18.10.13 psa modellazione degli incendi

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Presentation outline
Modellazione
degli incendi
Ing. Marcello Mangione, PhD

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Modellazioni
a zone e di campo

9
• Derivano da modelli di fluidodinamica computazionale sviluppati appositamente
per lo studio dell’incendio, in particolare dei flussi termici a bassa velocità dei gas
di combustione;
• suddividono l’ambiente in zone macroscopiche, in numero dipendente dal livello
di dettaglio desiderato all’interno delle quale sono valutate le grandezze
rappresentative. All’interno di tali zone la temperatura, la densità e la pressione
vengono considerate uniformi ma variabili nel tempo.
MODELLI PER LA RAPPRESENTAZIONE DELL’INCENDIO
Modelli a zone
Modelli di campo
I modelli di campo, implementati in software commerciali di
fluidodinamica computazionale (CFD), costituiscono di gran lunga la
più raffinata possibilità di simulazione di incendio attualmente
disponibile. Un software di modellazione CFD largamente utilizzato è
FDS, distribuito gratuitamente dal NIST.

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Un ruolo determinante nella codifica dell’attività investigativa è
dato dalla Computational Fire Investigation ove i modelli di
calcolo e simulazione hanno lo scopo di semplificare il lavoro del
giudice/investigatore nella ricerca, rispettivamente di
giudizi/prove al fine di ricostruire il nesso eziologico/report.
Risulta fondamentale, in fase investigativa, sovrapporre i
risultati ricavati da FDS-SMW dello scenario modellato con lo
scenario repertato.
I risultati della modellazione strutturale devono essere
confermati non solo dallo scenario d’incendio ma anche da
tutte le altre prove forensi raccolte durante l’investigazione.
Una corretta costruzione del modello richiede
un’accurata ricerca di tutti gli elementi investigativi
rilevanti per la buona riuscita della modellazione.
La modellazione rappresenta un valido supporto di
verifica per lo scenario repertato.
La modellazione, se corretta e concordante con la
scena, rafforza le ipotesi sostenute nella
perizia/consulenza.

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6 550 m 5 050 m
ITALIAN SIDEFRENCH SIDE
STOPPING PLACE 21
11 550 m
20 22
STOPPING PLACE 19
18
STOPPING PLACE 23
300 m 300 m
TRAFFIC LIGHT
BARRIERS FOR CLOSURE
ALTITUDE DIFFERENCE 107 MALTITUDE 1274 m ALTITUDE 1381 m
VENTILATION SYSTEM
FIRE IN THE MONT BLANC TUNNEL
Presentation outlinePresentation outline

12
Modeling Fire Heavy Vehicle

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1
a
Soot yield 0.01
a Visibility
1 Soot yield 0.02
b Visibility
2
2
b
Emergency exitEmergency exit
PARAMETERSOFTHESIMULATION DESCRIPTION SMOKE RESULT
WARNING ALARM 30 '' AFTERTHE
FIRSTSIGNALWITH REDLIGHTS IN
TUNNEL
(opacimetern.4 -10:51 hours)
TheBelgiantruck was stopping at thetrafficlights placedat about 5,800 m.
from theFrenchsideandhewould havecaught fire(amonggarageno.18 and
19).Theother vehicles inthetunnel(at that timeatotal of12)wouldstopat
aredlight,at aconsiderabledistancefrom theBelgiantruck
11:10 Victim no
WARNING ALARM 30 '' AFTERTHE
SECONDALARM
(opacimetern.5 -10:52 hours)
TheBelgiantrucks wouldreachthegaragen.21 but thevehicles that followed
(in themeantimeincreasedfrom 12 to19) would stop at aredlight without
reaching thefirearea
Thefumes would
reach thefirst
vehicles only after 16
'and 40' 'about by
thealarm.
very few
victims
REDTRAFFICLIGHTSYSTEM TO10:55
(Vehicles that follow theBelgian
trucks would beincreasedin the
meantime19 to24)
Thefirst 2 vehicles wouldhavebeen in any caseinvolved in thefire,but not
theother.Thefollowingvehicles wouldstopat thetrafficlights located 700
m.aroundfrom fire.
Wouldhavebeen
wrappedby at 11:01
fumes
approximately,that
is tosay 6 'after the
trafficblock
fewvictims
REALCASE
REDTRAFFICLIGHTSYSTEMTO11:04
37 victims

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ARSON IN A HOTEL
Temperature profile
Smoke propagation profile (20 s, 100 s, 300 s)
Smoke propagation profile

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Pool Fire in an industrial building
without smoke evacuation
with smoke evacuation
hypothesis
Closed
door
hypothesis
Open
door
SYSTEM
SMOKES

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hypothesis
Closed
door
hypothesis
Open
door
SYSTEM
WATER
Modellazione
dell’esodo

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MODELING FIRE INVESTIGATION

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SETTAGGIO PROFILI CON PATHFINDER
Fig. 1: Apertura inferiore a 75 cm Fig. 2: apertura superiore a 90 cm

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Il tempo di evacuazione (RSET), deve risultare notevolmente inferiore al tempo in cui si
sviluppano le condizioni di incompatibilità ambientale:
ASET > RSET
ASET “Available Safe Escape Time”: modelli di incendio e di propagazione
RSET “Required Safe Escape Time”: 𝑹𝑺𝑬𝑻 = 𝜟𝒕 𝒅𝒆𝒕 + 𝜟𝒕 𝒂 + 𝜟𝒕 𝒑𝒓𝒆 + 𝜟𝒕 𝒕𝒓𝒂
Tempo di
rivelazione
Tempo di
allarme
Tempo di
pre-movimento
Tempo di
movimento
RSET
ASET Numero di
morti
RSET
INVESTIGARE SULL’EVACUAZIONE IN EMERGENZA
Soglie di accettabilità

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ARSON INVESTIGATION
Familiarity door right
None familiarity
Familiarity two doors
A
B
C
A
C
B
0
1
2
63 64 65 66 67 68 69 70 71
Numerodiuscitefamiliari
Tempo di evacuazione [sec]
Simulation A
Simulation B
Simulation C
Per ottenere una modifica del
particolato rilasciato dall'incendio,
è stata variata la stringa numero
17 (SOOT_YIELD) del gruppo
&REAC ed è stato inoltre
aumentato il tempo di simulazione
a 1.400 secondi.
OCCORRE SAPER LEGGERE IL
CODICE DI SIMULAZIONE
NELLE DOVUTE STRINGHE
ALLO STESSO MODO DI UN
QUALSIASI CODICE DI
CALCOLO AL FINE DI
VALUTARE LA CORRETTEZZA
DELLA MODELLAZIONE.

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A B
A Soot yield 0.05BSoot yield 0.2
Simulation A
Simulation B
Basic simulation
1
2
HRRPUA 500 kW/m2
HRRPUA 3000 kW/m2
1
2
Only 22 people (of 100)
have been lifted
within 200 seconds
from the left door.

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Tipo 3: agent gregari
un agente gregario non è stato in grado di ottenere un’informazione su come
uscire da un locale dai suoi vicini più prossimi, né ha disponibile una via d’uscita
familiare, allora controlla tutti gli agenti visibili e cerca di trovare l’agente più
vicino che si sta dirigendo verso qualunque altra uscita.
Tipo 2: agent conservativi
questo tipo di agenti si dirigerà verso l’uscita familiare, anche se ve ne sono di più
vicine e che quindi permetterebbero di evacuare più velocemente.
Tipo 1: agent attivi
agenti che osservano l’ambiente per individuare il percorso di uscita più veloce.
Utilizzano tutte le uscite visibili allo stesso modo, indipendentemente se le uscite
siano familiari o meno.
FIRE INVESTIGATION CON VITTIME
TIPOLOGIA DI AGENT
A B
C 100 agenti attivi
100 agenti conservativi
100 agenti gregari
A
B
C
Simulazioni tratte dalla tesi di Laurea
dell’Ing. Linda Caira.
(Relatore Prof. Bontempi, Correlatore Ing. Mangione )

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Al ridursi dall’aspetto razionale aumenta il tempo di evacuazione.
Rispetto al tempo di evacuazione degli agenti attivi, quello necessario agli
agenti gregari è superiore al 50%. Tale differenza mette in luce come la
modellazione del fattore umano sia predominante nell’investigazione forense.
AA
B
C
AIR SPEED (vertical plan, vector display)
hypothesis
Closed door
hypothesis
Open door
BECAUSE THESE
MODELING?
STRUCTURAL FIRE DESIGN
vs
STRUCTURAL FIRE INVESTIGATION

28
CFD analyses using FLACS code

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