Predisposizione del modello

La simulazione 4 ha lo scopo di studiare uno scenario di un incendio di un mezzo pesante (HGV) in una galleria stradale. Lo studio di questo scenario risulta fondamentale per un’ana-lisi quantitativa del rischio dal momento che circa il 30% degli incendi in galleria ha come termine sorgente un mezzo pesante nonostante questi rappresentino solamente il 15% del volume di traffico totale in questa tipologia di infrastrutture [17].

7.1.2 Geometria della galleria

Per quanto concerne la modellazione, la geometria dell’infrastruttura è la medesima di quella riportata al capitolo 6 ma in questo caso, dopo aver visionato i risultati di una prima simulazione di tentativo si è optato per l’allungamento a 200 m del tunnel. Infatti, dopo un tempo nell’odine dei 200 s la galleria lunga 100 m si è rivelata invasa dalla cortina di fumo prodotta e si è quindi ipotizzato che le dimensioni del dominio di calcolo potessero essere troppo ridotte in relazione all’input termico fornendo risultati poco significativi. L’allunga-mento ha comportato un auL’allunga-mento del costo computazionale della simulazione e un incre-mento maggiore sarebbe stato troppo oneroso in relazione alla potenza di calcolo disponi-bile. In seguito all’aumento della lunghezza del tunnel sono state aggiunte tre sezioni tra-sversali, oltre a quelle indicate alla Tabella 6.4, per la registrazione dei parametri di output: sezione 5 a 65 m dalla sorgente, sezione 6 a 85 m dalla sorgente e la sezione 7 al portale di ingresso della galleria (Figura 7.1).

Figura 7.1: Suddivisioni con piani trasversali per l’implementazione delle sezioni di controllo.

Infine, nella geometria della galleria è stato necessario aprire degli holes (ovvero dei buchi sulla sommità della galleria) per insorgenza, circa a 800 secondi di instabilità numerica della

Sezione 7 ^{Sezione 6 Sezione 5}

Sezione 4 ^{Sezione 3}

simulazione. Tali holes sono necessari al fine di permettere al solutore della pressione di non andare in instabilità numerica e portare al termine con successo la simulazione, inoltre, le dimensioni delle discontinuità sono abbastanza piccole da non modificare la validità dei dati ma abbastanza grandi da essere una soluzione al fenomeno dell’instabilità. Di Tale fenomeno si è trattato anche al Paragrafo 2.3.1 e rientra tra i problemi che possono gene-rarsi in FDS in presenza di domini allungati ed è sostanzialmente da ricondursi modalità con le quali FDS risolve le equazioni differenziali alle derivate parziali (PDE).

7.1.2 Meshing

Per l’implementazione della maglia di celle elementari di calcolo si è adottato un approccio a celle di differenti dimensioni, adottato anche in precedenti simulazioni.

Per la zona della sorgente è stata prevista una mesh più fitta con celle di dimensioni 0,3 m, mentre nelle sezioni più distanti dalla sorgente le celle hanno dimensioni di 0,6 m.

7.1.3 Sorgente di incendio

Circa l’inserimento in FDS di un oggetto che simulasse un autoarticolato è stato creato un OBST delle dimensioni di 2,4 metri di larghezza, 3,0 metri di altezza e 13,5 metri di lun-ghezza. Tali dimensioni sono entro i limiti stabiliti dal codice della strada per un autoartico-lato a 5 assi totali (2 della motrice e 3 del semirimorchio) e sono state desunte da annunci di vendita online di questa tipologia di mezzi. A questo oggetto è stato associato, similmente a quanto fatto per le precedenti simulazioni, un materiale con caratteristiche fisiche dedotte da quelle elementari dei materiali componenti un autoarticolato standard ponderate sulla frazione di massa del componente i-esimo rispetto alla massa totale del mezzo.

Per la modellazione del termine sorgente è stato considerato un autoarticolato con semiri-morchio a tre assi avente massa totale di 40 ton (comprensiva del carico trasportato). Il carico è stato modellato con il materiale legno1 per una massa di 15 tonnellate, mentre le restanti 25 tonnellate sono state attribuite alla motrice e al semirimorchio.

Per la parte chimica del termine sorgente è stato ancora una volta adottato un approccio

Complex Stoichiometry considerando come massa partecipante all’incendio quella totale dell’autotreno detratta del carico e della massa delle componenti metalliche. La parte di massa partecipante all’incendio di materiale plastico è stata approssimata con la somma delle masse di 4 componenti plastiche: poliuretano, PVC, poliestere e polipropilene. Sono state quindi introdotte le rispettive reazioni di combustione in aria di queste quattro specie

Simulazione 4 – Incendio di un mezzo pesante plastiche e del legno con i relativi coefficienti stechiometrici. Come fatto per le precedenti simulazioni il termine sorgente è stato inserito in FDS con una superficie che emette un flusso di massa di combustibile calcolato con la [4.1]. Le Tabelle 7.1 e 7.2 mostrano quanto appena esposto.

Tabella 7.1: Composizione semplificata del mezzo pesante per modellazione termine sorgente.

Massa motrice + rimorchio [kg] 25000,00 62,50% di cui ^{Acciaio [kg] 15750,00 39,40%} Plastiche [kg] 9250,00 23,10% Massa carico [kg] 15000,00 37,50% di cui Legno [kg] 15000,00 100%

Massa totale [kg] 40000,00 100,00%

Massa che partecipa all'incendio 60,63%

Tabella 7.2: Ripartizione della massa della matrice plastica per il calcolo del Mass Flux Value (flusso di massa del combustibile).

Percentuale massa i-esima specie

sulla matrice plastica sulla massa totale

PP 43,50% 10,60% PU 22,50% 5,20% PE 18,50% 4,28%% PVC 15,50% 3,58% legno - 37,50% Calori di combustione [kJ/kg] PP 4340,00 PU 2620,00 PE 4120,00 PVC 1640,00 legno 19200,00 HRR picco [kW] 100000,00

Area superficie sorgente [m2]

Mass flux value [kg/m2 s] PP 0,018 PU 0,015 PE 0,008 PVC 0,017 legno 0,015

La parte termica della sorgente è stata modellata con una curva di rilascio termico, visibile alla Figura 7.8, con un andamento proporzionale al quadrato del tempo e con un picco di 100 MW a 13 minuti dall’innesco concordemente con quanto ricavato da prove sperimentali di free burning di mezzi pesanti [16] e alla Linee Guida per la progettazione della sicurezza

delle Gallerie Stradali secondo la normativa vigente [13].

In altri termini è stata predisposta una curva che simula la fase di crescita o propagazione della curva HRR proposta dal Codice di Prevenzione Incendi al Capitolo M.2 – Scenari di incendio per la progettazione prestazionale e riportata alla Figura 7.2. Le caratteristiche es-senziali della curva di rilascio termico sono riassunte nella Tabella 7.3.

Figura 7.2: Curva di rilascio termico del Codice di Prevenzione Incendi Tabella 7.3: Caratteristiche fondamentali della curva HRR di rilascio termico.

Andamento ^{Velocità caratteristica prevalente di crescita}

dell’incendio ^{𝑡𝛼 2}

Simulazione 4 – Incendio di un mezzo pesante