN sviluppato tra il 1990 ed il 1992 Nel corso degli anni precedenti sono comunque stati eseguiti numerosi test che hanno cercato di investigare le grandezze caratteristiche di un incendio in galleria Tra essi si annoverano quelli effettuati nel 1965 nell Offenegg tunnel in Svizzera quelli di Glasgow in 54 CAPITOLO 3 Scozia nel 1970 all interno di un tunnel ferroviario dismesso gli esperimenti del Zwenberg tunnel in Austria nel 1975 ed altri esperimenti avvenuti in Giappone nel 1980 La serie di test pi recente risale invece al 2003 con gli esperimenti del Runehamar Tunnel in Norvegia a seguito dei quali il D
316. sul codice FDS EVAC 185 cerchi infatti descrivono la forma del corpo umano in maniera molto pi realistica permettendo inoltre di considerare gli ulteriori gradi del movimento dovuti alla rotazione ee ee eee eo 227 222571 PALA PPP I f f APPAAAIZIAIAI I 222227 E Cali i ri EA 7 7 PCPA PPP emma Jeanne VA Figura 9 2 Un semplice esempio del campo di moto che guida gli evacuanti in FDS EVAC La larghezza del corpo e la velocit di evacuazione in assenza di ostacoli per le differenti categorie predefinite di FDS EVAC sono riportate nella Tabella 9 1 Usando FDS come piattaforma di calcolo EVAC ha facile accesso a tutte le propriet dell incendio come la temperatura dei gas la densit dei fumi e dei gas e i livelli di radiazione termica Figura 9 3 Rappresentazione matematica degli umani in FDS EVAC Il fuoco influenza le condizioni di evacuazione esso pu incapacitare gli umani ed in alcuni casi bloccare i percorsi d uscita principali Contemporaneamente gli evacuanti possono influenzare il fuoco aprendo porte e finestre ed attuando vari dispositivi di protezione 186 CAPITOLO 9 La presente versione di FDS EVAC permette di considerare esclusivamente l effetto del fumo sul movimento e l influenza di alcuni gas tossici sull organismo ma non l effetto del calore o l effetto inverso delle azioni degli individui sul fuoco PERS_ID Ra m R Ra RsRa ds Ra velocit
317. ta a pensare che il loro effetto potrebbe essere significativo nel caso di veri incendi Questo significa che esiste un rischio addizionale per gli occupanti del tunnel ed in particolare per gli addetti allo spegnimento che si apprestano ad avvicinarsi al fuoco Diversi fattori possono influire sulla pulsazione ma gli condotti sull esperienza del Runehamar Tunnel mostrano che la loro natura comunque una funzione del sistema tunnel nel suo complesso Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 71 CAPITOLO 4 LE GALLERIE FERROVIARIE E LA SICUREZZA 4 1 INTRODUZIONE Il progetto di ogni struttura o sistema ingegneristico pi o meno complesso il risultato della combinazione congiunta di diversi fattori obiettivi che possono per sempre riassumersi in tre categorie la funzionalit dell opera cui l opera stessa riferita la sicurezza che l opera garantisce nei confronti della comunit durante la sua costruzione ed il suo esercizio la fattibilit tecnico economico ambientale dell opera Nel caso delle grandi opere questi tre fattori si combinano in modo da essere quasi inscindibili e risulta impossibile raggiungere e riassemblare i tre obiettivi su piani diversi Ogni aspetto di progetto diviene cos un tutt uno di esigenze funzionali e di sicurezza coordinate nell ottica della fattibilit Il progetto di una lunga galleria ferroviaria rientra a pieno titolo nella categoria delle grandi opere dell ingegneria e in quant
318. te dipendenza di questo parametro dal tipo di materiale le sostanze che contengono ossigeno presentano i valori pi bassi ad esempio gli alcoli mentre quelli a struttura aromatica si pongono all estremit opposta SOSTANZA FATTORE DI EMISSIONE SOOT_YIELD Alcol etilico 0 008 Etano 0 010 0 243 Propano 0 037 Eptano 0 095 Propilene 0 096 Acetilene 0 177 Stirene 0 178 Toluene 0 178 Teflon 0 003 Legno quercia rossa 0 015 Polimetilmetacrilato 0 022 Polipropilene 0 060 Polietilene 0 075 Nylon 0 089 0 091 Poliestere 0 112 Policarbonato 0 104 0 130 Poliuretano rigido 0 104 0 227 Poliuretano flessibile 0 131 0 227 Polistirene 0 164 PVC 0 172 Tabella 2 5 Valori del fattore di emissione per alcune sostanze Tratto da Generation and Transport of smoke components K M Butler Fire Technology 40 149 176 2004 Un ulteriore dipendenza anche se meno rilevante quella della quantit di fumo dalla dimensione del focolaio all aumentare della dimensione del focolaio aumenta la quantit di fumo prodotta Inoltre in caso di flusso di aria non sufficiente aumenta in misura notevole la quantit di particolato generato Valutazione quantitativa di un incendio 39 Tra l altro in quest ultimo caso aumenta notevolmente anche la tossicit degli aerosol rispetto a quelli generati dalla combustione dello stesso materiale in condizioni di v
319. te organizzati come genitori e figli avranno probabilmente un comportamento differente dai gruppi che non lo sono Gli evacuanti solitamente preferiscono per la fuga le stesse porte dalle quali sono entrati Questo avviene anche quando questa scelta non la pi sicura tra altre scelte possibili Tale tendenza si enfatizza in conseguenza di un incendio perch la gente immagina che intraprendere un percorso non conosciuto possa aumentare il rischio Per esempio le uscite di emergenza potrebbero non essere utilizzate per paura di essere condotti verso un percorso sconosciuto Questo evidenzia l importanza di non delegare in maniera esclusiva alle uscite di emergenza il compito di risolvere l equazione soprattutto quando queste non coincidono con i percorsi di uso giornaliero 7 5 2 Le decisioni e lo stress Una persona che deve decidere come evacuare una struttura che ha preso fuoco lo fa sotto stress Janis e Mann affermano che le decisioni prese sotto circostanze stressanti hanno due principali differenze rispetto alle decisioni prese quotidianamente la scelta difficile ed il tempo limitato Una terza differenza aggiunta da Prolux l incompleta ed eccezionale natura dell informazione in base alla quale devono decidere 168 CAPITOLO 7 Lo stress causato da un tempo limitato un fattore estremamente importante durante un evacuazione perch esso non permette una corretta valutazione delle circostanze ed aumenta la probab
320. tema ferroviario italiano Gli incidenti nei tunnel ferroviari alla stessa stregua di quelli che occorrono generalmente nelle gallerie stradali presentano le caratteristiche proprie dei cosiddetti eventi rari o eccezionali ossia con bassa frequenza di accadimento e con magnitudo delle conseguenze spesso elevata Si deve notare inoltre che per la sua particolare conformazione orografica l Italia uno dei Paesi pi ricchi di tunnel ferroviari Sulla base dei dati pubblicati dalle Ferrovie dello Stato la rete ferroviaria italiana ad oggi in esercizio e in gestione al Gruppo FS possiede una estensione di circa 16200 km Le gallerie sono oltre 2000 e raggiungono uno sviluppo di circa 1380 km rappresentando dunque l 8 5 del totale dell intera rete ferroviaria a queste vanno poi aggiunte quelle in costruzione e di prossima apertura 113 per una estensione di circa 188 km Le gallerie previste o in progettazione sono invece 126 per una estensione complessiva di circa 370 km Se si considera poi il fatto che un elevata percentuale dei tunnel ferroviari 10 CAPITOLO 1 comprendenti anche le gallerie metropolitane presenti negli ambiti urbani e periurbani si sviluppa e si svilupper in futuro su tracciati di estensione maggiore di 2000 metri risulta ancora pi evidente come tali elementi infrastrutturali rappresentino le componenti potenzialmente pi critiche per l intero sistema di trasporto su ferro in quanto realizzano
321. tilazione sulla lunghezza di fiamma renee 67 3 7 2 Influenza della ventilazione sulla magnitudo 68 3 7 3 Il fenomeno della pulsazione eee ceceno 68 4 LE GALLERIE FERROVIARIE E LA SICUREZZA 71 4 1 INTRODUZIONE t aaee aeann ice 71 4 2 GENERAULITA 5 205 503 ice EE E die E E E 71 4 3 IL SISTEMA GALLERIA ivairiu varsineen iaia 73 4 3 1 Elementi strutttali minsn ananaga p i A eo 73 4 3 2 Installazioni e sistemi techici i 74 4 4 IL PROGETTO DELLA SEZIONE i i 75 4 4 1 Standard di riferimento progettuali del gruppo FS ne 75 4 5 IL PROGETTO DEGLI IMPIANTI iii 79 4 5 1 Impianto idrico antincendio cece ee eeeeee cece ee eeseeeneaeeeeeeesesensaeeeeeeeeneees 80 4 5 2 Impianto elettrico e di illuminazione cece cece cece ee teeeeeaeeeeeeeeeseeaeeeeeeeeeeees 80 4 5 3 Impianto di telecomunicazione ee eeeeeeee cece te teeeneaeeeeeeesesenaeeeeeeeeetees 82 4 5 4 Sistema di supervisione degli impianti nee 84 4 6 INFLUENZA DELLE DIVERSE TIPOLOGIE DI TUNNEL SULLA SICUREZZA 85 4 6 1 Tunnel a singola canna e singolo binari0 nnn 85 4 6 2 Tunnel a singola canna e singolo binario con segnali di blocco 86 4 6 3 Tunnel a singola canna e doppi
322. tivo sono distribuite quasi totalmente come sistemi a 32 bit e non permettono di gestire pi di 3 GB di RAM per intrinseci limiti informatici Bibliografia 253 BIBLIOGRAFIA 1 Rew C and Deaves D Fire spread and flame length in ventilated tunnels a model used in Channel tunnel assessments Proceedings of the International Conference on Tunnel Fires and Escape from Tunnels 397 406 Lyon France 5 7 May 1999 2 Fire and Smoke Control in Road Tunnels PIARC 05 05B 1999 1999 3 Andersen T and Paaske B J Railroad and Metro Tunnel Accidents Det Norske Veritas DNV http home no net lotsberg artiklar andersen en_table_1 html 4 Carvel R O and Marlair G A history of fire incidents in tunnels In The handbook of Tunnel Fire Safety A N Beard and R O Carvel Eds Thomas Telford Publishing 3 41 London UK 2005 5 Thamm B The new EU directive on road tunnel safety Proceedings of the International Symposium on Catastrophic Tunnel Fires SP Report 2004 05 19 30 Boras Sweden 20 21 November 2003 6 Ingason H Fire Development in Catastrophic Tunnel Fires CTF International Symposium on Catastrophic Tunnel Fires CTF 31 47 Boras Sweden 20 21 November 2003 7 Bettelini M Neuenschwander H Henke A Gagliardi M and Steiner W The Fire in the St Gotthard Tunnel of October 24 2001 International Symposium on Catastrophic Tunnel Fires CTF 49 68 Boras Sweden 20 21 Novemb
323. tori e dispositivi di allarme e 480 s per sistema semiautomatico con rilevazione visivo olfattiva e diffusori acustici e 600 s nel caso di rilevazione visivo olfattiva e comunicazione verbale tra i soggetti esposti assenza del sistema automatico e non funzionamento del sistema semiautomatico Complessivamente quindi per il sistema di rilevazione comunicazione incendio il tempo di percezione stato considerato variabile per ogni scenario incidentale base fissato nel dominio discreto di valori 240 s 480 s 600 s 11 2 3 Scenari Rilevanti di Progetto Tenuto conto sia degli obiettivi che dei possibili sviluppi del presente studio nonch dei vincoli fisici legati alle elaborazioni numeriche tra gli oltre quattromila scenari derivati ne sono stati selezionati 58 che assumono il significato di scenari rilevanti di progetto Di questi 28 sono scenari derivati dallo scenario base El_10 15 sono scenari derivati dallo scenario base El_50 e 15 sono scenari derivati dallo scenario base El_100 242 CAPITOLO 11 codice SISTEMA DI TIPOLOGIA usi INTERDISTANZA LARGHEZZA SISTEMA DI SISTEMA DI RILEVAZIONE E SCAVO MAGNITUDO SEZIONE MARC i USCITE ACCESSI PORTE USCITE VEN
324. traverso un indicatore di Danno adimensionale 0 indica danno nullo 1 indica danno massimo dipendente dal valore dei parametri caratterizzanti La procedura suggerita si basa sulle elaborazioni di un simulatore che descrive l esodo dal treno all interno della galleria fino al raggiungimento dell uscita della galleria stessa e sulla base del quale possibile caratterizzare la distribuzione dell indicatore di danno relativamente ad un convoglio prototipo A partire da tale distribuzione si stima il rischio totale R Al fine di indagare il comportamento di una generica galleria di lunghezza inferiore o uguale a 2000 m nelle condizioni specificate in precedenza si definisce innanzitutto la probabilit di accadimento dell evento S1 in gallerie di lunghezza minore o uguale a 2000 m 116 CAPITOLO 4 come il prodotto della probabilita di accadimento del suddetto evento nel generico punto della linea ferroviaria per la probabilita che il treno si trovi durante il suo percorso all interno di una galleria di lunghezza effettiva minore o uguale a 2000 m Noto il valore della probabilit di accadimento dell evento iniziatore considerato per fissati volumi e tipologie di traffico e tenendo conto dei risultati derivanti dalla simulazione d esodo in termini di distribuzione di probabilit associata all indicatore adimensionale di danno si determina il valore del livello di rischio individuale da confrontarsi con le soglie di accetta
325. traverso una vasca di accumulo di 40 m o nel caso in cui non possibile realizzarla dovr essere assicurata la presenza di una cisterna anche mobile di 25 m All interno del piazzale inoltre dovr essere individuata una zona idonea all atterraggio avente una dimensione minima in pianta tale che a seconda dell aeromobile di cui si prevede l impiego sia rispettato il rapporto tra il diametro della piazzola e la distanza massima tra i punti estremi dell aeromobile con i rotori in moto che dovr essere pari a 1 5 Al problema dell accessibilit interna sono invece legate tutte le difficolt della conduzione dell intervento in ordine alla visibilit alla respirabilita all evacuazione delle persone alle comunicazioni all illuminazione etc In relazione ai mezzi di soccorso possiamo distinguere il mezzo bimodale dei vigili del fuoco che sar impiegato nel normale soccorso e avr una serie di dotazioni che ne permettono l utilizzo in galleria anche in presenza di fumi o gas tossici il mezzo per il personale FS per il trasporto della squadra di primo intervento dello stesso personale fornito Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 91 di carrelli contenenti 10 estintori portatili e un congruo numero di autorespiratori questi mezzi possono essere utilizzati anche per l evacuazione delle persone coinvolte nell incidente infine altri mezzi di soccorso in base alle diverse necessit La visibilit interna
326. trettanto Valori limite di oscuramento visuale basati sul valore di K sono stati proposti da diversi autori Jin 67 ha individuato nei valori K 0 15 m e K 0 50 m i limiti oltre i quali l esodo impossibilitato rispettivamente per soggetti che non hanno un approccio familiare con la via fuga e per soggetti che invece hanno una certa conoscenza dei percorsi di evacuazione Questi numeri corrispondono approssimativamente a valori di visibilit limite di 20 m e 6 m rispettivamente calcolati con riferimento alla luce di segnali intermittenti Babrauskas 68 invece ha proposto un limite di accettabilit corrispondente ad un valore K 1 20 m che fornisce un limite di visibilit pari a 2 50 m Un modello basato sul concetto di contrasto minimo pu inoltre essere trovato nel documento ISO TS 13571 2002 69 6 3 1 L impatto del fumo sul movimento La presenza di fumo nelle vie di esodo diminuisce la probabilit delle persone di muoversi nell area interessata dal fumo e diminuisce la velocit di esodo Osservazioni condotte su persone che hanno dovuto muoversi attraverso fumi con caratteristiche irritanti o tossiche hanno consentito di evidenziare il legame tra il coefficiente di estinzione e la velocit di esodo dati ottenuti hanno messo in evidenza che in presenza di fumi molto irritanti non solo la velocit di movimento diminuisce drasticamente per valori del coefficiente di estinzione K superiori a 4
327. trice Sezione di linea disalimentata Perdita completa di alimentazione agli apparati di linea Perdita dell impianto di telecontrollo Manutenzione inadeguata 4 11 6 ANNESSO C Banche dati incidentali Per la rete gestita da RFI esiste una banca dati di eventi incidentali nella quale sono riportate tutte le informazioni di dettaglio sulla cui base possono essere effettuate valutazioni statistiche per l analisi di rischio L accesso alla banca dati di RFI da parte di altri operatori ferroviari viene assicurato attraverso la Direzione Generale del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti che si rende garante del trattamento riservato delle informazioni fornite Si presenta di seguito uno schema di format tipo per la redazione di schede di evento incidentale che costituiscono l informazione elementare per costruzione della banca dati Si tratta di un rapporto standardizzato sul tipo di evento livello delle conseguenze e ipotesi di causa da compilarsi secondo canoni predeterminati e che deve dunque contenere Dati anagrafici Data dell evento Luogo dell evento Tipologia del luogo stazione in linea in galleria etc Descrizione dell evento Descrizione delle cause determinanti Descrizione delle conseguenze in termini di danni a persone cose e infrastrutture Tipo di rotabile Tempo di interruzione della circolazione Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 115 Dati valutativi Ide
328. trogeno come alimentazione di riserva Le dorsali di distribuzione dell energia a 1000 V che alimentano i singoli utilizzatori devono essere realizzati con linea in cavo normale trifase neutro La dimensione dei cavi deve essere tale da contenere le cadute di tensione entro l 8 inoltre devono essere isolati in guaine non propaganti l incendio e a ridotta emissione di fumi gas tossici e corrosivi quadri di tratta vengono collocati ogni 250 m circa all interno di ciascun nicchione fissandoli alla parete o a terra Se all interno della galleria non ci sono nicchioni i quadri di tratta possono essere posizionati all interno delle nicchie In ciascun quadro oltre alle apparecchiature di protezione e controllo trovano posto un trasformatore abbassatore di tensione due prese interbloccate per l illuminazione di emergenza il sistema di rilevazione ed estinzione automatica dell incendio il gruppo di continuit monofase tipo on line per 82 CAPITOLO 4 servizio continuo Il gruppo di continuit UPS deve fornire un alimentazione a corrente alternata di alta qualit per apparecchiature elettroniche sensibili con un autonomia di dieci minuti per tutti gli apparati di configurazione e monitoraggio Il fattore di contemporaneit dell illuminazione di emergenza pari a 4 kW distribuito su due quadri di tratta Le lampade di riferimento e di illuminazione devono essere dotate di apposite protezioni in modo da impedire che eventual
329. tura stata di circa 1250 C con un picco di HRR pari a 157 MW Figura 10 4 In uno studio portato a termine sul Caldecott Tunnel stato invece dimostrato che in condizioni geometriche e di ventilazione simili a quelle del Runehamar la temperatura non ha mai superato i 1100 C pur con HRR dello stesso ordine o superiori Una spiegazione di questo fatto pu individuarsi nello scambio termico pi o meno elevato tra lo spazio interno al galleria ed il suo contorno Nel caso del Runehamar Tunnel era infatti presente nella zona del fuoco un rivestimento di materiale termo isolante mentre nel caso del Caldecott Tunnel era presente unicamente un rivestimento di ceramica al quale non sono attribuibili propriet isolanti di rilievo 216 CAPITOLO 10 Lo spalling del calcestruzzo osservato nel Caldecott Tunnel dopo il suo incendio ha suggerito infatti che i muri non potessero sostenere le alte temperature misurate nelle prove del Runehamar Lo spalling e l ablazione hanno sicuramente mantenuto le fiamme a temperature pi basse in virt del continuo assorbimento di calore necessario alla produzione delle reazioni chimiche dei processi di decomposizione Un osservazione analoga pu farsi con riferimento all esperienza dell Howard Street Tunnel e dell incendio che lo ha interessato nel Luglio 2001 per il quale sono state stimate temperature ancora inferiori In questo caso la differenza non da attribuirsi alle propriet
330. ua nel tempo lo strato caldo diviene spesso abbastanza per estendersi al di sotto della parte alta dell apertura anche dopo che i gas caldi cominciano ad uscire dal compartimento 2 5 3 Il flashover Il termine flashover stato introdotto negli anni 60 dallo scienziato britannico P H Thomas ed usato per descrivere la fase di crescita di un incendio nel punto in cui esso pienamente sviluppato Il verificarsi del flashover in un ambiente riveste una notevole importanza nelle valutazioni di sicurezza in caso di incendio in quanto generalmente esso costituisce il segnale ultimo delle condizioni di non sostenibilit dell ambiente interessato Il fenomeno del flashover riveste particolare criticit negli ambienti fortemente confinati laddove le aperture verso l esterno realizzano per i gas ed i fumi prodotti dalla combustione tassi di smaltimento inferiori ai rispettivi tassi di produzione determinando un rapido deterioramento delle condizioni di sostenibilit Anche se in letteratura esistono differenze significative le definizioni per la valutazione del flashover sono fondate su dati sperimentali temperatura dei gas superiore a 600 C o flusso termico a livello del pavimento pari a 20 kWim Da un punto di vista formale il flashover pud essere definito in due modi differenti che conducono per a risultati equivalenti 1 il flashover l accadimento di un evento critico in termini di bilancio termico sistemi c
331. una configurazione spaziale tale per cui il verificarsi di un eventuale incidente ne comporta un amplificazione rilevante delle conseguenze 1 2 OBIETTIVI DEL LAVORO Ci sono due aspetti fondamentali da tenere in considerazione quando si tratta la sicurezza di un tunnel Il primo aspetto riguarda la sicurezza delle persone all interno del tunnel per le quali di maggiore interesse lo sviluppo di calore e di fumo In questo caso il progetto del sistema relativo al movimento del fumo basato fondamentalmente sul valore di HRR del fuoco Il secondo importante aspetto la resistenza delle strutture durante l incendio In questo caso la temperatura l aspetto pi importante e possono usarsi diversi tipi di curve temperatura tempo per rappresentare il carico di calore potenziale sulla struttura La curva temperatura tempo e la curva HRR sono spesso sviluppate in riferimento l una all altra poich entrambe sono chiamate a rappresentare lo stesso scenario Obiettivo di questi tesi di laurea quello di studiare la sicurezza in galleria ferroviaria in caso d incendio con riguardo alla sola salvabilit delle persone Per raggiungere l obiettivo posto si intende studiare in primo luogo il quadro normativo nazionale ed internazionale con particolare riferimento alla normativa italiana Il Decreto Ministeriale del 25 Ottobre 2005 Sicurezza nelle gallerie ferroviarie introduce 1 Acronimo di Heat Releas
332. una sorta di minimo in corrispondenza dei valori di HRRPUA intermedi al range studiato anche in virt di ulteriori studi parametrici non riportati in questa sede si ritiene opportuno considerare come dimensione di riferimento per la modellazione del pool fire quella di 3 00 x 9 00 27 m Tale fatto trova ulteriore riscontro nell essere la superficie scelta uguale alla proiezione orizzontale del car fire effettivo del test del Runehamar Si ritiene inoltre che un pool fire di 27 m sia idoneo a rappresentare anche casi di diverso HRR complessivo Pertanto nel seguito di questo lavoro il modello deterministico di riferimento relativamente alla solo modellazione del fuoco sar costituito da un pool fire da poliuretano di 3 00 x 9 00 m indipendentemente dalla taglia del fuoco considerato 10 3 3 Studio sul parametro CO_YIELD Si gi visto come il software FDS necessiti della configurazione di una reazione di combustione Ad ogni materiale pu essere associata una particolare reazione di combustione ma il processo sempre governato in base alla reazione di combustione principale Ogni reazione modellabile secondo diversi parametri Esistono parametri che sono esclusivi di certe modalit di calcolo altri che sono invece del tutto generali La reazione di combustione predefinita in FDS quella del propano Nel nostro caso si voluto invece che i parametri stechiometrici della combustione siano quelli del poliuretano D
333. uppo formato da una madre con il proprio figlio dovrebbe avere una forza pi grande di quella che si immagina esistere tra un gruppo di colleghi di lavoro Tale tipo di approccio pur essendo gi stato implementato nelle routine di calcolo non disponibile nella versione attuale FDS EVAC 5 20 poich i risultati non sono ancora stati sufficientemente analizzati 9 6 ESEMPIO APPLICATIVO DEL CODICE FDS Ogni comando FDS comincia con il parametro amp e termina con il carattere e solitamente viene scritto come tutti gli ipertesti rispettando regole di tipo formale indentazione oltre che di tipo sintattico indispensabili quando la complessit del file diventa elevata E infatti necessario che il file sia privo di errori sintattici affinch la simulazione proceda con successo 190 CAPITOLO 9 Figura 9 4 Contenuto del file run bat Con i sistemi operativi Windows un modo semplice per lanciare una simulazione seriale cio su singolo processore consiste nella creazione di un file batch un semplice file di testo con estensione bat all interno di una cartella nella quale siano contenuti anche l eseguibile FDS ed il file di input FDS Figura 9 5 e nella sua esecuzione con un semplice doppio click fe E Documenti Desktop prova FDS a xi File Modifica Visualizza Preferiti Strumenti Q miero y Y 5 p cerca cartelle E Indirizzo B E Documenti Desktop prova FDS Si Vai
334. urante il movimento Movimento fino a luogo sicuro Figura 7 1 Processo di esodo e processi di decisione e di movimento Nella valutazione delle caratteristiche degli occupanti bisogna analizzare le caratteristiche chiave di gruppi specifici Per esempio la conoscenza dei luoghi la familiarit con le procedure di emergenza la capacit e la velocit di reazione possono essere elementi determinanti a questo scopo Questo tipo di valutazione basato sulla conoscenza del processo di ricezione di interpretazione e di validazione degli indizi Figura 7 1 Gli indizi che possono essere presi in considerazione da una persona coinvolta in qualche modo da un incendio all interno di una struttura sono quelli forniti dai sistemi di rilevazione e di allarme dalla percezione diretta dei prodotti della combustione dalla comunicazione da parte di altre persone fino ad arrivare all interruzione dei servizi energia Il comportamento umano nell incendio 163 elettrica comunicazione etc Tutti questi segnali non danno inizio necessariamente all esodo ma devono essere valutati in relazione alle caratteristiche dei gruppi di persone identificati ai fini della risposta per l esodo Per quanto riguarda il processo di decisione la valutazione deve prendere in considerazione quali azioni le persone possono adottare dopo avere ricevuto ed interpretato gli indizi provenienti dall ambiente circostante Tali azioni possono ricadere tra
335. va considerata responsabile del galleggiamento e del movimento dei fumi secondo Heskestad La frazione complementare di perdita di energia dovuta alla radiazione tipicamente dell ordine del 20 40 Frazioni maggiori di perdita radiativa si hanno con fuochi pi fuligginosi e fiamme pi luminose originati spesso da combustibili che bruciano con bassa efficienza di combustione L HRR convettivo dunque spesso compreso tra il 60 80 dell HRR totale Vedremo pi avanti che l algoritmo interno del software di simulazione FDS utilizza per compensare le approssimazioni dovute a certe modalit di calcolo un valore di frazione radiativa costante e pari al 35 Uno dei limiti di validit della formula di Heskestad si ha quando la distribuzione dei fumi tende alla formazione di uno strato caldo superiore hot upper smoke layer che divenendo sempre pi spesso crea una discontinuit di concentrazioni e temperature In questi casi l aria si trova ad una temperatura elevata e la differenza di temperatura tra il pennacchio e l ambiente circostante diventa minima il plume raffredda meno efficacemente e l equazione 2 5 esegue una sottostima della temperatura In situazioni compartimentate tipiche con ventilazione limitata modelli basati su queste correlazioni possono produrre risultati inaccettabili 4 Fire Dynamics Simulator del NIST National Institute of Standards and Technology Valutazione quantitativa di un incendio
336. va ragionevoli tempi di elaborazione con l adozione di celle FDS di dimensioni maggiori 9 3 LA COMBUSTIONE E IL TRASPORTO DI CALORE IN FDS Una fonte comune di confusione in FDS la distinzione tra la combustione di un gas e la pirolisi di un solido per combustione si intende sempre la reazione tra i vapori gassosi di un combustibile e l ossigeno per pirolisi la generazione di vapori combustibili al contorno di una superficie solida o liquida Dal punto di vista computazionale sarebbe estremamente impegnativo risolvere le equazioni del trasporto riferendosi ad una miscela di gas piuttosto che ad un unica specie gassosa Gli algoritmi di calcolo FDS pur ammettendo la possibilit di configurare pi specie combustibili ammettono infatti la dichiarazione di una sola equazione di combustione In ogni caso la combustione definita sempre in termini di flussi di calore uscenti da una superficie La presenza di eventuali altri combustibili viene dunque modellata intervenendo sui tassi d incendio delle superfici relative burning rates ovvero intervenendo sul calore prodotto dalla particolare combustione che pu essere maggiore o minore di quello di riferimento La reazione di combustione del gas pu essere modellata in due modi e attraverso un approccio detto mixture fraction default che traccia il percorso del solo combustibile durante le sue trasformazioni dalla superficie di origine al processo di combustione
337. vece generalmente sezioni trasversali pi piccole Questo tipo di configurazione fornisce buone ed economiche opportunit per l installazione di collegamenti tra i due binari Le gallerie ferroviarie e la sicurezza 87 binari sono normalmente dotati di pi sezioni di blocco per consentire il transito sequenziale di pi treni e nei tunnel pi lunghi gli scambi o i deviatoi possono essere frequenti Ci sar normalmente pi di un treno nel tunnel e se si verifica la necessit di un evacuazione immediata importante in primo luogo inibire il traffico sull altro binario La direzione di ventilazione ancora imprevedibile se sono in transito diversi treni ma il tunnel possiede un estensione tale da permettere una buona stratificazione dei fumi durante le prime fasi di un incendio 4 6 4 Tunnel doppia canna gemellati In questo tipo di configurazione sono presenti due canne parallele una per ogni binario con la possibilit di avere collegamenti trasversali e vie di fuga tra i tubi lungo tutta la loro estensione Questo concetto di tunnel particolarmente appropriato per i tunnel molto lunghi 15 20 km nei quali non esistono economiche possibilit per la realizzazione di vie di fuga alternative verso l esterno Tuttavia questa configurazione pu risultare una soluzione economica anche nel caso dei piccoli tunnel poich le differenze di costo potrebbero essere minime in riferimento a particolari problemi n
338. za della galleria svolgendo in particolare i seguenti compiti 1 2 approntamento della documentazione di sicurezza effettuazione delle ispezioni periodiche delle gallerie ed elaborazione delle relative procedure elaborazione ed attuazione di schemi organizzativi e operativi per i propri servizi di pronto intervento nonch formazione adeguata ed equipaggiamento del personale dipendente definizione della procedura per la chiusura immediata di una galleria in caso di emergenza svolgimento delle inchieste per ogni episodio che abbia compromesso la sicurezza della galleria comunicandone l esito al Ministero raccolta delle informazioni per la banca dati da fornire al Ministero secondo le direttive definite dallo stesso art 5 Per ciascuna galleria il Gestore dell infrastruttura nomina il responsabile di galleria ed il suo sostituto e ne comunica il nominativo al Ministero art 6 il responsabile della sicurezza ed il suo sostituto e ne comunica il nominativo al Ministero Il responsabile della sicurezza pu coincidere con il responsabile della galleria art 7 E istituita la Commissione sicurezza formata da tecnici del Ministero delle infrastrutture e dei trasporti e del Ministero dell interno ed integrata da esperti al fine di esprimere parere sulla conformit valutando inoltre aggiornamenti ed eventuali proposte di nuove metodologie di analisi di rischio Il Decreto stabilisce i
339. zione gallerie che costituisce una documentazione di riferimento nell attivit di progettazione delle gallerie ferroviarie italiane Il manuale fa parte della sezione Il del documento Prescrizioni tecniche per la progettazione esecutiva Nel manuale vengono specificati tutti gli elaborati che bisogna predisporre a seconda del livello progettuale che si intende raggiungere preliminare definitivo esecutivo Le indicazioni presenti nel manuale vengono applicate per la progettazione di gallerie nuove sia naturali che artificiali 4 4 1 Standard di riferimento progettuali del gruppo FS Gli standard di riferimento per la definizione delle sezioni tipo Figura 4 1 Figura 4 2 di gallerie naturali ed artificiali vengono definiti in funzione della velocit di progetto del tracciato e del tipo di alimentazione elettrica Le gallerie al loro interno sono provviste di nicchie nicchioni e camere di deposito 76 CAPITOLO 4 Le nicchie adibite al ricovero del personale della manutenzione devono avere un interasse di circa 25 m senza per superare i 30 m devono possedere una larghezza di 2 40 m un altezza di 2 20 m ed una profondit di 0 80 m Figura 4 3 i f i i i i f f i f f i i i f i i i i i i 8 s 5 i i i II l r4 li i M 8 11 i NENI E H li Ur N i i Von N s
340. zzabile che nel futuro quelli comportamentali raggiungano una diffusione maggiore legata alla loro capacita pi evoluta di rappresentare ci che costituisce il principale scopo della valutazione e cio la capacit di esodo delle persone Approfondimenti sul codice FDS EVAC 177 CAPITOLO 9 APPROFONDIMENTI SUL CODICE FDS EVAC 9 1 DESCRIZIONE DEL MODELLO DI CAMPO Il programma che si deciso di utilizzare in questo lavoro il software FDS Fire Dynamics Simulator sviluppato e distribuito gratuitamente dal NIST National Institute of Standards and Technology Il programma FDS l implementazione in FORTRAN di un modello multifunzionale avanzato che offre la potenza di un modello di campo ma che pu gestire situazioni particolari come l utilizzo di sprinkler l utilizzo di un sistema di ventilazione precise cinetiche di combustione e altri aspetti importanti del fenomeno incendio tra cui l evacuazione degli occupanti con la recente implementazione del modulo EVAC sviluppato dal VTT Technical Research Centre of Finland Il modello matematico stato elaborato per lo studio del campo fluidodinamico che si determina quando c una sorgente di calore che riscalda delle masse d aria in esso sono state integrate molte funzionalit avanzate che esulano dalla stretta categoria dei modelli di campo e che quindi pongono il software in una fascia di prodotti pi evoluta Il modello stato studiato per quelle categorie di flu

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