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Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria della Sicurezza e della Protezione Civile - LM 26_Ing Marco Lucidi

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Marco Lucidi
Marco Lucidi

Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria della Sicurezza e della Protezione Civile - LM 26

Engineering
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TESI di LAUREA “Demolizione Controllata con Esplosivo” FACOLTA’ di INGEGNERIA CORRELATORE: Dott. Danilo Coppe LAUREANDO: Marco Lucidi Matr. 781044 ANNO ACCADEMICO 2011 - 2012 RELATORE: Ch.mo Prof. Ing. Franco Bontempi I 1 I 2
ESTOTE PARATI…. …..NUNC ET SEMPER LEONES
3 RINGRAZIAMENTI Un ringraziamento al mio relatore, il Prof. Franco Bontempi, che nonostante tutte le difficoltà che ho incontrato lungo questo percorso, ha sempre creduto in me, spronandomi ad andare avanti. Un ringraziamento al correlatore, il Dott. Danilo Coppe, che anche se ci siamo sentiti poco, è stato sufficiente a capire come non rendere scontato il mio lavoro in un campo a lui familiare. E un ringraziamento speciale a mia moglie, che ha scommesso nell’impresa, anche sacrificando il tanto tempo che a lei ho dovuto sottrarre, credendoci fino in fondo, e alla mia mamma che ha sempre investito nei sogni dei figli.
pag.39 pag.40 SCHEMA OBIETTIVI…………………………………………………. I FASE – INTRODUZIONE…………………………………………... ESPLOSIVO……………………………………………………………….......…….. Impiego…………………………………………………...............………….. Deflagranti………………………………………………................……. Detonanti……………………………………….………………………….. Accessori da Mina……………………………......…....………………. DINAMICA ESPLOSIVA…………………………………………………………….. DEMOLIZIONI………………………………………………………………………… Operazione…………………………………………………………………..…. Tecniche di Demolizione Controllata……………………………………… Tecniche di Demolizione Tradizionale……………………………………. DINAMICA dei CROLLI…………………………………………………………….. Calcolo a Rottura……………………………………………………………… Fenomeno Scatenante………………………………………………………… Punti di Forza della Struttura………………………………………………. SIMULAZIONE………………………………………………………………………... DEMOLIZIONI con ESPLOSIVO……………………………………………………. Approccio Sicurezza…………………………………………………………. Azione……………………………………………………………………….. Conoscenza Teorica……………………………………………….. Dinamica del Crollo……………………………………………………… Stato di Fatto……………………………………………………….. Transitorio………………………………………………………….. Dinamica del Crollo……………………………………………….. Tecnica Operativa………………………………………………………… Disposizione Esplosivo…………………………………………….. Collegamenti e Temporizzazione………………………………. Dispositivi atti ad agevolare la dinamica del crollo………... TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.9 pag.9 pag.9 pag.10 pag.10 pag.11 pag.13 pag.15 pag.15 pag.16 pag.19 pag.21 pag.22 pag.23 pag.8 pag.24 pag.25 pag.26 pag.27 pag.28 pag.28 pag.30 pag.31 pag.33 pag.35 pag.37 pag.37 INDICE 4
II FASE – APPLICAZIONE…………………………………………….. CAMPI di APPLICAZIONE nell’USO CIVILE degli ESPLOSIVI………………… Strutture Civili…………………………………………………………………. Emergenza……………………………………………………………………… Strutture Civili – Case History……………………………………………… Strutture che si sviluppano in elevazione…………………………… Monodimensionali…………………………………………………. 1. “Chicago, Illinois – demolizione di una ciminiera in muratura” Tridimensionali…………………………………………………….. 2. “Coral Gables, Florida – demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls” Strutture che si sviluppano in orizzontale………………………….. Monodimensionali………………………………………………….. 3. “Bismarck, North Dakota – demolizione di un ponte in acciaio” Tridimensionali…………………………………………………….. 4. “Charlotte, North Carolina – demolizione di uno stadio coperto” Emergenza – Case History………………………………………………….. Prevenzione………………………………………………………………… Alluvioni “Great Flood of’11 – Mississippi River” Eruzioni Vulcaniche “Eruzione Etna 1983” Frane “Protezione Civile S.S. 18” Incendi “Incendio Boschivo Cagliari – esplosivo antincendio” “Incendio Pozzi di Petrolio – Iraq” Valanga……………………………………………………………… Evento………………………………………………………….. Monitoraggio Fenomeno…………………………………… Allarme e Protezione Civile……………………………….. Intervento con Esplosivo…………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.41 pag.41 pag.42 pag.43 pag.44 pag.45 pag.45 pag.50 pag.56 pag.56 pag.65 pag.70 pag.71 pag.77 pag.77 pag.78 pag.79 pag.84 5
Protezione………………………………………………………………….. Soccorso in Acqua…………………………………………………. Effetti Soccorso in Grotta…………………………………………………. Tecnica Soccorso in Strutture Pericolanti e Pericolose……………….. Tecnica III FASE – ANALISI QUALITATIVA dei RISCHI…………………… RISCHIO STRUTTURALE…………………………………………………………. Pre – demolizione In – demolizione Post – demolizione RISCHIO ESPLOSIVO……………………………………………………………… Pre – demolizione In – demolizione Post – demolizione RISCHI COMUNI…………………………………………………………………… Rischio Vibrazioni Rischio Sovrappressioni Rischio Proiezioni Rischio Polveri………………………………………………………………. Effetti che determinano il rischio…………………………………… Cause che determinano il rischio…………………………………… Prescrizioni a norma di legge……………………………………….. Procedure di sicurezza………………………………………………… RISCHI IMPIEGO ESPLOSIVO…………………………………………………….. Rischio Trasporto Esplosivo………………………………………………. Rischio Stoccaggio Esplosivo……………………………………………… Rischio Uso Esplosivo………………………………………………………. Colpi Mancati………………………………………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.89 pag.90 pag.94 pag.99 pag.101 pag.103 pag.104 pag.105 pag.106 pag.106 pag.107 pag.108 pag.109 pag.110 pag.111 pag.112 pag.114 pag.118 6
RISCHIO DEMOLIZIONI…………………………………………………………… Danni Sottoservizi………………………………………………………….. Crollo Accidentale………………………………………………………….. Comprensione funzionamento statico…………………………….. Comprensione tipologica dei materiali…………………………….. RISCHI ESPLOSIVI nelle EMERGENZE………………………………………….. Lavori in Parete……………………………………………………………… Lavori Subacquei……………………………………………………………. Lavori in Grotta……………………………………………………………... RISCHI METEOROLOGICI………………………………………………………… Vento………………………………………………………………………….. Fulmini………………………………………………………………………… PIANO di DEMOLIZIONE…………………………………………………………. Punti Chiave Stesura………………………………………………………. Valutazione dei Rischi……………………………………………………… Stesura del Piano di Demolizione……………………………………….. Procedure di Comunicazione…………………………………………….. Procedure di Emergenza………………………………………………….. Requisiti delle Imprese…………………………………………………….. PROGETTAZIONE della DEMOLIZIONE………………………………………… SECURITY…………………………………………………………………………… Deposito Esplosivo………………………………………………………….. Trasporto Esplosivo………………………………………………………… RISCHIO INCENDIO e PIANO di EMERGENZA………………………………… IV FASE – ANALISI QUANTITATIVA dei RISCHI………………….. SCHEMA CAUSE/TEMPO/AZIONI………………………………………………… Rischio Esplosivo e Rischio Strutturale………………………………… Progetto delle Demolizioni vs Investigativo – Cause del Fallimento………………………………………………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.120 pag.121 pag.122 pag.123 pag.124 pag.125 pag.126 pag.127 pag.128 pag.129 pag.130 pag.131 pag.132 pag.133 pag.137 pag.138 pag.138 pag.139 pag.139 pag.140 pag.142 pag.143 pag.149 pag.152 pag.157 pag.157 pag.159 pag.160 7
CROLLO ACCIDENTALE TOTALE/PARZIALE – ALBERO degli EVENTI…….. Dopo Apertura Cantierizzazione……………………………………….. Durante Attuazione del Progetto di Demolizione……………………. Dopo Apertura Cantierizzazione: quantità……..……………………. Per Eventi Naturali: quantità…………………………………………….. Durante Attuazione del Progetto di Demolizione: quantità………. Per Incoerenza Progetto/Edificato……………………………………… Per Uso Sbagliato dell’Esplosivo…………………………………………. Per Incoerenza Progetto/Edificato: quantità….……………………… Per Uso Sbagliato dell’Esplosivo: quantità………………………………. EVENT TREE: PreDemolizione, Rischio Demolizione………………… NON CROLLO o CROLLO PARZIALE INATTESO – ALBERO degli EVENTI… Per Colpi Mancati…………………………………………………………… Per Errato Progetto di Demolizione…………………………………….. Per Incoerenza Progetto/Edificato……………………………………… Per Colpi Mancati: quantità……………………………………………… Per Errato Progetto di Demolizione: quantità……………………….. EVENT TREE: PostDemolizione, Rischio Demolizione Esplosivo…… EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Non Conoscenza della Causa, Rischio Demolizione Esplosivo……………………….…………. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Tutte le Cause, Rischio Demolizione Esplosivo…………………………………………….. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Ipotesi Peggiore, Rischio Demolizione Esplosivo…………………………………….……… EVENT TREE: PreDemolizione, Calibrazione del Modello…………… EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Non Conoscenza della Causa, Confronto Comparto Demolizioni………………………………. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Tutte le Cause, Confronto Comparto Demolizioni……………………………………………. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Ipotesi Peggiore, Rischio Demolizione Esplosivo……………………………………………. INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.161 pag.162 pag.162 pag.163 pag.164 pag.167 pag.168 pag.168 pag.169 pag.170 pag.171 pag.173 pag.173 pag.173 pag.174 pag.175 pag.176 pag.177 pag.178 pag.179 pag.180 pag.181 pag.182 pag.183 pag.172 8
CONCLUSIONI…………………………………………………………. GRAFICI e FIGURE……………………………………………………… IMMAGINI……………………………………………………………….. MULTIMEDIALI…………………………………………………………. TESTI…………………………………………………………………….. PUBBLICAZIONI e ARTICOLI…………………………………………. TESI e DISSERTAZIONI……………………………………………….. NORME…………………………………………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.184 pag.186 pag.188 pag.190 pag.191 pag.194 pag.196 pag.197 9
DEMOLIZIONI con ESPLOSIVO DEMOLIZIONI ESPLOSIVI SAFETY TECNOLOGIA DINAMICA dei CROLLI DINAMICA delle ESPLOSIONI TIPOLOGIA SECURITY SAFETY TECNICA DINAMICA delle ESPLOSIONI con ESPLOSIVO USO degli ESPLOSIVI per la DEMOLIZIONE COLLASSO PROGRESSIV O PROIEZIONE DETRITI URTO con il TERRENO VOLUME INGOMBRO MACERIE DIMENSIONAMENTO CARICHE LINEA di TIRODETONATORI P.O.S. P.S.C. CONTROLLATA TRADIZIONALE CONFINATA SEMICONFINATA NON CONFINATA DETONANTI DEFLAGRANTI TRASPORTO INGRESSO non AUTORIZZATO in CANTIERE/CAVA DEPOSITO STABILITA’ dei PENDII SOCCORSO ALPINO SPELEOLOGICO SPEGNIMENT O INCENDI TESI di LAUREA M 1_“Demolizione Controllata con Esplosivo” Corso di Progettazione Strutturale Antincendio Dr.-Ing. Franco Bontempi Ph.D., P.E., Professor of Structural Analysis and Design LAUREA MAGISTRALE in INGEGNERIA della SICUREZZA e della PROTEZIONE CIVILE La Sapienza, University of Rome I 3 10
ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI IMPIEGO 1600 ca: le prime applicazioni civili documentate POLVERE NERA : deflagrante con velocità tra 200 e 600 m/s POLVERE NERA GAS PRODOTTI innesco Miscuglio di polveri di nitrato di potassio, di zolfo e di carbone NITROGLICERINA: detonante con velocità tra 2000 e 8000 m/s NITROGLICERINA GAS PRODOTTI innesco Unione di glicerina, acido nitrico ed acido solforico 1846 : scoperta dal piemontese Ascanio Sobrero Stabilizzazione della Nitroglicerina assorbendola nel cotone collodio 1867 : scoperta da Alfred Nobel DINAMITE DEFLAGRANTI Polvere Nera DETONANTI Gelatine Slurry Pulvirolenti ANFO Emulsioni Una esplosione è un’onda di shock accompagnata da uno sviluppo i gas, con produzione di elevate temperature. Nei detonanti prevale l’energia di shock, nei deflagranti la potenza sviluppata dai gas prodotti. I 4 11
Si distinguono per stabilità, efficacia e versatilità. Caricamento da autopompe direttamente in mina, come per gli ANFO. Alcuni nomi: “Nitram”, “Premex”, “Riomex”. Miscela tra due liquidi immiscibili. Sono presenti due fasi di cui una ossidante e una combustibile…entrambe liquide. La sensibilizzazione avviene attraverso meccanismi fisici. ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE DEFLAGRANTI Polvere Nera DETONANTI Gelatine Slurry Pulvirolenti ANFO Emulsioni Esplosivi gelatinati detonanti, derivanti dalle dinamiti. Ci si abbina la nitrocellulosa, sostanze inerti, additivi minerali e nitrato d’ammonio. Molto usate nelle demolizioni. Utilizzi prevalenti subacquei, non determinano cefalee o nausee nell’operatore. TNT e nitrato d’ammonio in soluzione satura d’acqua, componenti minerali e sensibilizzazione con nitrato di monometilammina...possono contenere sali d’alluminio. Miscele a base di nitrato d’ammonio ad alto titolo d’azoto con aggiunte di TNT (trinitotoluene) e additivi di varia natura anche minerali. Non adatti per subacquei. Ammonium Nitrate Fuel Oil, quindi nitrato d’ammonio con olio combustibile. Il 1° è in “prilled”, ossia piccole sfere cave in grado di alloggiare il 2°. Usato con altri esplosivi come “carica di colonna o carica lineare”, piuttosto di “carica di fondo”. Deflagrante per eccellenza. Detta anche pirica o da sparo, è usato anche per scopi bellici. Classicamente è: 75% nitrato di potassio, 15% carbone di legna e 10% zolfo. Sensibile all’umidità è molto usato nel settore estrattivo per lapidei..serve per “spostare” i blocchi tagliati meccanicamente. Viene usata anche per la produzione della miccia a lenta combustione. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 12
Innesco specifico per esplosivi detonanti. Capsule in alluminio o rame, contenente una carica in grado di innescare il detonante. Si innescano a comando, con impulsi di diversa natura: -Sensibile al calore intenso, abbinato con miccia a lenta. Carica 1^ azotoidrato di piombo (deflag) e 2^ pentrite (deton); -Cambia la sorgente di calore..resistenza elettrica: a) A bassa intensità – 0,75 A b) Ad alta intensità – 25 A Per entrambe: 1. Istantantei 2. Ritardati : sia questi che i seguenti hanno un elemento aggiuntivo tra testina infiammabile e carica 1^… 3. Microritardati : … questo è detto”elemento di ritardo e sfasa l’esplosione rispetto alla fornitura di energia. Le ritardate sfasano dal quarto al mezzo secondo, gli altri tra i 20 e i 30 millisecondi. -Mettono a disposizione fino a 200 ritardi differenti. Usati nello smooth-blasting. Nel bossolo, al posto del ritardo, c’è un microchip. Altamente sicuro. ACCESSORI da MINA Miccia a Lenta Combustione Pirea Micce Detonanti Detonatori -A fuoco -Elettrici -Elettronici -Ad urto -NPED Relais Boosters Esploditori Jupiter ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE Miccia di sicurezza o ordinaria. Trasmette la fiamma per la polvere nera o il detonatore a fuoco. Anima in polvere nera, e strati di filati impregnati di sostanze impermeabilizzanti. Una piega netta ritarda la combustione. Spezzone di miccia a lenta, circa 10cm, che produce un dardo di fuoco con durata 1’. E’ più lenta e si usa per più spezzoni di miccia. Stessa guaina, ma più rigida. Anima detonante, ormai solo pentrite (o RDX). Da considerarsi come un mezzo di trasmissione tra detonatore ed esplosivo, a distanza per una detonazione per simpatia. Risente dell’umidità e della temperatura. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 13
ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE ACCESSORI da MINA Miccia a Lenta Combustione Pirea Micce Detonanti Detonatori -A fuoco -Elettrici -Elettronici -Ad urto -NPED Relais Boosters Esploditori Jupiter -Si basa sulla trasmissione dell’impulso di innesco incanalando una microesplosione in un tubicino di plastica al posto della testina elettrica. Al suo interno l’esplosivo detona a 2000m/s. E’ comunque presente il ritardo. -Not Primary Explosive Charge Detonator… cioè privo di carica primaria. Si sostituisce l’azotoidrato di piombo con un innesco particolare. DDT Deflagration to Detonation Transition tramite diversi tipi di pentrite. Sparisce la sensibilità ad urti e calore. Capsula con doppia apertura che interrompe per 20-50 millisecondi la miccia detonante, determinando uno sfasamento al pari dei microritardi. E’ considerato un detonatore a tutti gli effetti. Cariche da considerarsi come elemento migliorativo nell’innesco, usato per esplosivi poco sensibili: ANFO, pulverulenti, watergel ed emulsioni. Apparati omologati per produrre corrente per un innesco efficace… come previsto per legge. Hanno una manovella di carico o lo starter smontabile, che va montato solo a volata pronta, e fino a quel punto tenuto separato e controllato. Nasce perché è fondamentale, in presenza di detonatori elettrici, fornire energia in corrente continua immediatamente all’istante desiderato. Sistema di rilevamento di campi elettrici e magnetici, di radiofrequenze, emissioni luminose e potenziali spontanei. Analizza con precisione l’entità di tali grandezze, attraverso sensori integrati, con rilevamento 3D dei campi in avvicinamento al sistema. Strumento completamente elettronico, con microprocessore di grande capacità ed alta affidabilità. Progettato per l’uso in condizioni disagevoli ambientali. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 14
DINAMICA ESPLOSIVA I FASE - INTRODUZIONE F 1_Figura 3.2.A-B Pressure-time history e tipica configurazione di test-vessel per polveri combustibili (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) F 2_Figura 3.3 Evoluzione della sovrappressione in esplosioni semiconfinate di aria-gas (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) A – Fase di esplosione confinata B – Fase di rimozione della copertura dello sfogo (vent) C – Fase di sfogo della sovra - pressione (venting) D – Massima superficie di fiamma possibile e deflusso dei gas combusti TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 15
DINAMICA ESPLOSIVA I FASE - INTRODUZIONE SOVRAPPRESSIONE SIDE-ON IN FUNZIONE DELLA DISTANZA PER ESPLOSIVI F 4_Fig. 3.44 Picco di sovrappressione (side-on) in funzione della distanza ridotta per esplosioni di TNT (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) Fornisce l’andamento della sovrappressione e il relativo danno in funzione della distanza ridotta per le esplosioni di trinitrotoluene. ESPLOSIONE CONFINATA F 3_Fig. 3.24 Simulazione Numerica con Codici (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) Evidenzia l’idoneità della eq.ne cubica nel descrivere le esplosioni almeno nella fase iniziale. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 16
DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE OPERAZIONE Tecniche per operare in precisione, con estrema rapidità di esecuzione per contenere i costi. Utensileria al diamante che taglia e fora conglomerati e ferri. Gli strumenti garantiscono: -Assenza di percussioni -Assenza di vibrazioni -Assenza sollevamento polveri -Rumorosità contenuta -Precisione di esecuzione In passato si usavano tecnologie per niente o scarsamente controllate: martello demolitore, sfera metallica, ecc.. Attualmente per edifici e strutture speciali si possono riassumete in: -Demolizione selettiva -Demolizione mediante l’uso di microcariche esplosive Bisogna valutare caso per caso il metodo più idoneo. In almeno due casi, ovvero altezze superiori a 12-15m, o quando è fondamentale la sequenza temporale, il mezzo più sicuro ed efficace e con l’impiego di esplosivo. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 5 I 6 I 7 17
DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE CONTROLLATA AGENTI MECCANICI ESPANSIVI SPACCAROCCIA a SPARO MALTE ESPANSIVE UTENSILERIA al DIAMANTE TRONCATRICI MANUALI SEGHE a BINARIO SEGHE TAGLIAGIUNTI SEGHE a CATENA SEGHE a FILO DIAMANTATO CAROTATRICI IDROSCARIFICA E IDRODEMOLIZIONE Gli spaccaroccia azionati idraulicamente sfruttano il principio del cuneo, creando delle linee di frattura prefissate. Questi divaricano con forze fino a 250t, con centraline fino a n-8 divaricatori con spinte di 2000t. Usati per l’abbattimento secondario su strutture già demolite. Demolitore portatile che usa cartucce calibro 8 o 12. Viene realizzato prima un foro cieco da 40mm e lunghezza variabile, da riempire di acqua. Quindi si esplode all’interno con il demolitore, con pressioni da 100 a 200 MPa. Si può aumentare l’effetto mettendo delle cariche sommerse che esplodono per simpatia. In una serie di fori di dimensioni variabili viene messa della malta espansiva, seguendo delle geometrie studiate. Le malte, cracking agents, sono di: materia inorganica, silicati e additivi in soluzione. Nella presa e indurimento aumentano di volume generando pressioni di 40- 90MN/mq. Sono più o meno fluide, hanno leganti più o meno rapidi, con effetti simili a quelli dell’esplosivo. Le principali tecniche di demolizione impiegano utensili diamantati raffreddati ad acqua. Il diamante industriale ha sostituito il carburo di silicio. E’ possibile scegliere per ogni materiale da tagliare o forare: dimensioni, forme e leghe speciali di cobalto, ferro, bronzo e tungsteno, ecc.. Vengo utilizzati dischi e fili. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 18
DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE CONTROLLATA AGENTI MECCANICI ESPANSIVI SPACCAROCCIA a SPARO MALTE ESPANSIVE UTENSILERIA al DIAMANTE TRONCATRICI MANUALI SEGHE a BINARIO SEGHE TAGLIAGIUNTI SEGHE a CATENA SEGHE a FILO DIAMANTATO CAROTATRICI IDROSCARIFICA E IDRODEMOLIZIONE I frullini o mole, utensili di dimensioni ridotte tra 8 e 15 kg. Fornito di un disco diamantato al widia, con centralina idraulica separata per i modelli più complessi e peso vicino al quintale. I dischi hanno dimensioni di 350mm di dia., per tagli da 250mm. Vengono comunque usati per piccole operazioni. Montato su una rotaia che permette anche tagli in verticale. Monta dischi diamantati con dia. tra 300 e 1800mm, con profondità medie di taglio di 75cm. Utilizzate per praticare tagli di elevata precisione, come apertura vani, rimozione pareti, sezioni su scale e ascensori. Dischi diamantati raffreddati ad acqua o a secco, su supporti a ruote ad avanzamento automatico o manuale, si sezionano strade, solai, giunti strutturali su pavimenti industriali. Dia. variabili tra i 300 e i 1200mm, per profondità fino a 60cm. Il peso della macchina è da 30 a 2000kg, con guida laser per tagli rettilinei di precisione. Macchine di derivazione per taglio di marmi in cava, con catene in widia montate su un sistema di alimentazione e guida, ovvero binari. Il taglio ha larghezza tra 6 e 15mm, con profondità fino a 1m per quella a binario, fino a 3-4m con attrezzatura speciale. La più recente tecnologia per utensili diamantati per demolizioni parziali o totali di manufatti soprattutto in c.a.. Riesce a creare tagli dell’ordine del cm ma con profondità potenzialmente illimitate. Da evitare i “colpi di frusta” del filo a causa di rottura improvvisa, con utilizzo di schermi di legno. Si possono effettuare tagli a strappo e tagli a tuffo. Il filo deve viaggiare a velocità comprese tra 20 e 50 m/s e raffreddato con acqua. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 19
DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE CONTROLLATA AGENTI MECCANICI ESPANSIVI SPACCAROCCIA a SPARO MALTE ESPANSIVE UTENSILERIA al DIAMANTE TRONCATRICI MANUALI SEGHE a BINARIO SEGHE TAGLIAGIUNTI SEGHE a CATENA SEGHE a FILO DIAMANTATO CAROTATRICI IDROSCARIFICA E IDRODEMOLIZIONE Usate per la creazione di fori passanti, che sovrapposti tra loro, predispongono il taglio. Per un taglio di precisione è necessario fissarle con dei tasselli a espansione o ventose a vuoto pneumatico. Questo serve per agevolare il distacco dalle superfici a fine impiego. Fori da dia.100 a 200mm, fino al metro.Servono per le aperture di vani, per l’estrazione di carote per laboratorio. L’acqua raffredda ed elimina le polveri. Nuova tecnica che permette di eliminare: -Rimozione simultanea di cls buono e ammalorato; -Danni alle strutture da vibrazioni generate; -Inglobamento nel cls di cloruri presenti al suo interno; -Eccessivo sviluppo di rumore e polvere. Nasce l’idroscarifica proprio per ridurre tali incovenienti, con asportazione del cls di superficie tramite getti d’acqua ad alta pressione. Le motopompe sviluppano pressioni tra 1200 e 1500 bar, con portate comprese tra 20 e 35l/min, e quindi potenze di 90-110KW. Aumentando le potenze si arriva alle idrodemolizioni, arrivando a 350KW, con 1300bar e 130l/min. L’azione distruttiva dipende dal materiale interessato GARANTISCE: 1) rapidità dei tempi di esecuzione; 2) buona riuscita dell’intervento in assenza di danni strutturali su cui si opera; 3) sicurezza per gli operatori. SVANTAGGI: 1) è necessario disporre di ampi spazi operativi; 2) è richiesta manodopera altamente specializzata;3) l’uso delle lance manuali è limitato dalla possibilità di controllo delle forze di reazione. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 20
DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE TRADIZIONALE Per TRAZIONE o per SPINTA USO di SFERE METALLICHE MARTELLI DEMOLITORI PINZE E CESOIE SELETTIVA FLYING DEMOLITION SYSTEM In disuso, per edifici di modesta altezza, per portare a terra residui di altre tecniche demolitorie. Contro crolli improvvisi si agisce su elementi isolati strutturalmente, mediante azioni lente e progressive. Vietato eseguire trazioni a meno di 1,5 volte l’altezza. Per lo sclazamento al piede usare mezzi di stabilizzazione (opere provvisionali, puntelli, sbatacchiature) da eliminare con funi. Poco usata in Italia, sfrutta la percussione facendo oscillare o precipitare una sfera di acciaio (5-50KN) montata sul braccio di un mezzo meccanico semovente. Fino ai 15m di altezza si sfrutta l’oscillazione, dai 15 ai 30m la caduta da +3-5m. Metodo tradizionale più usato, con martelli ad aria compressa, idraulico o elettopneumatico. L’arco di distacco è assimilabile a un arco di cerchio tangente all’asse di simmetria della punta (modello di Evans)…la rottura avviene per cedimento a trazione del materiale lungo tale superficie. MANUALE: pesi variabili tra 10 e 30kg, con 1000-1500 colpi minuto; MARTELLONI: pesi ed energie sviluppate molto maggiori, e di poco inferiore al migliaio di colpi minuto. Di solito attaccati al braccio di un escavatore. Le vibrazioni posso arrecare danni non visibili dovuti alle vibrazioni sulle strutture. Inoltre emissione di rumore, sollevamento polveri e poca precisione, sono i grandi limiti che rendono la tecnica non controllabile. I nuovi martelloni si stanno sviluppando per far fronte a tali inconvenienti, ma rimane sempre una tecnica con un ottimo rapporto costi/benefici. La Pinza è fornita di 2 robuste ganasce mobili per demolizione primaria (frantumatori se una rimane fissa per demolizione a terra). Molto usata per la separazione dell’acciaio nel c.a. Anche per le cesoie esistono 3 tipi di braccio: 1) braccio munito di monolitico diritto e avambraccio lungo; 2) braccio articolato con tre elementi; 3) braccio principale snodato con cilindri ausiliari e avambraccio lungo. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 21
DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE TRADIZIONALE Per TRAZIONE o per SPINTA USO di SFERE METALLICHE MARTELLI DEMOLITORI PINZE E CESOIE SELETTIVA FLYING DEMOLITION SYSTEM Finalizzato al raccoglimento di frazioni di unico materiale che si prestino al trattamento in appositi impianti di riciclaggio. Quanto è più omogeneo il materiale tanto è più alta la qualità del riciclo. Il patrimonio edilizio “vecchio” si presta poco in quanto non concepito da subito per consentire un agevole disassemblaggio finale. Ci sono 2 diversi momenti per intervenire alla ripartizione: -La separazione all’origine con stoccaggio del materiale in contenitori selettivi, prima della demolizione vera e propria; -La cernita all’interno dei cumuli dei materiali ancora separabili. E’ un sistema innovativo, impiegato in strutture molto alte, sfruttando la potenza di una unità di demolizione indipendente, attaccato al braccio di autogrù semoventi o del tipo a torre. L’adattabilità ne caratterizza l’estrema versatilità rispetto all’area di demolizione e rispetto alle altezze operative, funzione del solo braccio su cui l’attrezzatura è posta. La separazione all’origine richiede l’ausilio di tecniche di decostruzione che vengono indicate con demolizione selettiva. La realtà italiana è la seguente: -Produzione di scarti poco controllata; -Carenza di impianti di trattamento; -Mancanza di incentivi per il recupero in termini di costi delle discariche; -Tasse di smaltimento; -Distanze delle discariche dagli impianti di trattamento; -Assenza di una regolamentazione che preveda la cernita in cantiere; -Riciclaggio obbligatorio di alcune frazioni, p.es. la frazione minerale, e inserimento nel Capitolato d’Appalto; -Assenza di strumenti di controllo, quali i permessi di demolizione. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 22
DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE Logica prestazionale: Si definisce fallimento strutturale un’inaccettabile differenza tra prestazione attesa e realizzata. Dissesti Strutturali / Crolli Analisi dei fallimenti strutturali Individuazione delle cause e delle responsabilità Ottimizzazione della progettazione futura È necessario che lo studio dei dissesti strutturali e dei crolli sia supportato da un approccio di tipo metodologico. LA MASSIMA AMPLIFICAZIONE DEL DISSESTO E’ IL CROLLO Necessità di verificare la sicurezza al crollo della struttura nelle nuove condizioni di equilibrio Calcolo a rottura TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 8 I 9 23
DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE CALCOLO A ROTTURA Ipotesi: • Materiale elastico perfettamente plastico; • Ipotesi di piccoli spostamenti (teoria del primo ordine); • Modello a plasticità concentrata (cerniera plastica). Il calcolo a rottura consente la determinazione del moltiplicatore dei carchi di collasso s e l’individuazione del meccanismo di rottura TIPOLOGIE di COLLASSO per PLASTICIZZAZIONE del MATERIALE Carichi statici Carichi variabili Collasso statico Collasso incrementale Collasso per plasticizzazione alternata(Collasso istantaneo per la formazione di un meccanismo) (Collasso per la formazione di un meccanismo differito nel tempo) (Collasso localizzato per fatica plastica) TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 10 24
DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE PUNTI di FORZA della STRUTTURA POSSIBILITA’ di PERCORSI di CARICHI ALTERNATIVI ELEVATA RESISTENZA LOCALE Travature continue con luci piccole Staffature molto fitte nei pilastri Continuità delle armature inferiori nei nodi Orizzontamenti ed elementi verticali progettati per un carico molto superiore a quello di esercizioElevato grado di iperstaticità Efficienza dei collegamenti Possibilità di sviluppare grosse deformazioni plastiche Possibilità di sopportare il carico trasmesso dagli elementi danneggiati e amplificato dall’effetto dinamico TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 11 25
DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE FENOMENO SCATENANTE Danneggiamento qualsiasi IMPREVEDIBILITA’ dell’AZIONE di CALCOLO NON è POSSIBILE ASSICURARE la STRUTTURA RISPETTO ad un PRECISO EVENTO La PROGETTAZIONE DEVE GARANTIRE una RISPOSTA ELASTICA in CONDIZIONI di SERVIZIO e l’ATTINGIMENTO di RISERVE ANELASTICHE in CONDIZIONI STRAORDINARIE APPROCCI PROGETTUALI VOLTI alla MITIGAZIONE del COLLASSO PROGRESSIVO Alternate load path (percorsi di carico alternativi) Incrementare la resistenza locale Migliorare le connessioni tra gli elementi Aumentare il grado di iperstaticità e garantire un’adeguata capacità di ridistribuzione delle sollecitazioni Sovradimension amento degli elementi critici Eliminazione del meccanismo di rottura fragile della connessione, garantendo il totale ripristino della resistenza TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 26
SIMULAZIONE I FASE - INTRODUZIONE M 2_http://antiblastsystems.com/AntiBlastSystems-02-EngineeringServices.htm M 3_Rio Hospital Comparison…http://www.demolitionanalysis.com/ Modellazione dell’Azione Modellazione del Crollo TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 27
DEMOLIZIONI Con ESPLOSIVO TRADIZIONALI Comuni a tutte le demolizioni ci sono le seguenti problematiche inerenti la sicurezza: SAFETY: 1. Vibrazioni 2. Proiezione di Detriti 3. Polveri 4. Crolli Anticipati 5. Operatori in Cantiere..nelle normali mansioni che li interessano SECURITY: 1. Ingressi ai Non Addetti (per scopi di furto e/o manomissione --- solo per gli esplosivi --- 2. Trasporto fino al Cantiere 3, Controllo all’Ingresso in Cantiere 4. Stoccaggio in Cantiere PROTEZIONE CIVILE: 1.Microcariche Soccorso Speleo; 2.Microcariche Recupero persone all’interno di Strutture; 3. Soppressione Incendi in Pozzi di Estrazione Petrolio; 4. Creazione Controllata di Valanghe e Slavine; 5. Stabilità dei Pendii. I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 28
AZIONE: Conoscenza teorica DINAMICA del CROLLO: Stato di fatto Transitorio Dinamica del Crollo TECNICA OPERATIVA: Disposizione esplosivo Collegamenti e temporizzazione Dispositivi atti ad agevolare la dinamica del crollo (funi di acciaio, contrappesi, ecc..) Modellazione dell’azione Reperimento Informazioni Modellazione Work in Progress, Modellazione Dopo l’Esplosione, Simulazione Su Elementi Strutturali, Confinamento o non Scelta dei Tempi e Calcolo Progressione Scelta delle Forze che agevolano il Crollo Rischi correlati che vincolano la scelta Analisi di Rischio, fase preliminare Analisi di Rischio, fase transitoria Analisi di Rischio, fase esecutiva Maneggio esplosivo, sorgenti d’innesco Potenziali inesplosi Ostacoli nell’area di Cantiere + Dispositivi per attutire la caduta Dispositivi contro la proiezione dei detriti Dispositivi contro l’innalzamento delle polveri Approccio STRUTTURALE Approccio SICUREZZA I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 29
AZIONE Conoscenza teorica  Rischi correlati che vincolano la scelta Già in fase di definizione dell’azione bisogna, conoscendo il comportamento e la potenza detonante dell’esplosivo impiegato, fare delle valutazioni sulla sicurezza, analizzando se il contesto in cui si opera permette quel tipo di scelta di intervento con quel tipo di esplosivo. Già la fase di modellazione dell’azione può consentire la valutazione dell’impatto dell’onda sonora nelle vicinanze dell’intervento di demolizione, sapendo così, con l’utilizzo delle leggi dell’acustica, come si può propagare il suono e se rientra nei limiti tollerabili in riferimento sia al contesto urbano per la natura dello stesso e per l’orario in cui tale intervento viene messo in atto. Inoltre la natura impulsiva dell’esplosione determina anche delle vibrazioni anch’esse influenzabili la scelta. Queste considerazioni possono vincolare sia la scelta dell’esplosivo, sia la scelta del metodo di demolizione. I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 30
Nell’affrontare una demolizione è necessario valutare caso per caso quale sia il metodo più idoneo anche se in almeno due casi, precisamente quando ci si trova ad dover affrontare altezze superiori ai 12-15m e quando si presenta l’esigenza di procedere con l’attacco distruttivo raggiungendo i vari punti secondo una precisa sequenza temporale, il mezzo più sicuro e efficace risulta quello legato all’impiego di cariche esplosive nonostante il dispiegarsi di numerosi effetti collaterali, quali la propagazione di vibrazioni meccaniche attraverso il suolo, la formazione di nuvole di polvere e l’assordante rumore generato dallo scoppio e dal crollo delle rovine, effetti che comunque possono essere in parte attutiti.. I FASE - INTRODUZIONE AZIONE Conoscenza teorica  Rischi correlati che vincolano la scelta TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI ANGOLO dello STRUTTURISTA: Dinamica delle esplosioni VI – Parametri dinamici del fronte d’onda I 12 31
Structural hazards Identifying structural hazards Identification of structural form and features Structural condition Stability sensitive structures and elements Structural forces which may cause instability Assessment of conmdition Examination of structural condition General ConcreteSteel and iron workTimberMasonry F 5_Figura 5.1 Diagramma di flusso per la verifica di sicurezza strutturale (adattato da HSE Department – UK) Occorre osservare che la demolizione non necessariamente mira ad eliminare completamente una struttura ma può essere limitata ad una porzione di essa e pertanto non deve essere fonte di conseguenze sproporzionate rispetto agli obiettivi … I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI DINAMICA del CROLLO 32
Bisogna avere ben chiaro per quale motivo si interviene con una demolizione. Già nella fase preliminare ci potrebbero essere dei rischi connessi a problematiche di stabilità della struttura. Lo stato di fatto deve quindi essere analizzato nel dettaglio per determinare con esattezza che tipo di rischio si corre già nel semplice sopralluogo propedeutico allo sviluppo del piano di demolizione dell’opera. Già in questa fase, proprio per garantire la sicurezza agli operatori in cantiere prima dell’inizio dei lavori inerenti il piano di demolizione, è possibile prevedere degli interventi mirati di consolidamento che non avranno come obiettivo la completa agibilità dello stabile, ma il minimo livello di sicurezza per il lavoro in cantiere. L’obiettivo di tale operazione è ovviamente sempre la demolizione per cui non si dovrà pensare a interventi di lunga durata. La modellazione strutturale dello stato di fatto agevolerà la identificazione dei punti a maggior rischio di crollo involontario e quindi lo studio dell’intervento strutturale provvisorio più consono. Questa nuova configurazione strutturale dovrà essere il dato di input per lo sviluppo del piano di demolizione con l’esplosivo. Quindi la struttura verrà di nuovo modellata considerando questa nuova situazione statica. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI Stato di Fatto  Analisi di Rischio. Fase Preliminare 33
Come vedremo anche nelle altre fasi della dinamica del crollo, visto che il progetto di demolizione ha bisogno di settimane per concludersi, bisogna valutare in questo tipo di intervento strutturale, la possibilità del manifestarsi di eventi eccezionali che hanno una loro probabilità di presentarsi durante questo lasso di tempo. In funzione di questo bisogna considerare il rischio connesso in una configurazione strutturale provvisoria come questa nostra preliminare. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO PAPERBLOG: Terremoto in Emilia 2012 – Municipio di Sant’Agostino pericolante e prossimo al crollo TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI Stato di Fatto  Analisi di Rischio. Fase Preliminare I 13 34
Molto più pericolosa rispetto alla precedente è la condizione del work in progress, in quanto durante la preparazione della struttura per la messa in pratica del piano di demolizione, ci si trova a lavorare su strutture di fatto già oggetto di intervento di consolidamento provvisorio (vedi fase precedente) e che vengono degradate nella loro continuità strutturale per agevolare il lavoro che farà l’esplosivo. Anche in questa fase, bisogna garantire la sicurezza agli operatori in cantiere durante tutto il transitorio prima dell’esplosione vera e propria, ancora per garantire il minimo livello di sicurezza per il lavoro in cantiere. L’obiettivo di tale operazione è ovviamente sempre la demolizione per cui non si dovrà pensare a interventi di lunga durata. La modellazione strutturale dovrà essere aggiornata work in progress, in modo di avere un monitoraggio costante del modello della struttura, che non sia solo frutto dello studio teorico iniziale, ma che si sviluppi con la reale situazione di cantiere in modo da poter studiare eventualmente dei possibili scenari pericolosi. Soprattutto in questa fase si dovranno trovare i giusti compromessi tra robustezza provvisoria della struttura che deve garantire la sicurezza degli operatori e il sicuro abbattimento della struttura al momento dell’esplosione, che in questo caso è l’operazione immediatamente successiva. DINAMICA del CROLLO Transitorio  Analisi di Rischio. Fase Transitoria I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 35
Come già detto, visto che il progetto di demolizione ha bisogno di settimane per concludersi, bisogna valutare in questo tipo di intervento strutturale, la possibilità del manifestarsi di eventi eccezionali che hanno una loro probabilità di verificarsi durante questo lasso di tempo. In funzione di questo bisogna considerare il rischio connesso in una configurazione strutturale provvisoria come questa nostra preliminare. Questa nuova situazione sarà molto più rischiosa rispetto alla precedente. Non bisogna infatti dimenticarsi che questo tipo di demolizione viene impiegato per i tempi ridotti di esecuzione nonostante più costosa, rispetto ai metodi tradizionali con gli appositi macchinari, che si traducono in un tempo inferiore di esposizione al rischio connesso ad un’attività come quella di demolizione, e per l’altissimo rischio connesso all’esposizione degli operatori quando la demolizione interessa strutture molto alte e ponti. Queste sono anche le strutture di solito molto più vulnerabili all’azione del vento e del sisma. C’è ovviamente da fare delle stime sul rischio connesso a tale situazione, per la durata dell’esposizione e durante lo sviluppo nel tempo delle varie configurazioni strutturali rappresentate dalla modellazione work in progress. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO Transitorio  Analisi di Rischio. Fase Transitoria TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 36
Dinamica del Crollo  Analisi di Rischio. Fase Esecutiva A crollo avvenuto si potrebbe avere il problema legato o al non completo crollo della struttura oggetto dell’intervento di demolizione, nel qual caso si dovrà intervenire di nuovo sulla struttura ma in condizioni molto più rischiose di prima, oppure un crollo non conforme alle aspettative così come studiate nella modellazione e nella previsione dell’andamento del crollo. Il livello di rischio in questi casi è molto alto, soprattutto nel primo in cui ci troviamo davanti ad una struttura parzialmente demolita e a volte in condizioni di estrema instabilità. Oltre al fatto che bisognerà indagare sul perché non è crollata completamente, se per questioni di cattiva progettazione della demolizione, o se per problemi di cariche inesplose, o se per malfunzionamento della linea di tiro (per esempio malfunzionamento dei detonatori, dell’impianto elettrico o delle micce, ecc…). Il primo problema è proprio in riferimento all’indagine che prevede un sopralluogo da parte del progettista per capire la causa del fallimento della demolizione. Già in questo momento il rischio va quantificato ma è molto alto. Da quel momento in poi deve ripartire tutta la procedura di analisi del rischio nelle varie fasi, partendo proprio da eventuali consolidamenti da mettere in atto per lasciare operare gli addetti al sopralluogo. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 37
Nell’analisi del rischio questa volta, vista anche la maggiore instabilità della struttura in questa configurazione, e il pochissimo tempo che passa tra sopralluogo, nuovo progetto e sua realizzazione, si avrà un tempo transitorio nel work in progress veramente ridotto. Anche per un crollo che non ha seguito la cinematica di caduta prevista, si dovrà capire le motivazioni, che possono essere legate ad un errore umano di caricamento dell’esplosivo, ma anche da problemi legati al materiale esplosivo o alla temporizzazione della sequenza d’esplosione. Addirittura ci potrebbero essere degli inesplosi che comporterebbero anch’essi alti rischi nella fase successiva di caricamento e allontanamento delle macerie dal sito interessato dalla demolizione. Per capire come mai sono avvenuti determinati fallimenti, avendo a disposizione tutta la modellazione della struttura e dell’azione fino a questo momento elaborata, è possibile procedere alla simulazione comparando quello che ci si sarebbe dovuto attendere, con quello che è successo realmente, e quindi procedere con delle ipotesi confortate dall’analisi scientifica. I FASE - INTRODUZIONE Dinamica del Crollo  Analisi di Rischio. Fase Esecutiva DINAMICA del CROLLO TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 38
La sicurezza in questa fase riguarda la delicatezza con cui va trattato l’esplosivo durante la sua manipolazione, ad esempio dovendo dimensionare la carica quando questa non viene utilizzata così come dosata dalla fabbrica, perché servono delle cariche inferiori nel piano di demolizione. Quindi vanno tagliate le cariche di confezione per ottenere il quantitativo necessario all’uso. Nello stesso tempo, si verifica che in cantiere ci possano essere delle fiamme libere, o legate all’imperizia degli operai che potrebbero fumare nonostante il divieto, oppure per l’uso di fiamme libere per le normali lavorazioni che riguardano, per esempio, il taglio di armature o di profili in acciaio con fiamma ossidrica in quanto previsto nel piano di demolizione. In questo caso è bene pianificare tutte le attività in modo che si verifichino interferenze di questo tipo solo se strettamente necessarie, e nel limite del possibile evitandole il più possibile. In realtà, senza fonti di innesco nel luogo in cui si maneggia l’esplosivo, è molto difficile che il materiali normalmente usati come cariche esplosive, siano così suscettibili ad innesco spontaneo. Solitamente il personale che maneggia tale materiale, dovrebbe avere un abilitazione ottenuta a seguito di un corso tecnico, che dovrebbe limitare di molto il rischio di cui sopra. E’ comunque un potenziale pericolo che andrebbe quantificato. Disposizione Esplosivo  Maneggio esplosivo, sorgenti d’innesco TECNICA OPERATIVA I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 39
I FASE - INTRODUZIONE RICORDA CHE CON GLI ESPLOSIVI SI PUO’ SBAGLIARE, MA E’ DIFFICILE RIPETERE L’ERRORE PIU’ DI UNA VOLTA. Disposizione Esplosivo  Maneggio esplosivo, sorgenti d’innesco TECNICA OPERATIVA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 40
Verificare la corretta esecuzione di tutti i collegamenti e i ritardi previsti dal Piano di Tiro, permette proprio di evitare questo tipo di rischio. Infatti c’è il rischio che se parte dei collegamenti non è fatto a regola d’arte, tutta la linea di tiro, una volta innescato tutto il piano di tiro, non detona. In questa maniera la demolizione non segue l’andamento studiato e si potrebbero avere dei problemi del tipo già analizzato nella Dinamica del Crollo. Stessa cosa per una non corretta temporizzazione, che è legata anche alla tecnica di detonazione scelta. Se si utilizzano solo micce detonanti, si potrebbe commettere un errore nella scelta delle velocità e lunghezze delle micce, che creerebbero ritardi o anticipazioni rispetto a quanto atteso dal progetto. Se si tratta di un piano di tiro che si avvale di detonatori elettrici, si potrebbero realizzare dei ritardi elettrici non corretti in quanto impostati male nel software di gestione dei detonatori. La verifica che tutti i collegamenti siano stati realizzati è possibile nel primo caso controllandolo visivamente giunzione per giunzione, nel secondo caso verificando con uno strumento di misurazione elettrico che chiude il circuito, se si realizza realmente la chiusura del circuito. Nella stessa maniera è possibile verificare se sono stati selezionati bene i ritardi come previsto da progetto. Il tutto si basa sulla garanzia del materiale messo in opera e quindi è fondamentale il controllo prima dell’utilizzo, in modo che su ogni prodotto siano garantite le specifiche tecniche. Collegamenti e Temporizzazione  Potenziali inesplosi I FASE - INTRODUZIONE TECNICA OPERATIVA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 41
Dispositivi atti ad agevolare la dinamica del crollo  Ostacoli nell’area di cantiere Molto spesso nel piano di demolizione con gli esplosivi, ci si avvale di dispositivi a perdere utilizzati per facilitare la dinamica del crollo, magari agevolando dei ribaltamenti o dei cedimenti preferenziali. E’ quello che succede quando vengono posizionati dei cavi in acciaio che durante l’esplosione possono fungere da tiranti in una direzione preferenziale, oppure dei contrappesi che assicurino il ribaltamento quando c’è il rischio che la struttura da demolire è molto vicino ad un’altra e lo scalzamento al piede durante la caduta potrebbe arrecare danni proprio all’edificio in adiacenza. E’ importante considerare tali interventi, sicuramente importanti ai fini della demolizione con esplosivo, un ostacolo nelle normali operazioni di lavoro nell’esecuzione del piano di demolizione, perché ostacolano il normale movimento di mezzi e persone nell’area di cantiere. Per questo si potrebbe intervenire con una adeguata segnalazione del rischio, oppure non permettendo l’ingresso in quelle aree. Bisogna sicuramente fare uno studio approfondito sulle interferenze nelle lavorazioni. I FASE - INTRODUZIONE TECNICA OPERATIVA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 42
II FASE - APPLICAZIONE CAMPI di APPLICAZIONE nell’USO CIVILE degli ESPLOSIVI STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE EMERGENZA PROGETTO Per quanto siano complesse le strutture su cui si interviene, è possibile sviluppare in progetto di demolizione che preveda il vincolo tempo solo per problemi di carattere economico. Obiettivo : che le strutture crollino come da progetto, senza effetti collaterali URGENZA Per quanto ci piacerebbe intervenire mettendo in campo tutte le conoscenze teorico-ingegneristiche, NON è possibile sviluppare un progetto dettagliato di demolizione in quanto il vincolo tempo è legato a problemi anche di rischio di morte. Obiettivo : messa in sicurezza nel minor tempo possibile, senza effetti collaterali TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 43
II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale verticale. Rappresentazione strutturale di tipo a mensola (ciminiere, tralicci, ecc..) 3 D : Direzione predominante sempre in altezza, ma ci sono complicazioni strutturali (vani scale e/o ascensori, lame di irrigidimento, solai con particolari caratteristiche strutturali, ecc..)..grattacieli! 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale orizzontale. Un esempio classico è il ponte 3 D : Direzione predominante sempre una delle orizzontali, ma ci sono complicazioni strutturali (strutture irrigidenti controvento, tecnologie avanzate per garantire grandi luci, ecc..)..capannoni industriali! INTRO: Demolizione Strutture Civili TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 14 44
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA PREVENZIONE Uso dell’esplosivo ad evento in corso. Obiettivo : limitare i soccorsi PROTEZIONE Uso dell’esplosivo ad evento concluso. Obiettivo : evitare i danni •Distruzione di blocchi di roccia pericolanti •Modellazione dei Versanti FRANE •Distaccamento di masse di neve e ghiaccio pericolanti in località sciistiche VALANGHE e SLAVINE •Demolizione di argini e di manufatti parzialmente crollati •Liberazione di alvei sbarrati e di strade ALLUVIONI •Spegnimento di pozzi petroliferi •Spegnimento incendi boschivi INCENDI •Modellazione del tragitto lavico ERUZIONI VULCANICHE Recuperi in ambienti ostili con persone imprigionate in GROTTA Recuperi in ambienti ostili con persone imprigionate in ACQUA Recuperi in ambienti ostili con persone imprigionate in STRUTTURE PERICOLANTI e PERICOLOSE SOCCORSO Eventi naturali e non, che possono generare potenziali pericoli per la vita umana, di solito legati o a errore umano nella valutazione del rischio o per la sua eccezionalità (tempistica in riferimento ai tempi di sviluppo dell’evento) Situazioni in cui sono coinvolte delle persone che rischiano la vita. La preoccupazione è in riferimento alla salvaguardia della vita delle persone che sono state soggette all’evento dannoso. Vanno stabilizzate le funzioni vitali e portate nei presidi ospedalieri (tempistica in riferimento ai tempi di sopravvivenza umana) SAF CNVVF: in azione in un recupero TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 15 45
II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 1 D : 1- Ciminiere in Illinois (tecnologia costruttiva c.a. e muratura) 3 D : 2 - Edificio Storico in Florida (tecnologia costruttiva mista acciaio/cls) 1 D : 3 - Ponte in North Dakota (tecnologia costruttiva acciaio) 3 D : 4 - Stadio coperto in North Carolina (tecnologia costruttiva acciaio/cls) CASE HISTORY TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 46
II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale verticale. Rappresentazione strutturale di tipo a mensola (ciminiere, tralicci, ecc..) 1- Ciminiera ( tecnologia costruttiva muratura ) Episode 11 : Chicago, Illinois The Detonators particolarità : nella 1^ la precisione della demolizione vista il rischio di caduta su strutture vicine, la 2^ demolizione cade molto vicino alle costruzioni limitrofe, creando dei danni Pietrafitta (PG) – Enel - SIAG Una ciminiera di 145 metri di altezza con una base di 16 metri è stata abbattuta dalla Siag nella centrale ENEL di Pietrafitta (PG). Un primato volumetrico e notevoli difficoltà ambientali data la presenza di strutture da salvaguardare tutto intorno. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 16 I 17 I 18 I 19 47
II FASE - APPLICAZIONE 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura LOCATION La ciminiera sorge in un paese che si chiama Villa Park nella periferia di Chicago. E’ stata costruita, insieme a tutto il complesso industriale dell’epoca, nel 1925 ed è composta di 150.000 mattoni di laterizio refrattario. Attualmente si trova al centro di una zona residenziale formata da appartamenti. Venne lasciata la sola ciminiera come se fosse un monumento storico. Si decise l’abbattimento per problemi di instabilità e per la sicurezza delle abitazioni vicine. La ciminiera si trova al centro di una piazza totalmente circondata da edifici. Il progettista ammette di non aver mai demolito ciminiere in muratura. M 4_LOCATION: Chicago, Illinois M 5_PROGETTO: Chicago, Illinois TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 48
II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Progettista : John Koehler Il progetto prevede una esplosione che privi dell’appoggio la ciminiera, in modo che questa possa collassare su se stessa. Dando uno scarto di un secondo tra l’esplosione sul semicilindro che affaccia sugli appartamenti più vicini e il semicilindro della parte opposta, si è ipotizzato di riuscire a dare lo spunto affinché la ciminiera potesse crollare distanziandosi almeno dall’edificio più vicino. L’esplosione a tutta altezza prevede la privazione della parte alla base della ciminiera di circa 5 m di altezza. Per verificare l’implosione, si è provveduto alla simulazione con il calcolatore. La griglia dei fori per l’esplosivo è a maglia sfalsata con intervalli tra righe e colonne di circa 40-50 cm. E’ stato realizzato anche un esperimento all’University of Science and Technology of Missouri-Esperimental Mine-Mining and Engineering, con il Dr.Braden Lusk (University of Kentucky) e il Prof. Paul Worsey (Missouri Univ. of Science and Technology). Viene realizzato un modello di tubo in mattoni e malta, e per simulare l’esplosione della base della ciminiera, lasciando che la restante parte vada in caduta libera, si è pensato di riempire il modello con dell’acqua fino ad una determinata altezza, e quindi far esplodere una carica immersa. 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 49
II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO L’esplosione si trasmetterà a tutta altezza nel livello d’acqua presente all’interno, realizzando delle pressioni a raggiera che si trasmetteranno su tutto il cilindro d’acqua. Ad esplosione avvenuta il modello della ciminiera si frantuma quasi totalmente, anche se apparentemente la dinamica di crollo sembra quella sperata. ESECUZIONE Durante la caduta verso terra, la parte che rimane dopo l’esplosione si spezza a metà, con lo spezzone che tocca terra per primo che mantiene uno spunto in direzione opposta alla caduta prevista. La demolizione non và come da progetto e parte del moncone che tocca terra per primo, crolla su un palazzo. Il pezzo alto, proseguendo la sua caduta verticale, sposta il pezzo al di sotto verso l’edificio. Si rompono solo gli ingressi ai garage al piano terra, mentre il resto è salvo. 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura M 6_ESECUZIONE: Chicago, Illinois TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 50
II FASE - APPLICAZIONE COMMENTI Il comportamento di una struttura in muratura non penso che sia stato caratterizzato bene né in fase di modellazione con il calcolatore, né tantomeno quando si è proceduto all’esperimento all’università. Non posso sapere che tipo di modellazione è stata fatta con il calcolatore, ma osservando il modello in muratura, sembra evidente che non era in grado di simulare una struttura molto snella in caduta libera, quale quella che sarebbe rimasta una volta fatta cadere da circa 5 metri su se stessa. Nell’esperimento è mancata totalmente la dinamica di caduta della parte superiore, infatti il modello è esploso completamente, e le poche file di mattoni che rimangono hanno addirittura un movimento verso l’alto prima di cadere a terra. Altra mancanza è stata nel ritardo dell’esplosione, che nella realtà era previsto per evitare il crollo sull’edificio più vicino. Questa asimmetria di scoppio potrebbe aver innescato lo spezzamento della parte in caduta. L’esplosione in laboratorio è stata invece omogenea e contemporanea. Forse una modellazione in scala, sia degli elementi geometrici, che delle cariche, avrebbe potuto portare in luce un problema quale quello che si è verificato nella realtà. Interessante come studio di comportamento delle strutture in murature on caduta libera..anche se, dall’analisi di altre demolizioni di strutture analoghe, si vede la propensione allo spezzamento in due tronconi! 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 51
II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE 3 D : Direzione predominante sempre in altezza, ma ci sono complicazioni strutturali (vani scale e/o ascensori, lame di irrigidimento, solai con particolari caratteristiche strutturali, ecc..)..grattacieli! 2 - Edificio Storico ( tecnologia costruttiva mista acciaio/cls ) Episode 2 : Coral Gables, Florida The Detonators particolarità : nella 1^ ci sono delle considerazioni di tipo atmosferico e struttura molto particolare, la 2^ riporta un errore di calcolo per cui bisogna rintervenire in situazione molto rischiosa Genova (GE) - Caserma Vigili del Fuoco - SIAG È stato definito il lavoro “simbolo” delle Colombiane. La demolizione dell’Ex Caserma dei Vigili del Fuoco di Genova, già Ex Albergo dei Migranti. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 20 I 22 I 21 I 23 I 24 52
II FASE - APPLICAZIONE 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls LOCATION La costruzione ha il seguente nome: “Torre Ponce de Leon”. E’ alto 139,33 piedi ed ha un peso complessivo di 3500 t, di cui 1000 t di cls e 2500 t di acciaio. Infatti si tratta di una struttura mista acciaio/cls, che alloggiava degli uffici e realizzata nel 1969. Ci troviamo in Coral Gables, Miami, Florida. Si procede alla demolizione in quanto è finita la sua vita utile. La struttura è molto complessa, è a sviluppo verticale e risulta essere la costruzione che all’epoca della sua costruzione era la più alta, composta da 14 piani, con solai in profili di acciaio e lamiera con soletta collaborante, pilastri, scala antincendio esterna e controventature in acciaio, corpo ascensore centrale e lama porta scala antincendio in c.a.. M 7_LOCATION: Coral Gables, Florida M 8_PROGETTO: Coral Gables, Florida TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 53
II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Progettista: Jim Redyke Normalmente le strutture in acciaio si fanno cadere per sbandamento, mentre quelle in c.a. si fanno implodere. Nella simulazione numerica si evidenzia la difficoltà di avere una struttura in c.a. che irrigidisce come il vano ascensore centrale. Il progettista ammette che è la prima volta in 35 anni di attività che gli capita una struttura mista fatta in questa maniera. La prima parte della demolizione si concentrerà sull’acciaio, in cui si partirà dai pilastri in acciaio, con una sequenza di microritardi che procedono dal basso verso l’alto a cuneo, con vertice sul vano ascensore, che si propaga all’interno della struttura passando simmetricamente lungo i lati del vano ascensore. Questo dovrebbe imprimere lo spunto al nucleo centrale in c.a. per la direzione di caduta. Vengono liberate dal cls tutte le colonne del primo livello che erano state rese circolari inglobando i profili in acciaio. Questo livello sembra essere quello di un parcheggio, forse la scelta era per renderlo passivamente antincendio. Il corpo centrale viene abbattuto come se fosse una ciminiera e per questo rimarrà una sola parete in c.a. sul lato opposto a quello di caduta per i primi n.2 piani. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 54
II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Per garantire la stabilità si demoliscono con mezzi meccanici i n.3 setti in modo che si vengano a creare dei pilastri in c.a. Vista la vicinanza di altre strutture e della strada, si deve ridurre al massimo la proiezione dei detriti. Il progettista ammette di aver paura che la struttura in acciaio non solo non dia lo spunto per portarsi dietro il corpo centrale in c.a., ma anzi che lo fermi. Di questo vengono presentata molte simulazioni numeriche. Viene anche fatta un esperimento all’University of Science and Technology of Missouri-Esperimental Mine-Mining and Engineering, con il Dr.Braden Lusk (University of Kentucky) e il Prof. Paul Worsey (Missouri Univ. of Science and Technology), in cui viene fatto un modello notevolmente approssimato con uno scaffale in acciaio caricato con dei massi al di sopra; poi a parte viene demolita una colonna in c.a. Per il primo la caduta è come previsto, per il secondo cade, ma non nella direzione scelta, causa la torsione creata dalle barre di armatura. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 55
II FASE - APPLICAZIONE ESECUZIONE Durante la caduta sembra che la struttura in acciaio abbracci quella in c.a. che rimane in piedi pericolosamente sbilanciata in avanti. Vengono effettuati dei lavori di indebolimento direttamente sotto il lato inclinato di caduta. In laboratorio, all’università si procede alla simulazione della caduta da indurre nella nuova configurazione instabile, per capire se minando i soli pilastri frontali è possibile avere il crollo della restante parte. Nella preparazione della struttura da abbattere, si procede addirittura all’indebolimento del setto del vano ascensore nel lato di caduta, dentro la struttura, aprendo n.2 grandi vani e altri due lungo i fianchi a forma triangolare. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls M 9_ESECUZIONE: Coral Gables, Florida M 10_COMMENTI: Coral Gables, Florida TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 56
II FASE - APPLICAZIONE COMMENTI La sequenza dal basso verso l’alto del cuneo frontale nella sequenza di esplosione, che doveva aprire il corridoio per la caduta della struttura in cemento armato, penso che sia stata la scelta sbagliata. O si doveva ritardare l’esplosione nella parte in c.a. dopo che la parte di struttura in acciaio stava esplodendo lungo i lati del vano ascensore, oppure il cuneo centrale si doveva aprire contemporaneamente a tutta altezza. Il rischio poteva, o forse è stato, che esplodendo prima in basso, tutta la struttura in acciaio in alto, cambiando la distribuzione dei carichi, ha sorretto la parte alta del c.a. prima che la detonazione nella struttura in acciaio passasse lungo ambo le parti laterali del vano in c.a. Viene sicuramente messa in luce la difficoltà di interpretazione delle tecnologie costruttive non convenzionali, o delle difficoltà della demolizione delle strutture in 3D che hanno delle dinamiche molto più complesse nel crollo. La tecnologia che si viene a studiare in contesti in cui la progettazione delle strutture avveniva per far fronte ad eventi calamitosi frequenti come in Florida, ha portato i progettisti anni prima a abbondare eventualmente sulle iperstaticità o sulle ridistribuzioni dei cariche. Ma anche semplicemente sul sovradimensionamento dei singoli elementi. E’ comunque importante la scelta di demolire alla fine della vita utile, prassi usata in USA, e poco concreta in un paese come l’Italia. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 57
II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 3 - Ponte ( tecnologia costruttiva acciaio ) Episode 9 : Bismarck, North Dakota The Detonators particolarità : cura dell’impatto sulla viabilità e vento forte. 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale orizzontale. Un esempio classico è il ponte INTRO: demolizione strutture lunghe TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 58
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio LOCATION Liberty Memorial Bridge è un ponte in acciaio a tre campate sul fiume Missouri. Pesa in totale 3200 tonnellate, è lungo 2500 piedi ed è stato costruito nel 1922. Viene abbattuto in quanto dismesso dopo la costruzione di un nuovo ponte in c.a. che corre parallelamente a questo con asse E-W e che dista poche decine di metri. Il ponte è ad alto transito e questo è il motivo per cui il vecchio ponte in acciaio è stato demolito solo dopo aver realizzato il nuovo. Lungo le sponde ci sono delle piccole ville che affacciano sul fiume, con rischio di rottura vetri e muri, e un altro rischio è la estrema vicinanza del nuovo ponte. Altro problema è di natura meteorologica, in quanto la demolizione avviene in ottobre, che in North Dakota coincide con il periodo di avverse condizioni meteorologiche, con venti che soffiano anche a 180 miglia/h. Questo complicherà non poco le operazioni di propedeutica all’esplosione. C’è anche la presenza del traffico fluviale intenso e quindi non sarà possibile effettuare la demolizione in un’unica volta. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 59
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio M 11_LOCATION: Bismarck, North Dakota M 12_PROGETTO: Bismarck, North Dakota TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 60
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Progettista: Scott e Cody Gustafson Si comincia a decidere almeno la sequenza di abbattimento delle campate, e con il calcolatore viene simulata un primo abbattimento a partire dalla campata della sponda ovest. Poi, in contemporanea, verranno demolite la 2^ e 3^ campata, non appena verrà liberato il fiume dei rottami della prima campata ormai in acqua. Il tempo necessario alla pulizia verrà impiegato per preparare la linea di tiro per la seguente detonazione. Essendo un ponte totalmente ad impalcato in acciaio vengono usate le cariche cave tipiche con profilo a “V”, che permettono il taglio dei profili metallici. Il progetto prevede il taglio lungo 13 linee verticali, che dalla mezzeria arrivano alle pile in maniera simmetrica, tagliando tutti i profili che si trovano lungo le varie verticali. Il tutto dovrà avvenire allo stesso tempo. I tagli più difficili e pericolosi per gli operatori che lavorano con la fiamma ossidrica, sono quelli sui correnti superiori obliqui. Il progettista ammette che nell’uso della fiamma si sente anche la vibrazione della struttura sferzata dal vento. La sequenza di scoppio seguirà l’andamento da ovest verso est. Si teme che il fabbricato di civile abitazione più vicino sulla costa est, possa avere i maggiori problemi. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 61
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Infatti la sequenza detonante agevola lo spostamento d’aria principalmente in quella direzione, verso est, e per attutire l’onda impulsiva si decide di coprire i punti d’esplosione. Queste coperture ovviamente ostacolano anche la proiezione delle schegge. Viene anche fatta un esperimento all’University of Science and Technology of Missouri-Esperimental Mine-Mining and Engineering, con il Dr.Braden Lusk (University of Kentucky) e il Prof. Paul Worsey (Missouri Univ. of Science and Technology), il cui scopo è quello di studiare come si propaga lo spostamento d’aria. Già al calcolatore si fa vedere in che maniera sono legate le distanze di detonazione dall’ostacolo con l’energia d’impatto sullo stesso. L’esperimento servirà per proporzionare la distanza ideale affinché non si rompano i vetri, con la quantità di esplosivo impiegato e tenuto in sospensione da un telaietto. Quindi coprendo le sezioni che esplodono, oltre a limitare la proiezione dei detriti, si attutiscono le onde di pressione in quanto questo primo ostacolo molto vicino assorbirà la maggior parte di energia. Si decide inoltre di coprire con dei teli i vetri più a rischio. Viene condotto ancora un esperimento in un laboratorio della stessa Univerità su menzionata. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 62
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Lo scopo è quello di vedere quanto sia importante che le cariche di taglio sullo stesso profilo agiscano nello stesso tempo senza alcun microritardo o riducendolo il più possibile. La stessa cosa è stata fatta con il computer. L’esperimento consiste nell’inserire un detonatore per ogni mela, tutte incastrate su dei bastoni, e verifica se esplodono tutte insieme contemporaneamente. Viene utilizzata una telecamera a 500 fotogrammi al secondo, e per seguire bene viene dato un ritardo di 6 secondi tra esploditore e detonatori. Lo scarto tra detonatore e detonatore è dell’ordine di milionesimi di secondo, ma esiste. Nel nostro caso reale del ponte, l’esplosione dovrà essere contemporanea lungo tutta la sezione verticale delle n.13 presenti, e per tutta la larghezza del ponte (diciamo nella sezione trasversale). La non contemporaneità sullo stesso profilo potrebbe compromettere il taglio della carica cava che esplode con ritardo. Per evitare ciò si mette un detonatore fissato con del nastro isolante alla biforcazione del cavo detonante, proprio dove si sdoppia sul profilo nelle due cariche cave addette al taglio (una per ogni ala da tagliare dello stesso profilo, ovvero per le n.2 anime per i profili accoppiati). TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 63
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Mettendo il detonatore in prossimità delle cariche da esplodere contemporaneamente si riduce ulteriormente l’inconveniente studiato con le mele in laboratorio. Alla fine della prima demolizione si decide che devono cadere contemporaneamente le n.2 campate rimaste del ponte, e le n.2 pile in c.a. in mezzo al fiume. M 13_ESECUZIONE: Bismarck, North Dakota TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 64
II FASE - APPLICAZIONE ESECUZIONE La prima demolizione, quella della campata ovest, non solo non porta alla rottura di nessun vetro delle finestre delle case presenti su entrambe le sponde, ma l’impalcato in acciaio viene tagliato perfettamente nei punti previsti, lasciando in acqua i soli pezzi da recuperare. Stessa sorte non è toccata per le altre due campate. Una delle due pile non va completamente in frantumi, ma cosa ancora più grave è che nella campata centrale la linea di tiro del corrente superiore non detona affatto. La struttura cade in acqua praticamente intera e si dovrà demolire in quella posizione direttamente con i mezzi meccanici. COMMENTI Nel video non si entra in merito alle motivazioni che hanno portato alla non detonazione di tutta una linea di tiro, ma forse il problema potrebbe essere legato ad un errato controllo finale prima della demolizione. Nello stesso video non viene descritta affatto la procedura con cui si sono minate le due pile, per cui è difficile capire quali potrebbero essere state le mancanze in quella fase. Sicuramente interessante sia lo studio su come far arrivare in contemporanea la detonazione su n.2 cariche disposte in vicinanza, che tutti gli aspetti di sicurezza pubblica che investono una demolizione con esplosivo, come ad esempio la possibilità di rompere i vetri delle case vicine. 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 65
II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio COMMENTI In questo in USA sono stati fatti molti passi avanti in una pratica così diffusa (non come in Italia) per evitare richieste di danni da parte degli abitanti nelle vicinanze. Importante anche lo studio sulla viabilità, sia stradale che fluviale, che aveva come obbiettivo quello di impattare il meno possibile, creando meno inconvenienti possibili alla utenza delle reti infrastrutturali. Quindi lo studio di demolire in sequenza le campate per il traffico fluviale, e aspettare la piena operatività del nuovo ponte prima di demolire il vecchio. M 14_FINALE: Bismarck, North Dakota TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 66
II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 4 - Stadio coperto ( tecnologia costruttiva acciaio/cls ) Episode 12 : Charlotte, North Carolina The Detonators particolarità: ha la complicazione di una copertura enorme. 3 D : Direzione predominante sempre una delle orizzontali, ma ci sono complicazioni strutturali (strutture irrigidenti controvento, tecnologie avanzate per garantire grandi luci, ecc..)..capannoni industriali! Concordia sul Serchia (MO) – Esplodem Capannone industriali su pilastri in c.a. per implosione. Distanza dai fabbricati 70m, 295 microcariche ad innesco a tempo, 43 kg di gelatina 1, con tiro elettrico TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 25 I 26I 27 67
II FASE - APPLICAZIONE 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto LOCATION Lo stadio di football Charlotte Coliseum in North Carolina, costruito nel 1986, con la capacità di 24042 posti, ha ospitato anche concerti importanti, si decide di abbatterlo per termine della propria vita utile. Lo stadio ha una mole di 465 tonnellate di carpenteria metallica. La zona in cui sorge tale stadio è a rischio tempeste. La caratteristica strutturale più importante di tutto lo stadio è ovviamente una imponente copertura, anch’essa totalmente in acciaio. M15_LOCATION:Charlotte, NC M16_PROGETTO:Charlotte, NC M 17_ESECUZIONE: Charlotte, North Carolina TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 68
II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Progettista: Jim Redyke Il primo passo è stato quello di portare alla luce tutti i profili di carpenteria metallica che si celavano dietro le apparenti colonne tonde in c.a.. In questo modo si procede alla demolizione con le tipiche cariche cave usate per il taglio dei profili in acciaio. Nella seconda fase si procede a minare tutti i pilastri del perimetro esterno, per poi passare ai pilastri di sostegno degli spalti. Lo stadio presenta anche una copertura in acciaio imponente e molto speciale, anche perché è stata studiata per non avere strutture intermedie di appoggio, ma appoggiare solo sul perimetro esterno. Il progettista con lunga esperienza nel settore, non ha mai visto una struttura di copertura del genere, infatti nel video viene nominata come “the space roof”. L’idea è di far crollare il prima possibile il tetto all’interno dello stadio, cadendo sulle attuali macerie ottenute dalla demolizione del calcestruzzo delle colonne e ammassato all’interno dell’area dello stadio. La simulazione numerica descrive il progetto in cui si procede facendo detonare i primi due pilastri frontali sul perimetro esterno, e con un ritardo di un secondo la parte centrale della copertura 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 69
II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO A un secondo dall’ultima esplosione partono in maniera simmetrica e in sequenza, a partire dalle due colonne centrali della esplosione iniziale, tutta la serie delle esplosioni dei pilastri perimetrici. Fino alla chiusura dell’ovale dello stadio nel punto opposto rispetto all’inizio dell’esplosione. Con il crollo della parte centrale della copertura ci si aspetta il crollo dell’intera copertura, in quanto indebolita nella sua parte critica, venendo a mancare la chiave che equilibrava tutte le parti spingenti. Si ipotizza che tutta la demolizione dovrebbe concludersi in al massimo 30 secondi dall’azione sull’esploditore. La mattina dell’esplosione, dopo i controlli finali, comincia a piovere e si alza il vento. Dopo tre settimane di cielo terso non se lo aspettavano. Si sta avvicinando una tempesta e in una rassegna stampa del progettista ai giornalisti ed al pubblico accorso come spettatore dell’evento, si avvisa che il bollettino meteo del vicino aeroporto non è incoraggiante. Sorge così il problema poco confortante che per ore la struttura è rimasta carica di esplosivo pronto a detonare. Nonostante tutto, quando l’attesa comincia ad essere lunga, si decide di far brillare l’esplosivo. 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 70
II FASE - APPLICAZIONE ESECUZIONE Lo stadio implode completamente su se stesso come previsto. Inoltre le reti messe a protezione nelle direzioni più a rischio di rottura vetri per l’onda di pressione, hanno fatto il loro lavoro. COMMENTI Un aspetto importante risulta essere stata la corretta comunicazione di cosa stava succedendo in sito sia al cittadino che alla stampa. Questo ha permesso che non ci fossero rischi di mala interpretazione degli eventi in atto. Anche la messa in atto delle procedure previste in caso di rischio per cause naturali, come le avverse condizioni meteorologiche, risultano essere rispettate. In termini tecnici risulta fondamentale nella dinamica di crollo, l’indebolimento della copertura e quindi l’abbattimento in sequenza delle strutture perimetrali che evita rischi di interferenze nella caduta. 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 71
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA PREVENZIONE Uso dell’esplosivo ad evento in corso. Obiettivo : limitare i soccorsi PROTEZIONE Uso dell’esplosivo ad evento concluso. Obiettivo : evitare i danni -Alluvioni -Eruzioni Vulcaniche -Frane -Incendi -Valanghe -Soccorso in ACQUA -Soccorso in GROTTA -Soccorso in STRUTTURE PERICOLANTI e PERICOLOSE CASE HISTORY CNSAS: Esercitazione Cucco 2010VVF: Incendio Pozzo petrolifero a Malvaglio, 26 marzo 2012 TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 28 I 29 72
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA PREVENZIONE Uso dell’esplosivo ad evento in corso. Obiettivo : limitare i soccorsi EVENTO (per esempio Valanghe) MONITORAGGIO del fenomeno ALLARME con mobilitazione della Protezione Civile Intervento con l’esplosivo RISCHIO : -Sviluppo del fenomeno (metodi di monitoraggio); -Segnali o soglie di allarme (cause per la mobilitazione di Protezione Civile); -Tecnica di intervento con esplosivo; -Esempio (scelta dello scenario: o intervento reale o esercitazione); -Conclusioni TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 73
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ESEMPIO (Great Flood of ’11-Mississippi River) ALLUVIONI M 18_ARMY CORPS of ENGINEERS: Esplosione argine Mississippi TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 74
ESEMPIO (Eruzione Etna 1983) II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA M 19_Eruzione Etna 1983 ERUZIONI VULCANICHE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 75
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ESEMPIO (Protezione Civile S.S. 18 FRANE M 20_DPC: Masso pericoloso sulla SS18 TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 76
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ESEMPIO (Incendio Boschivo Cagliari – Esplosivo Antincendio) Organizzata una eccezionale sperimentazione contro un incendio nella parte centro-meridionale della Sardegna. L’operazione prevedeva le ripresa diretta della RAI. Un fronte di fuoco di 50 metri all’interno della macchia mediterranea più tipica è stato domato senza difficoltà dai nuovi sistemi esplosivi di antincendio brevettati dalla Siag in collaborazione con la Società Esplosivi Industriali di Ghedi. INCENDI PC: Incendio boschivo in provincia di Trapani TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI M 21_Incendio Boschivo Cagliari 77
ESEMPIO (Incendio Pozzi di Petrolio - Iraq) Questo intervento avviene mediante gru cingolate, munite di braccio telescopico, sotto un continuo getto di acqua che raffredda il mezzo. Ulteriori getti d’acqua o miscele speciali vengono indirizzati verso il pozzo per cercare di tenere un po’ basse le temperature. Nella seconda fase lo stesso cingolato posiziona in sospensione la carica esplosiva innescata elettronicamente. Dopo l’esplosione, che deve avvenire nel mino tempo possibile, altrettanto rapidamente si posiziona un nuovo “Albero di Natale” (Christmas Tree), ossia una tubazione ricca di valvole, alla sommità del pozzo. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA M 22_LARRY FLACK: Pozzi di petrolio in fiamme durante la prima guerra del Golfo TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI INCENDI 78
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA EVENTO In questi ultimi 25 anni sulle Alpi sono morte in valanga mediamente un centinaio di persone a stagione invernale, tra queste, una ventina sul versante italiano. Gli sci alpinisti e gli sciatori fuori pista sono gli sportivi più coinvolti sia in Italia sia nel resto delle Alpi con il 60-70 % dei decessi. Le attività sulla neve al di fuori degli ambiti controllati comprensori sciistici) sono sempre più in espansione e con esse anche gli incidenti e gli eventi tragici; fortunatamente, all’aumento percentuale dei praticanti registrato in questi ultimi 25 anni, non corrisponde una eguale espansione degli incidenti. Le statistiche mostrano anche una diminuzione delle vittime nei territori soggetti a controllo (centri abitati, vie di comunicazione, attività lavorative stabili sul territorio), conseguenza questa dei notevoli investimenti effettuati in opere di protezione stabili (barriere fermaneve, gallerie, cunei di deviazione, ecc.). Tuttavia inverni particolarmente nevosi o situazioni nivometeorologiche particolari, come la stagione 1999-2000 sulle Alpi settentrionali, possono determinare delle nuove situazioni di pericolo, che possono interessare ciò che l’uomo riteneva sicuro. È importante sottolineare che se i decessi per stagione invernale non sono tanti quante le vittime della strada (6000 circa all’anno in Italia), l'incidente in valanga conta 56 decessi ogni 100 incidenti, contro i 3 degli incidenti stradali. Ecco quindi che il problema assume una dimensione diversa, al di là del valore dei piccoli numeri. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 79
MONITORAGGIO del FENOMENO Fra i vari strumenti di prevenzione il bollettino nivometeorologico, conosciuto anche con il nome di bollettino valanghe, riveste una particolare importanza. È infatti uno strumento che fornisce un quadro sintetico dell'innevamento e dello stato del manto nevoso, indicandone struttura e grado di consolidamento rilevato al momento dell'emissione su di un determinato territorio. In funzione del consolidamento del manto, della probabilità di distacco, del numero e delle dimensioni delle valanghe stesse, il pericolo presente al momento dell'emissione, viene descritto con un testo sintetico e un indice numerico crescente da 1 a 5, secondo la "Scala Europea del Pericolo Valanghe". Ad ogni grado è associata una situazione tipo che facilita la comprensione e la sintesi del bollettino stesso. Ma il bollettino non fornisce solo dati di analisi, cioè rilevati ed osservati; sulla base della previsione meteorologica più aggiornata, definisce una possibile evoluzione delle condizioni del manto, fornendo quindi anche una vera e propria previsione del pericolo di valanghe. Sull'arco alpino italiano i bollettini sono redatti e diffusi dalle Regioni e Provincie Autonome aderenti all'A.I.NE.VA., titolari per legge di tale incarico; sul rimanente territorio Nazionale le informazioni possono essere reperite attualmente presso le strutture Meteomont del Corpo Forestale dello Stato e delle Truppe Alpine, mentre all'estero le informazioni sono garantite da organizzazioni a livello nazionale, in alcuni casi molto simili all'A.I.NE.VA. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 80
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE Attualmente il test più utilizzato è quello funzionale a delineare un cosiddetto profilo penetrometrico del manto nevoso; si tratta di una misura di tipo oggettivo della “durezza” della neve e viene effettuata mediante l’utilizzo di una sonda a percussione (chiamata anche “sonda battage”) costituita da un’asta provvista di scala centimetrata e di una punta a cono standard (diametro = 40 mm e angolo alla punta = 60°). Durante la prova viene fatto cadere un peso per infiggere la punta dello strumento nella coltre nevosa e la resistenza R alla penetrazione si determina mediante la formula: R = T + H + n f p dove: T è il peso delle aste utilizzate, H è il peso del maglio usato per l’infissione (in genere pari a 5 o 10 N), n è il numero di colpi inferti dal maglio in caduta, f è l’altezza di caduta del maglio in centimetri, p è la penetrazione della punta conica in centimetri. Un profilo penetrometrico ottenuto da una prova con sonda a percussione si configura come un diagramma a gradini e mostra la resistenza alla sonda, R, riportata sull’asse delle ascisse in funzione dell’altezza del manto nevoso. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 81
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE Esso è pienamente rappresentativo della sezione verticale del manto nevoso e ne disegna lo sviluppo, partendo dal piano campagna, fino alla superficie. Il profilo penetrometrico risulta alla fine essere una delle importanti tessere che costituiscono un mosaico chiamato osservazione nivometeorologica: implementato infatti con altri dati quali le coordinate spazio-temporali, le condizioni meteo, la temperatura dell’aria e i dati eolici, la densità e la temperatura della neve nei singoli strati del manto e soprattutto l’attenta osservazione delle forme cristalline presenti in questi, risulta essere lo strumento fondamentale per importanza ed imprescindibile per priorità nella pianificazione di operazioni di distacco artificiale. In parallelo alla prova meccanica “in situ”, che restituisce valutazioni di tipo quantitativo, ci si propone di iniziare in futuro ad effettuare prove di prospezione georadar. Quando si verifica un elevato livello di pericolo a seguito di eventi di particolare entità quali forti nevicate, fenomeni di notevole escursione termica oppure presenza di venti forti e persistenti, vengono generalmente applicate due forme di difesa temporanea. La principale consiste nell’evacuazione di edifici e nella chiusura al traffico di strade e piste da sci tramite provvedimenti straordinari delle Autorità competenti in materia di sicurezza. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 82
ALLARME E PROTEZIONE CIVILE In casi di conclamata emergenza o qualora previsto da specifici piani d’intervento, è invece possibile intervenire procedendo con il distacco artificiale delle valanghe mediante l’utilizzo di materiali esplodenti. Condizione necessaria per poter formalmente procedere con le operazioni di distacco artificiale è la redazione del Piano d’Intervento di Distacco Artificiale, ovvero PIDA. Esso è il documento che regola l’intervento degli operatori e deve contenere l’elenco del personale coinvolto nelle operazioni (esaustivo di ogni nota caratteristica) ed i relativi ruoli, i luoghi d’intervento, le norme di sicurezza e di comportamento, i tempi d’intervento e le priorità. Il distacco artificiale o programmato delle valanghe consente di provocare infatti la rottura del manto nevoso prima che questa si verifichi spontaneamente. Viene utilizzato mediante l’impiego puntuale e distribuito di materiale esplosivo convenzionale e miscele gassose esplosive. Questo sistema consente di scegliere il momento più favorevole al distacco, limitando a periodi relativamente brevi l’interdizione delle aree interessate. Le sollecitazioni meccaniche trasmesse dalla detonazione del materiale esplodente e la loro propagazione alla superficie del manto nevoso, nonché alle aree immediatamente circostanti, provocano il distacco e quindi la bonifica del pendio con la conseguente messa in sicurezza dei comprensori a valle dell’intervento. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 83
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE P.I.S.T.E. (Piano di Intervento per la Sospensione Temporanea degli Esercizi) Identifica le zone a rischio distacco, definisce le procedure e le soglie per definire le condizioni di stabilità e instabilità del manto nevoso, indica gli interventi per il ripristino della sicurezza anche in relazione a superfici sciabili raggiungibili in discesa dalla sommità degli impianti e “abitualmente comprese nel termine generico di fuori pista”. P.I.D.A.V. (Piano di Intervento per il Distacco Artificiale di Valanghe) Definisce in sintesi le zone del comprensorio interessate dalle operazioni di tiro e di distacco, scorrimento ed arresto delle masse nevose instabili, le figure incaricate delle operazioni (uso di esplosivi convenzionali o di installazioni fisse di esploditori a base di miscele gassose), le procedure per il personale incaricato delle operazioni di distacco, le misure di sicurezza per gli operatori e per i terzi. Il Direttore delle Piste in particolare: verifica le condizioni di stabilità del manto nevoso, segue le situazioni di allarme, decide la chiusura di pista e di impianti se mancano le condizioni di sicurezza, vigila sulla effettiva chiusura degli impianti e delle piste (con la relativa segnaletica) e sulla presenza di sciatori impegnati in percorsi fuori pista, decide di eventuali interventi di distacco artificiale conformemente al P.I.D.A.V., controlla il rispetto delle misure di sicurezza adottate, avvia le misure di soccorso in caso di incidente, decide la riapertura di piste ed impianti a sicurezza ripristinata. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 84
II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE L’Osservatore niveo-meteo in particolare: svolge le osservazioni giornaliere e periodiche (comprese quelle sulle aste nivometriche prossime alle zone di distacco) trascrivendo i dati sull’apposito modello, tiene sotto osservazione i versanti sovrastanti le piste di sci per rilevare eventuali distacchi e altri indizi di instabilità del manto nevoso, ove disponibile “si avvale di specifico programma informatico per determinare il livello di stabilità-instabilità del manto nevoso”, informa quotidianamente il Direttore delle piste sulle proprie osservazioni e valutazioni. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI M 23_Distacco con esplosivo via aerea 85
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Tesi di Laurea Magistrale in Ingegneria della Sicurezza e della Protezione Civile - LM 26_Ing Marco Lucidi

  • 1. TESI di LAUREA “Demolizione Controllata con Esplosivo” FACOLTA’ di INGEGNERIA CORRELATORE: Dott. Danilo Coppe LAUREANDO: Marco Lucidi Matr. 781044 ANNO ACCADEMICO 2011 - 2012 RELATORE: Ch.mo Prof. Ing. Franco Bontempi I 1 I 2
  • 3. 3 RINGRAZIAMENTI Un ringraziamento al mio relatore, il Prof. Franco Bontempi, che nonostante tutte le difficoltà che ho incontrato lungo questo percorso, ha sempre creduto in me, spronandomi ad andare avanti. Un ringraziamento al correlatore, il Dott. Danilo Coppe, che anche se ci siamo sentiti poco, è stato sufficiente a capire come non rendere scontato il mio lavoro in un campo a lui familiare. E un ringraziamento speciale a mia moglie, che ha scommesso nell’impresa, anche sacrificando il tanto tempo che a lei ho dovuto sottrarre, credendoci fino in fondo, e alla mia mamma che ha sempre investito nei sogni dei figli.
  • 4. pag.39 pag.40 SCHEMA OBIETTIVI…………………………………………………. I FASE – INTRODUZIONE…………………………………………... ESPLOSIVO……………………………………………………………….......…….. Impiego…………………………………………………...............………….. Deflagranti………………………………………………................……. Detonanti……………………………………….………………………….. Accessori da Mina……………………………......…....………………. DINAMICA ESPLOSIVA…………………………………………………………….. DEMOLIZIONI………………………………………………………………………… Operazione…………………………………………………………………..…. Tecniche di Demolizione Controllata……………………………………… Tecniche di Demolizione Tradizionale……………………………………. DINAMICA dei CROLLI…………………………………………………………….. Calcolo a Rottura……………………………………………………………… Fenomeno Scatenante………………………………………………………… Punti di Forza della Struttura………………………………………………. SIMULAZIONE………………………………………………………………………... DEMOLIZIONI con ESPLOSIVO……………………………………………………. Approccio Sicurezza…………………………………………………………. Azione……………………………………………………………………….. Conoscenza Teorica……………………………………………….. Dinamica del Crollo……………………………………………………… Stato di Fatto……………………………………………………….. Transitorio………………………………………………………….. Dinamica del Crollo……………………………………………….. Tecnica Operativa………………………………………………………… Disposizione Esplosivo…………………………………………….. Collegamenti e Temporizzazione………………………………. Dispositivi atti ad agevolare la dinamica del crollo………... TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.9 pag.9 pag.9 pag.10 pag.10 pag.11 pag.13 pag.15 pag.15 pag.16 pag.19 pag.21 pag.22 pag.23 pag.8 pag.24 pag.25 pag.26 pag.27 pag.28 pag.28 pag.30 pag.31 pag.33 pag.35 pag.37 pag.37 INDICE 4
  • 5. II FASE – APPLICAZIONE…………………………………………….. CAMPI di APPLICAZIONE nell’USO CIVILE degli ESPLOSIVI………………… Strutture Civili…………………………………………………………………. Emergenza……………………………………………………………………… Strutture Civili – Case History……………………………………………… Strutture che si sviluppano in elevazione…………………………… Monodimensionali…………………………………………………. 1. “Chicago, Illinois – demolizione di una ciminiera in muratura” Tridimensionali…………………………………………………….. 2. “Coral Gables, Florida – demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls” Strutture che si sviluppano in orizzontale………………………….. Monodimensionali………………………………………………….. 3. “Bismarck, North Dakota – demolizione di un ponte in acciaio” Tridimensionali…………………………………………………….. 4. “Charlotte, North Carolina – demolizione di uno stadio coperto” Emergenza – Case History………………………………………………….. Prevenzione………………………………………………………………… Alluvioni “Great Flood of’11 – Mississippi River” Eruzioni Vulcaniche “Eruzione Etna 1983” Frane “Protezione Civile S.S. 18” Incendi “Incendio Boschivo Cagliari – esplosivo antincendio” “Incendio Pozzi di Petrolio – Iraq” Valanga……………………………………………………………… Evento………………………………………………………….. Monitoraggio Fenomeno…………………………………… Allarme e Protezione Civile……………………………….. Intervento con Esplosivo…………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.41 pag.41 pag.42 pag.43 pag.44 pag.45 pag.45 pag.50 pag.56 pag.56 pag.65 pag.70 pag.71 pag.77 pag.77 pag.78 pag.79 pag.84 5
  • 6. Protezione………………………………………………………………….. Soccorso in Acqua…………………………………………………. Effetti Soccorso in Grotta…………………………………………………. Tecnica Soccorso in Strutture Pericolanti e Pericolose……………….. Tecnica III FASE – ANALISI QUALITATIVA dei RISCHI…………………… RISCHIO STRUTTURALE…………………………………………………………. Pre – demolizione In – demolizione Post – demolizione RISCHIO ESPLOSIVO……………………………………………………………… Pre – demolizione In – demolizione Post – demolizione RISCHI COMUNI…………………………………………………………………… Rischio Vibrazioni Rischio Sovrappressioni Rischio Proiezioni Rischio Polveri………………………………………………………………. Effetti che determinano il rischio…………………………………… Cause che determinano il rischio…………………………………… Prescrizioni a norma di legge……………………………………….. Procedure di sicurezza………………………………………………… RISCHI IMPIEGO ESPLOSIVO…………………………………………………….. Rischio Trasporto Esplosivo………………………………………………. Rischio Stoccaggio Esplosivo……………………………………………… Rischio Uso Esplosivo………………………………………………………. Colpi Mancati………………………………………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.89 pag.90 pag.94 pag.99 pag.101 pag.103 pag.104 pag.105 pag.106 pag.106 pag.107 pag.108 pag.109 pag.110 pag.111 pag.112 pag.114 pag.118 6
  • 7. RISCHIO DEMOLIZIONI…………………………………………………………… Danni Sottoservizi………………………………………………………….. Crollo Accidentale………………………………………………………….. Comprensione funzionamento statico…………………………….. Comprensione tipologica dei materiali…………………………….. RISCHI ESPLOSIVI nelle EMERGENZE………………………………………….. Lavori in Parete……………………………………………………………… Lavori Subacquei……………………………………………………………. Lavori in Grotta……………………………………………………………... RISCHI METEOROLOGICI………………………………………………………… Vento………………………………………………………………………….. Fulmini………………………………………………………………………… PIANO di DEMOLIZIONE…………………………………………………………. Punti Chiave Stesura………………………………………………………. Valutazione dei Rischi……………………………………………………… Stesura del Piano di Demolizione……………………………………….. Procedure di Comunicazione…………………………………………….. Procedure di Emergenza………………………………………………….. Requisiti delle Imprese…………………………………………………….. PROGETTAZIONE della DEMOLIZIONE………………………………………… SECURITY…………………………………………………………………………… Deposito Esplosivo………………………………………………………….. Trasporto Esplosivo………………………………………………………… RISCHIO INCENDIO e PIANO di EMERGENZA………………………………… IV FASE – ANALISI QUANTITATIVA dei RISCHI………………….. SCHEMA CAUSE/TEMPO/AZIONI………………………………………………… Rischio Esplosivo e Rischio Strutturale………………………………… Progetto delle Demolizioni vs Investigativo – Cause del Fallimento………………………………………………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.120 pag.121 pag.122 pag.123 pag.124 pag.125 pag.126 pag.127 pag.128 pag.129 pag.130 pag.131 pag.132 pag.133 pag.137 pag.138 pag.138 pag.139 pag.139 pag.140 pag.142 pag.143 pag.149 pag.152 pag.157 pag.157 pag.159 pag.160 7
  • 8. CROLLO ACCIDENTALE TOTALE/PARZIALE – ALBERO degli EVENTI…….. Dopo Apertura Cantierizzazione……………………………………….. Durante Attuazione del Progetto di Demolizione……………………. Dopo Apertura Cantierizzazione: quantità……..……………………. Per Eventi Naturali: quantità…………………………………………….. Durante Attuazione del Progetto di Demolizione: quantità………. Per Incoerenza Progetto/Edificato……………………………………… Per Uso Sbagliato dell’Esplosivo…………………………………………. Per Incoerenza Progetto/Edificato: quantità….……………………… Per Uso Sbagliato dell’Esplosivo: quantità………………………………. EVENT TREE: PreDemolizione, Rischio Demolizione………………… NON CROLLO o CROLLO PARZIALE INATTESO – ALBERO degli EVENTI… Per Colpi Mancati…………………………………………………………… Per Errato Progetto di Demolizione…………………………………….. Per Incoerenza Progetto/Edificato……………………………………… Per Colpi Mancati: quantità……………………………………………… Per Errato Progetto di Demolizione: quantità……………………….. EVENT TREE: PostDemolizione, Rischio Demolizione Esplosivo…… EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Non Conoscenza della Causa, Rischio Demolizione Esplosivo……………………….…………. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Tutte le Cause, Rischio Demolizione Esplosivo…………………………………………….. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Ipotesi Peggiore, Rischio Demolizione Esplosivo…………………………………….……… EVENT TREE: PreDemolizione, Calibrazione del Modello…………… EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Non Conoscenza della Causa, Confronto Comparto Demolizioni………………………………. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Tutte le Cause, Confronto Comparto Demolizioni……………………………………………. EVENT TREE: PostDemolizione, Non Crollo, Ipotesi Peggiore, Rischio Demolizione Esplosivo……………………………………………. INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.161 pag.162 pag.162 pag.163 pag.164 pag.167 pag.168 pag.168 pag.169 pag.170 pag.171 pag.173 pag.173 pag.173 pag.174 pag.175 pag.176 pag.177 pag.178 pag.179 pag.180 pag.181 pag.182 pag.183 pag.172 8
  • 9. CONCLUSIONI…………………………………………………………. GRAFICI e FIGURE……………………………………………………… IMMAGINI……………………………………………………………….. MULTIMEDIALI…………………………………………………………. TESTI…………………………………………………………………….. PUBBLICAZIONI e ARTICOLI…………………………………………. TESI e DISSERTAZIONI……………………………………………….. NORME…………………………………………………………………… INDICE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI pag.184 pag.186 pag.188 pag.190 pag.191 pag.194 pag.196 pag.197 9
  • 10. DEMOLIZIONI con ESPLOSIVO DEMOLIZIONI ESPLOSIVI SAFETY TECNOLOGIA DINAMICA dei CROLLI DINAMICA delle ESPLOSIONI TIPOLOGIA SECURITY SAFETY TECNICA DINAMICA delle ESPLOSIONI con ESPLOSIVO USO degli ESPLOSIVI per la DEMOLIZIONE COLLASSO PROGRESSIV O PROIEZIONE DETRITI URTO con il TERRENO VOLUME INGOMBRO MACERIE DIMENSIONAMENTO CARICHE LINEA di TIRODETONATORI P.O.S. P.S.C. CONTROLLATA TRADIZIONALE CONFINATA SEMICONFINATA NON CONFINATA DETONANTI DEFLAGRANTI TRASPORTO INGRESSO non AUTORIZZATO in CANTIERE/CAVA DEPOSITO STABILITA’ dei PENDII SOCCORSO ALPINO SPELEOLOGICO SPEGNIMENT O INCENDI TESI di LAUREA M 1_“Demolizione Controllata con Esplosivo” Corso di Progettazione Strutturale Antincendio Dr.-Ing. Franco Bontempi Ph.D., P.E., Professor of Structural Analysis and Design LAUREA MAGISTRALE in INGEGNERIA della SICUREZZA e della PROTEZIONE CIVILE La Sapienza, University of Rome I 3 10
  • 11. ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI IMPIEGO 1600 ca: le prime applicazioni civili documentate POLVERE NERA : deflagrante con velocità tra 200 e 600 m/s POLVERE NERA GAS PRODOTTI innesco Miscuglio di polveri di nitrato di potassio, di zolfo e di carbone NITROGLICERINA: detonante con velocità tra 2000 e 8000 m/s NITROGLICERINA GAS PRODOTTI innesco Unione di glicerina, acido nitrico ed acido solforico 1846 : scoperta dal piemontese Ascanio Sobrero Stabilizzazione della Nitroglicerina assorbendola nel cotone collodio 1867 : scoperta da Alfred Nobel DINAMITE DEFLAGRANTI Polvere Nera DETONANTI Gelatine Slurry Pulvirolenti ANFO Emulsioni Una esplosione è un’onda di shock accompagnata da uno sviluppo i gas, con produzione di elevate temperature. Nei detonanti prevale l’energia di shock, nei deflagranti la potenza sviluppata dai gas prodotti. I 4 11
  • 12. Si distinguono per stabilità, efficacia e versatilità. Caricamento da autopompe direttamente in mina, come per gli ANFO. Alcuni nomi: “Nitram”, “Premex”, “Riomex”. Miscela tra due liquidi immiscibili. Sono presenti due fasi di cui una ossidante e una combustibile…entrambe liquide. La sensibilizzazione avviene attraverso meccanismi fisici. ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE DEFLAGRANTI Polvere Nera DETONANTI Gelatine Slurry Pulvirolenti ANFO Emulsioni Esplosivi gelatinati detonanti, derivanti dalle dinamiti. Ci si abbina la nitrocellulosa, sostanze inerti, additivi minerali e nitrato d’ammonio. Molto usate nelle demolizioni. Utilizzi prevalenti subacquei, non determinano cefalee o nausee nell’operatore. TNT e nitrato d’ammonio in soluzione satura d’acqua, componenti minerali e sensibilizzazione con nitrato di monometilammina...possono contenere sali d’alluminio. Miscele a base di nitrato d’ammonio ad alto titolo d’azoto con aggiunte di TNT (trinitotoluene) e additivi di varia natura anche minerali. Non adatti per subacquei. Ammonium Nitrate Fuel Oil, quindi nitrato d’ammonio con olio combustibile. Il 1° è in “prilled”, ossia piccole sfere cave in grado di alloggiare il 2°. Usato con altri esplosivi come “carica di colonna o carica lineare”, piuttosto di “carica di fondo”. Deflagrante per eccellenza. Detta anche pirica o da sparo, è usato anche per scopi bellici. Classicamente è: 75% nitrato di potassio, 15% carbone di legna e 10% zolfo. Sensibile all’umidità è molto usato nel settore estrattivo per lapidei..serve per “spostare” i blocchi tagliati meccanicamente. Viene usata anche per la produzione della miccia a lenta combustione. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 12
  • 13. Innesco specifico per esplosivi detonanti. Capsule in alluminio o rame, contenente una carica in grado di innescare il detonante. Si innescano a comando, con impulsi di diversa natura: -Sensibile al calore intenso, abbinato con miccia a lenta. Carica 1^ azotoidrato di piombo (deflag) e 2^ pentrite (deton); -Cambia la sorgente di calore..resistenza elettrica: a) A bassa intensità – 0,75 A b) Ad alta intensità – 25 A Per entrambe: 1. Istantantei 2. Ritardati : sia questi che i seguenti hanno un elemento aggiuntivo tra testina infiammabile e carica 1^… 3. Microritardati : … questo è detto”elemento di ritardo e sfasa l’esplosione rispetto alla fornitura di energia. Le ritardate sfasano dal quarto al mezzo secondo, gli altri tra i 20 e i 30 millisecondi. -Mettono a disposizione fino a 200 ritardi differenti. Usati nello smooth-blasting. Nel bossolo, al posto del ritardo, c’è un microchip. Altamente sicuro. ACCESSORI da MINA Miccia a Lenta Combustione Pirea Micce Detonanti Detonatori -A fuoco -Elettrici -Elettronici -Ad urto -NPED Relais Boosters Esploditori Jupiter ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE Miccia di sicurezza o ordinaria. Trasmette la fiamma per la polvere nera o il detonatore a fuoco. Anima in polvere nera, e strati di filati impregnati di sostanze impermeabilizzanti. Una piega netta ritarda la combustione. Spezzone di miccia a lenta, circa 10cm, che produce un dardo di fuoco con durata 1’. E’ più lenta e si usa per più spezzoni di miccia. Stessa guaina, ma più rigida. Anima detonante, ormai solo pentrite (o RDX). Da considerarsi come un mezzo di trasmissione tra detonatore ed esplosivo, a distanza per una detonazione per simpatia. Risente dell’umidità e della temperatura. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 13
  • 14. ESPLOSIVO I FASE - INTRODUZIONE ACCESSORI da MINA Miccia a Lenta Combustione Pirea Micce Detonanti Detonatori -A fuoco -Elettrici -Elettronici -Ad urto -NPED Relais Boosters Esploditori Jupiter -Si basa sulla trasmissione dell’impulso di innesco incanalando una microesplosione in un tubicino di plastica al posto della testina elettrica. Al suo interno l’esplosivo detona a 2000m/s. E’ comunque presente il ritardo. -Not Primary Explosive Charge Detonator… cioè privo di carica primaria. Si sostituisce l’azotoidrato di piombo con un innesco particolare. DDT Deflagration to Detonation Transition tramite diversi tipi di pentrite. Sparisce la sensibilità ad urti e calore. Capsula con doppia apertura che interrompe per 20-50 millisecondi la miccia detonante, determinando uno sfasamento al pari dei microritardi. E’ considerato un detonatore a tutti gli effetti. Cariche da considerarsi come elemento migliorativo nell’innesco, usato per esplosivi poco sensibili: ANFO, pulverulenti, watergel ed emulsioni. Apparati omologati per produrre corrente per un innesco efficace… come previsto per legge. Hanno una manovella di carico o lo starter smontabile, che va montato solo a volata pronta, e fino a quel punto tenuto separato e controllato. Nasce perché è fondamentale, in presenza di detonatori elettrici, fornire energia in corrente continua immediatamente all’istante desiderato. Sistema di rilevamento di campi elettrici e magnetici, di radiofrequenze, emissioni luminose e potenziali spontanei. Analizza con precisione l’entità di tali grandezze, attraverso sensori integrati, con rilevamento 3D dei campi in avvicinamento al sistema. Strumento completamente elettronico, con microprocessore di grande capacità ed alta affidabilità. Progettato per l’uso in condizioni disagevoli ambientali. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 14
  • 15. DINAMICA ESPLOSIVA I FASE - INTRODUZIONE F 1_Figura 3.2.A-B Pressure-time history e tipica configurazione di test-vessel per polveri combustibili (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) F 2_Figura 3.3 Evoluzione della sovrappressione in esplosioni semiconfinate di aria-gas (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) A – Fase di esplosione confinata B – Fase di rimozione della copertura dello sfogo (vent) C – Fase di sfogo della sovra - pressione (venting) D – Massima superficie di fiamma possibile e deflusso dei gas combusti TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 15
  • 16. DINAMICA ESPLOSIVA I FASE - INTRODUZIONE SOVRAPPRESSIONE SIDE-ON IN FUNZIONE DELLA DISTANZA PER ESPLOSIVI F 4_Fig. 3.44 Picco di sovrappressione (side-on) in funzione della distanza ridotta per esplosioni di TNT (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) Fornisce l’andamento della sovrappressione e il relativo danno in funzione della distanza ridotta per le esplosioni di trinitrotoluene. ESPLOSIONE CONFINATA F 3_Fig. 3.24 Simulazione Numerica con Codici (Genova, Silvestrini “Dinamica delle Reazioni Esplosive”) Evidenzia l’idoneità della eq.ne cubica nel descrivere le esplosioni almeno nella fase iniziale. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 16
  • 17. DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE OPERAZIONE Tecniche per operare in precisione, con estrema rapidità di esecuzione per contenere i costi. Utensileria al diamante che taglia e fora conglomerati e ferri. Gli strumenti garantiscono: -Assenza di percussioni -Assenza di vibrazioni -Assenza sollevamento polveri -Rumorosità contenuta -Precisione di esecuzione In passato si usavano tecnologie per niente o scarsamente controllate: martello demolitore, sfera metallica, ecc.. Attualmente per edifici e strutture speciali si possono riassumete in: -Demolizione selettiva -Demolizione mediante l’uso di microcariche esplosive Bisogna valutare caso per caso il metodo più idoneo. In almeno due casi, ovvero altezze superiori a 12-15m, o quando è fondamentale la sequenza temporale, il mezzo più sicuro ed efficace e con l’impiego di esplosivo. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 5 I 6 I 7 17
  • 18. DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE CONTROLLATA AGENTI MECCANICI ESPANSIVI SPACCAROCCIA a SPARO MALTE ESPANSIVE UTENSILERIA al DIAMANTE TRONCATRICI MANUALI SEGHE a BINARIO SEGHE TAGLIAGIUNTI SEGHE a CATENA SEGHE a FILO DIAMANTATO CAROTATRICI IDROSCARIFICA E IDRODEMOLIZIONE Gli spaccaroccia azionati idraulicamente sfruttano il principio del cuneo, creando delle linee di frattura prefissate. Questi divaricano con forze fino a 250t, con centraline fino a n-8 divaricatori con spinte di 2000t. Usati per l’abbattimento secondario su strutture già demolite. Demolitore portatile che usa cartucce calibro 8 o 12. Viene realizzato prima un foro cieco da 40mm e lunghezza variabile, da riempire di acqua. Quindi si esplode all’interno con il demolitore, con pressioni da 100 a 200 MPa. Si può aumentare l’effetto mettendo delle cariche sommerse che esplodono per simpatia. In una serie di fori di dimensioni variabili viene messa della malta espansiva, seguendo delle geometrie studiate. Le malte, cracking agents, sono di: materia inorganica, silicati e additivi in soluzione. Nella presa e indurimento aumentano di volume generando pressioni di 40- 90MN/mq. Sono più o meno fluide, hanno leganti più o meno rapidi, con effetti simili a quelli dell’esplosivo. Le principali tecniche di demolizione impiegano utensili diamantati raffreddati ad acqua. Il diamante industriale ha sostituito il carburo di silicio. E’ possibile scegliere per ogni materiale da tagliare o forare: dimensioni, forme e leghe speciali di cobalto, ferro, bronzo e tungsteno, ecc.. Vengo utilizzati dischi e fili. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 18
  • 19. DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE CONTROLLATA AGENTI MECCANICI ESPANSIVI SPACCAROCCIA a SPARO MALTE ESPANSIVE UTENSILERIA al DIAMANTE TRONCATRICI MANUALI SEGHE a BINARIO SEGHE TAGLIAGIUNTI SEGHE a CATENA SEGHE a FILO DIAMANTATO CAROTATRICI IDROSCARIFICA E IDRODEMOLIZIONE I frullini o mole, utensili di dimensioni ridotte tra 8 e 15 kg. Fornito di un disco diamantato al widia, con centralina idraulica separata per i modelli più complessi e peso vicino al quintale. I dischi hanno dimensioni di 350mm di dia., per tagli da 250mm. Vengono comunque usati per piccole operazioni. Montato su una rotaia che permette anche tagli in verticale. Monta dischi diamantati con dia. tra 300 e 1800mm, con profondità medie di taglio di 75cm. Utilizzate per praticare tagli di elevata precisione, come apertura vani, rimozione pareti, sezioni su scale e ascensori. Dischi diamantati raffreddati ad acqua o a secco, su supporti a ruote ad avanzamento automatico o manuale, si sezionano strade, solai, giunti strutturali su pavimenti industriali. Dia. variabili tra i 300 e i 1200mm, per profondità fino a 60cm. Il peso della macchina è da 30 a 2000kg, con guida laser per tagli rettilinei di precisione. Macchine di derivazione per taglio di marmi in cava, con catene in widia montate su un sistema di alimentazione e guida, ovvero binari. Il taglio ha larghezza tra 6 e 15mm, con profondità fino a 1m per quella a binario, fino a 3-4m con attrezzatura speciale. La più recente tecnologia per utensili diamantati per demolizioni parziali o totali di manufatti soprattutto in c.a.. Riesce a creare tagli dell’ordine del cm ma con profondità potenzialmente illimitate. Da evitare i “colpi di frusta” del filo a causa di rottura improvvisa, con utilizzo di schermi di legno. Si possono effettuare tagli a strappo e tagli a tuffo. Il filo deve viaggiare a velocità comprese tra 20 e 50 m/s e raffreddato con acqua. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 19
  • 20. DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE CONTROLLATA AGENTI MECCANICI ESPANSIVI SPACCAROCCIA a SPARO MALTE ESPANSIVE UTENSILERIA al DIAMANTE TRONCATRICI MANUALI SEGHE a BINARIO SEGHE TAGLIAGIUNTI SEGHE a CATENA SEGHE a FILO DIAMANTATO CAROTATRICI IDROSCARIFICA E IDRODEMOLIZIONE Usate per la creazione di fori passanti, che sovrapposti tra loro, predispongono il taglio. Per un taglio di precisione è necessario fissarle con dei tasselli a espansione o ventose a vuoto pneumatico. Questo serve per agevolare il distacco dalle superfici a fine impiego. Fori da dia.100 a 200mm, fino al metro.Servono per le aperture di vani, per l’estrazione di carote per laboratorio. L’acqua raffredda ed elimina le polveri. Nuova tecnica che permette di eliminare: -Rimozione simultanea di cls buono e ammalorato; -Danni alle strutture da vibrazioni generate; -Inglobamento nel cls di cloruri presenti al suo interno; -Eccessivo sviluppo di rumore e polvere. Nasce l’idroscarifica proprio per ridurre tali incovenienti, con asportazione del cls di superficie tramite getti d’acqua ad alta pressione. Le motopompe sviluppano pressioni tra 1200 e 1500 bar, con portate comprese tra 20 e 35l/min, e quindi potenze di 90-110KW. Aumentando le potenze si arriva alle idrodemolizioni, arrivando a 350KW, con 1300bar e 130l/min. L’azione distruttiva dipende dal materiale interessato GARANTISCE: 1) rapidità dei tempi di esecuzione; 2) buona riuscita dell’intervento in assenza di danni strutturali su cui si opera; 3) sicurezza per gli operatori. SVANTAGGI: 1) è necessario disporre di ampi spazi operativi; 2) è richiesta manodopera altamente specializzata;3) l’uso delle lance manuali è limitato dalla possibilità di controllo delle forze di reazione. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 20
  • 21. DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE TRADIZIONALE Per TRAZIONE o per SPINTA USO di SFERE METALLICHE MARTELLI DEMOLITORI PINZE E CESOIE SELETTIVA FLYING DEMOLITION SYSTEM In disuso, per edifici di modesta altezza, per portare a terra residui di altre tecniche demolitorie. Contro crolli improvvisi si agisce su elementi isolati strutturalmente, mediante azioni lente e progressive. Vietato eseguire trazioni a meno di 1,5 volte l’altezza. Per lo sclazamento al piede usare mezzi di stabilizzazione (opere provvisionali, puntelli, sbatacchiature) da eliminare con funi. Poco usata in Italia, sfrutta la percussione facendo oscillare o precipitare una sfera di acciaio (5-50KN) montata sul braccio di un mezzo meccanico semovente. Fino ai 15m di altezza si sfrutta l’oscillazione, dai 15 ai 30m la caduta da +3-5m. Metodo tradizionale più usato, con martelli ad aria compressa, idraulico o elettopneumatico. L’arco di distacco è assimilabile a un arco di cerchio tangente all’asse di simmetria della punta (modello di Evans)…la rottura avviene per cedimento a trazione del materiale lungo tale superficie. MANUALE: pesi variabili tra 10 e 30kg, con 1000-1500 colpi minuto; MARTELLONI: pesi ed energie sviluppate molto maggiori, e di poco inferiore al migliaio di colpi minuto. Di solito attaccati al braccio di un escavatore. Le vibrazioni posso arrecare danni non visibili dovuti alle vibrazioni sulle strutture. Inoltre emissione di rumore, sollevamento polveri e poca precisione, sono i grandi limiti che rendono la tecnica non controllabile. I nuovi martelloni si stanno sviluppando per far fronte a tali inconvenienti, ma rimane sempre una tecnica con un ottimo rapporto costi/benefici. La Pinza è fornita di 2 robuste ganasce mobili per demolizione primaria (frantumatori se una rimane fissa per demolizione a terra). Molto usata per la separazione dell’acciaio nel c.a. Anche per le cesoie esistono 3 tipi di braccio: 1) braccio munito di monolitico diritto e avambraccio lungo; 2) braccio articolato con tre elementi; 3) braccio principale snodato con cilindri ausiliari e avambraccio lungo. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 21
  • 22. DEMOLIZIONI I FASE - INTRODUZIONE TECNICHE di DEMOLIZIONE TRADIZIONALE Per TRAZIONE o per SPINTA USO di SFERE METALLICHE MARTELLI DEMOLITORI PINZE E CESOIE SELETTIVA FLYING DEMOLITION SYSTEM Finalizzato al raccoglimento di frazioni di unico materiale che si prestino al trattamento in appositi impianti di riciclaggio. Quanto è più omogeneo il materiale tanto è più alta la qualità del riciclo. Il patrimonio edilizio “vecchio” si presta poco in quanto non concepito da subito per consentire un agevole disassemblaggio finale. Ci sono 2 diversi momenti per intervenire alla ripartizione: -La separazione all’origine con stoccaggio del materiale in contenitori selettivi, prima della demolizione vera e propria; -La cernita all’interno dei cumuli dei materiali ancora separabili. E’ un sistema innovativo, impiegato in strutture molto alte, sfruttando la potenza di una unità di demolizione indipendente, attaccato al braccio di autogrù semoventi o del tipo a torre. L’adattabilità ne caratterizza l’estrema versatilità rispetto all’area di demolizione e rispetto alle altezze operative, funzione del solo braccio su cui l’attrezzatura è posta. La separazione all’origine richiede l’ausilio di tecniche di decostruzione che vengono indicate con demolizione selettiva. La realtà italiana è la seguente: -Produzione di scarti poco controllata; -Carenza di impianti di trattamento; -Mancanza di incentivi per il recupero in termini di costi delle discariche; -Tasse di smaltimento; -Distanze delle discariche dagli impianti di trattamento; -Assenza di una regolamentazione che preveda la cernita in cantiere; -Riciclaggio obbligatorio di alcune frazioni, p.es. la frazione minerale, e inserimento nel Capitolato d’Appalto; -Assenza di strumenti di controllo, quali i permessi di demolizione. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 22
  • 23. DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE Logica prestazionale: Si definisce fallimento strutturale un’inaccettabile differenza tra prestazione attesa e realizzata. Dissesti Strutturali / Crolli Analisi dei fallimenti strutturali Individuazione delle cause e delle responsabilità Ottimizzazione della progettazione futura È necessario che lo studio dei dissesti strutturali e dei crolli sia supportato da un approccio di tipo metodologico. LA MASSIMA AMPLIFICAZIONE DEL DISSESTO E’ IL CROLLO Necessità di verificare la sicurezza al crollo della struttura nelle nuove condizioni di equilibrio Calcolo a rottura TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 8 I 9 23
  • 24. DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE CALCOLO A ROTTURA Ipotesi: • Materiale elastico perfettamente plastico; • Ipotesi di piccoli spostamenti (teoria del primo ordine); • Modello a plasticità concentrata (cerniera plastica). Il calcolo a rottura consente la determinazione del moltiplicatore dei carchi di collasso s e l’individuazione del meccanismo di rottura TIPOLOGIE di COLLASSO per PLASTICIZZAZIONE del MATERIALE Carichi statici Carichi variabili Collasso statico Collasso incrementale Collasso per plasticizzazione alternata(Collasso istantaneo per la formazione di un meccanismo) (Collasso per la formazione di un meccanismo differito nel tempo) (Collasso localizzato per fatica plastica) TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 10 24
  • 25. DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE PUNTI di FORZA della STRUTTURA POSSIBILITA’ di PERCORSI di CARICHI ALTERNATIVI ELEVATA RESISTENZA LOCALE Travature continue con luci piccole Staffature molto fitte nei pilastri Continuità delle armature inferiori nei nodi Orizzontamenti ed elementi verticali progettati per un carico molto superiore a quello di esercizioElevato grado di iperstaticità Efficienza dei collegamenti Possibilità di sviluppare grosse deformazioni plastiche Possibilità di sopportare il carico trasmesso dagli elementi danneggiati e amplificato dall’effetto dinamico TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 11 25
  • 26. DINAMICA dei CROLLI I FASE - INTRODUZIONE FENOMENO SCATENANTE Danneggiamento qualsiasi IMPREVEDIBILITA’ dell’AZIONE di CALCOLO NON è POSSIBILE ASSICURARE la STRUTTURA RISPETTO ad un PRECISO EVENTO La PROGETTAZIONE DEVE GARANTIRE una RISPOSTA ELASTICA in CONDIZIONI di SERVIZIO e l’ATTINGIMENTO di RISERVE ANELASTICHE in CONDIZIONI STRAORDINARIE APPROCCI PROGETTUALI VOLTI alla MITIGAZIONE del COLLASSO PROGRESSIVO Alternate load path (percorsi di carico alternativi) Incrementare la resistenza locale Migliorare le connessioni tra gli elementi Aumentare il grado di iperstaticità e garantire un’adeguata capacità di ridistribuzione delle sollecitazioni Sovradimension amento degli elementi critici Eliminazione del meccanismo di rottura fragile della connessione, garantendo il totale ripristino della resistenza TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 26
  • 27. SIMULAZIONE I FASE - INTRODUZIONE M 2_http://antiblastsystems.com/AntiBlastSystems-02-EngineeringServices.htm M 3_Rio Hospital Comparison…http://www.demolitionanalysis.com/ Modellazione dell’Azione Modellazione del Crollo TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 27
  • 28. DEMOLIZIONI Con ESPLOSIVO TRADIZIONALI Comuni a tutte le demolizioni ci sono le seguenti problematiche inerenti la sicurezza: SAFETY: 1. Vibrazioni 2. Proiezione di Detriti 3. Polveri 4. Crolli Anticipati 5. Operatori in Cantiere..nelle normali mansioni che li interessano SECURITY: 1. Ingressi ai Non Addetti (per scopi di furto e/o manomissione --- solo per gli esplosivi --- 2. Trasporto fino al Cantiere 3, Controllo all’Ingresso in Cantiere 4. Stoccaggio in Cantiere PROTEZIONE CIVILE: 1.Microcariche Soccorso Speleo; 2.Microcariche Recupero persone all’interno di Strutture; 3. Soppressione Incendi in Pozzi di Estrazione Petrolio; 4. Creazione Controllata di Valanghe e Slavine; 5. Stabilità dei Pendii. I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 28
  • 29. AZIONE: Conoscenza teorica DINAMICA del CROLLO: Stato di fatto Transitorio Dinamica del Crollo TECNICA OPERATIVA: Disposizione esplosivo Collegamenti e temporizzazione Dispositivi atti ad agevolare la dinamica del crollo (funi di acciaio, contrappesi, ecc..) Modellazione dell’azione Reperimento Informazioni Modellazione Work in Progress, Modellazione Dopo l’Esplosione, Simulazione Su Elementi Strutturali, Confinamento o non Scelta dei Tempi e Calcolo Progressione Scelta delle Forze che agevolano il Crollo Rischi correlati che vincolano la scelta Analisi di Rischio, fase preliminare Analisi di Rischio, fase transitoria Analisi di Rischio, fase esecutiva Maneggio esplosivo, sorgenti d’innesco Potenziali inesplosi Ostacoli nell’area di Cantiere + Dispositivi per attutire la caduta Dispositivi contro la proiezione dei detriti Dispositivi contro l’innalzamento delle polveri Approccio STRUTTURALE Approccio SICUREZZA I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 29
  • 30. AZIONE Conoscenza teorica  Rischi correlati che vincolano la scelta Già in fase di definizione dell’azione bisogna, conoscendo il comportamento e la potenza detonante dell’esplosivo impiegato, fare delle valutazioni sulla sicurezza, analizzando se il contesto in cui si opera permette quel tipo di scelta di intervento con quel tipo di esplosivo. Già la fase di modellazione dell’azione può consentire la valutazione dell’impatto dell’onda sonora nelle vicinanze dell’intervento di demolizione, sapendo così, con l’utilizzo delle leggi dell’acustica, come si può propagare il suono e se rientra nei limiti tollerabili in riferimento sia al contesto urbano per la natura dello stesso e per l’orario in cui tale intervento viene messo in atto. Inoltre la natura impulsiva dell’esplosione determina anche delle vibrazioni anch’esse influenzabili la scelta. Queste considerazioni possono vincolare sia la scelta dell’esplosivo, sia la scelta del metodo di demolizione. I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 30
  • 31. Nell’affrontare una demolizione è necessario valutare caso per caso quale sia il metodo più idoneo anche se in almeno due casi, precisamente quando ci si trova ad dover affrontare altezze superiori ai 12-15m e quando si presenta l’esigenza di procedere con l’attacco distruttivo raggiungendo i vari punti secondo una precisa sequenza temporale, il mezzo più sicuro e efficace risulta quello legato all’impiego di cariche esplosive nonostante il dispiegarsi di numerosi effetti collaterali, quali la propagazione di vibrazioni meccaniche attraverso il suolo, la formazione di nuvole di polvere e l’assordante rumore generato dallo scoppio e dal crollo delle rovine, effetti che comunque possono essere in parte attutiti.. I FASE - INTRODUZIONE AZIONE Conoscenza teorica  Rischi correlati che vincolano la scelta TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI ANGOLO dello STRUTTURISTA: Dinamica delle esplosioni VI – Parametri dinamici del fronte d’onda I 12 31
  • 32. Structural hazards Identifying structural hazards Identification of structural form and features Structural condition Stability sensitive structures and elements Structural forces which may cause instability Assessment of conmdition Examination of structural condition General ConcreteSteel and iron workTimberMasonry F 5_Figura 5.1 Diagramma di flusso per la verifica di sicurezza strutturale (adattato da HSE Department – UK) Occorre osservare che la demolizione non necessariamente mira ad eliminare completamente una struttura ma può essere limitata ad una porzione di essa e pertanto non deve essere fonte di conseguenze sproporzionate rispetto agli obiettivi … I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI DINAMICA del CROLLO 32
  • 33. Bisogna avere ben chiaro per quale motivo si interviene con una demolizione. Già nella fase preliminare ci potrebbero essere dei rischi connessi a problematiche di stabilità della struttura. Lo stato di fatto deve quindi essere analizzato nel dettaglio per determinare con esattezza che tipo di rischio si corre già nel semplice sopralluogo propedeutico allo sviluppo del piano di demolizione dell’opera. Già in questa fase, proprio per garantire la sicurezza agli operatori in cantiere prima dell’inizio dei lavori inerenti il piano di demolizione, è possibile prevedere degli interventi mirati di consolidamento che non avranno come obiettivo la completa agibilità dello stabile, ma il minimo livello di sicurezza per il lavoro in cantiere. L’obiettivo di tale operazione è ovviamente sempre la demolizione per cui non si dovrà pensare a interventi di lunga durata. La modellazione strutturale dello stato di fatto agevolerà la identificazione dei punti a maggior rischio di crollo involontario e quindi lo studio dell’intervento strutturale provvisorio più consono. Questa nuova configurazione strutturale dovrà essere il dato di input per lo sviluppo del piano di demolizione con l’esplosivo. Quindi la struttura verrà di nuovo modellata considerando questa nuova situazione statica. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI Stato di Fatto  Analisi di Rischio. Fase Preliminare 33
  • 34. Come vedremo anche nelle altre fasi della dinamica del crollo, visto che il progetto di demolizione ha bisogno di settimane per concludersi, bisogna valutare in questo tipo di intervento strutturale, la possibilità del manifestarsi di eventi eccezionali che hanno una loro probabilità di presentarsi durante questo lasso di tempo. In funzione di questo bisogna considerare il rischio connesso in una configurazione strutturale provvisoria come questa nostra preliminare. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO PAPERBLOG: Terremoto in Emilia 2012 – Municipio di Sant’Agostino pericolante e prossimo al crollo TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI Stato di Fatto  Analisi di Rischio. Fase Preliminare I 13 34
  • 35. Molto più pericolosa rispetto alla precedente è la condizione del work in progress, in quanto durante la preparazione della struttura per la messa in pratica del piano di demolizione, ci si trova a lavorare su strutture di fatto già oggetto di intervento di consolidamento provvisorio (vedi fase precedente) e che vengono degradate nella loro continuità strutturale per agevolare il lavoro che farà l’esplosivo. Anche in questa fase, bisogna garantire la sicurezza agli operatori in cantiere durante tutto il transitorio prima dell’esplosione vera e propria, ancora per garantire il minimo livello di sicurezza per il lavoro in cantiere. L’obiettivo di tale operazione è ovviamente sempre la demolizione per cui non si dovrà pensare a interventi di lunga durata. La modellazione strutturale dovrà essere aggiornata work in progress, in modo di avere un monitoraggio costante del modello della struttura, che non sia solo frutto dello studio teorico iniziale, ma che si sviluppi con la reale situazione di cantiere in modo da poter studiare eventualmente dei possibili scenari pericolosi. Soprattutto in questa fase si dovranno trovare i giusti compromessi tra robustezza provvisoria della struttura che deve garantire la sicurezza degli operatori e il sicuro abbattimento della struttura al momento dell’esplosione, che in questo caso è l’operazione immediatamente successiva. DINAMICA del CROLLO Transitorio  Analisi di Rischio. Fase Transitoria I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 35
  • 36. Come già detto, visto che il progetto di demolizione ha bisogno di settimane per concludersi, bisogna valutare in questo tipo di intervento strutturale, la possibilità del manifestarsi di eventi eccezionali che hanno una loro probabilità di verificarsi durante questo lasso di tempo. In funzione di questo bisogna considerare il rischio connesso in una configurazione strutturale provvisoria come questa nostra preliminare. Questa nuova situazione sarà molto più rischiosa rispetto alla precedente. Non bisogna infatti dimenticarsi che questo tipo di demolizione viene impiegato per i tempi ridotti di esecuzione nonostante più costosa, rispetto ai metodi tradizionali con gli appositi macchinari, che si traducono in un tempo inferiore di esposizione al rischio connesso ad un’attività come quella di demolizione, e per l’altissimo rischio connesso all’esposizione degli operatori quando la demolizione interessa strutture molto alte e ponti. Queste sono anche le strutture di solito molto più vulnerabili all’azione del vento e del sisma. C’è ovviamente da fare delle stime sul rischio connesso a tale situazione, per la durata dell’esposizione e durante lo sviluppo nel tempo delle varie configurazioni strutturali rappresentate dalla modellazione work in progress. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO Transitorio  Analisi di Rischio. Fase Transitoria TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 36
  • 37. Dinamica del Crollo  Analisi di Rischio. Fase Esecutiva A crollo avvenuto si potrebbe avere il problema legato o al non completo crollo della struttura oggetto dell’intervento di demolizione, nel qual caso si dovrà intervenire di nuovo sulla struttura ma in condizioni molto più rischiose di prima, oppure un crollo non conforme alle aspettative così come studiate nella modellazione e nella previsione dell’andamento del crollo. Il livello di rischio in questi casi è molto alto, soprattutto nel primo in cui ci troviamo davanti ad una struttura parzialmente demolita e a volte in condizioni di estrema instabilità. Oltre al fatto che bisognerà indagare sul perché non è crollata completamente, se per questioni di cattiva progettazione della demolizione, o se per problemi di cariche inesplose, o se per malfunzionamento della linea di tiro (per esempio malfunzionamento dei detonatori, dell’impianto elettrico o delle micce, ecc…). Il primo problema è proprio in riferimento all’indagine che prevede un sopralluogo da parte del progettista per capire la causa del fallimento della demolizione. Già in questo momento il rischio va quantificato ma è molto alto. Da quel momento in poi deve ripartire tutta la procedura di analisi del rischio nelle varie fasi, partendo proprio da eventuali consolidamenti da mettere in atto per lasciare operare gli addetti al sopralluogo. I FASE - INTRODUZIONE DINAMICA del CROLLO TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 37
  • 38. Nell’analisi del rischio questa volta, vista anche la maggiore instabilità della struttura in questa configurazione, e il pochissimo tempo che passa tra sopralluogo, nuovo progetto e sua realizzazione, si avrà un tempo transitorio nel work in progress veramente ridotto. Anche per un crollo che non ha seguito la cinematica di caduta prevista, si dovrà capire le motivazioni, che possono essere legate ad un errore umano di caricamento dell’esplosivo, ma anche da problemi legati al materiale esplosivo o alla temporizzazione della sequenza d’esplosione. Addirittura ci potrebbero essere degli inesplosi che comporterebbero anch’essi alti rischi nella fase successiva di caricamento e allontanamento delle macerie dal sito interessato dalla demolizione. Per capire come mai sono avvenuti determinati fallimenti, avendo a disposizione tutta la modellazione della struttura e dell’azione fino a questo momento elaborata, è possibile procedere alla simulazione comparando quello che ci si sarebbe dovuto attendere, con quello che è successo realmente, e quindi procedere con delle ipotesi confortate dall’analisi scientifica. I FASE - INTRODUZIONE Dinamica del Crollo  Analisi di Rischio. Fase Esecutiva DINAMICA del CROLLO TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 38
  • 39. La sicurezza in questa fase riguarda la delicatezza con cui va trattato l’esplosivo durante la sua manipolazione, ad esempio dovendo dimensionare la carica quando questa non viene utilizzata così come dosata dalla fabbrica, perché servono delle cariche inferiori nel piano di demolizione. Quindi vanno tagliate le cariche di confezione per ottenere il quantitativo necessario all’uso. Nello stesso tempo, si verifica che in cantiere ci possano essere delle fiamme libere, o legate all’imperizia degli operai che potrebbero fumare nonostante il divieto, oppure per l’uso di fiamme libere per le normali lavorazioni che riguardano, per esempio, il taglio di armature o di profili in acciaio con fiamma ossidrica in quanto previsto nel piano di demolizione. In questo caso è bene pianificare tutte le attività in modo che si verifichino interferenze di questo tipo solo se strettamente necessarie, e nel limite del possibile evitandole il più possibile. In realtà, senza fonti di innesco nel luogo in cui si maneggia l’esplosivo, è molto difficile che il materiali normalmente usati come cariche esplosive, siano così suscettibili ad innesco spontaneo. Solitamente il personale che maneggia tale materiale, dovrebbe avere un abilitazione ottenuta a seguito di un corso tecnico, che dovrebbe limitare di molto il rischio di cui sopra. E’ comunque un potenziale pericolo che andrebbe quantificato. Disposizione Esplosivo  Maneggio esplosivo, sorgenti d’innesco TECNICA OPERATIVA I FASE - INTRODUZIONE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 39
  • 40. I FASE - INTRODUZIONE RICORDA CHE CON GLI ESPLOSIVI SI PUO’ SBAGLIARE, MA E’ DIFFICILE RIPETERE L’ERRORE PIU’ DI UNA VOLTA. Disposizione Esplosivo  Maneggio esplosivo, sorgenti d’innesco TECNICA OPERATIVA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 40
  • 41. Verificare la corretta esecuzione di tutti i collegamenti e i ritardi previsti dal Piano di Tiro, permette proprio di evitare questo tipo di rischio. Infatti c’è il rischio che se parte dei collegamenti non è fatto a regola d’arte, tutta la linea di tiro, una volta innescato tutto il piano di tiro, non detona. In questa maniera la demolizione non segue l’andamento studiato e si potrebbero avere dei problemi del tipo già analizzato nella Dinamica del Crollo. Stessa cosa per una non corretta temporizzazione, che è legata anche alla tecnica di detonazione scelta. Se si utilizzano solo micce detonanti, si potrebbe commettere un errore nella scelta delle velocità e lunghezze delle micce, che creerebbero ritardi o anticipazioni rispetto a quanto atteso dal progetto. Se si tratta di un piano di tiro che si avvale di detonatori elettrici, si potrebbero realizzare dei ritardi elettrici non corretti in quanto impostati male nel software di gestione dei detonatori. La verifica che tutti i collegamenti siano stati realizzati è possibile nel primo caso controllandolo visivamente giunzione per giunzione, nel secondo caso verificando con uno strumento di misurazione elettrico che chiude il circuito, se si realizza realmente la chiusura del circuito. Nella stessa maniera è possibile verificare se sono stati selezionati bene i ritardi come previsto da progetto. Il tutto si basa sulla garanzia del materiale messo in opera e quindi è fondamentale il controllo prima dell’utilizzo, in modo che su ogni prodotto siano garantite le specifiche tecniche. Collegamenti e Temporizzazione  Potenziali inesplosi I FASE - INTRODUZIONE TECNICA OPERATIVA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 41
  • 42. Dispositivi atti ad agevolare la dinamica del crollo  Ostacoli nell’area di cantiere Molto spesso nel piano di demolizione con gli esplosivi, ci si avvale di dispositivi a perdere utilizzati per facilitare la dinamica del crollo, magari agevolando dei ribaltamenti o dei cedimenti preferenziali. E’ quello che succede quando vengono posizionati dei cavi in acciaio che durante l’esplosione possono fungere da tiranti in una direzione preferenziale, oppure dei contrappesi che assicurino il ribaltamento quando c’è il rischio che la struttura da demolire è molto vicino ad un’altra e lo scalzamento al piede durante la caduta potrebbe arrecare danni proprio all’edificio in adiacenza. E’ importante considerare tali interventi, sicuramente importanti ai fini della demolizione con esplosivo, un ostacolo nelle normali operazioni di lavoro nell’esecuzione del piano di demolizione, perché ostacolano il normale movimento di mezzi e persone nell’area di cantiere. Per questo si potrebbe intervenire con una adeguata segnalazione del rischio, oppure non permettendo l’ingresso in quelle aree. Bisogna sicuramente fare uno studio approfondito sulle interferenze nelle lavorazioni. I FASE - INTRODUZIONE TECNICA OPERATIVA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 42
  • 43. II FASE - APPLICAZIONE CAMPI di APPLICAZIONE nell’USO CIVILE degli ESPLOSIVI STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE EMERGENZA PROGETTO Per quanto siano complesse le strutture su cui si interviene, è possibile sviluppare in progetto di demolizione che preveda il vincolo tempo solo per problemi di carattere economico. Obiettivo : che le strutture crollino come da progetto, senza effetti collaterali URGENZA Per quanto ci piacerebbe intervenire mettendo in campo tutte le conoscenze teorico-ingegneristiche, NON è possibile sviluppare un progetto dettagliato di demolizione in quanto il vincolo tempo è legato a problemi anche di rischio di morte. Obiettivo : messa in sicurezza nel minor tempo possibile, senza effetti collaterali TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 43
  • 44. II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale verticale. Rappresentazione strutturale di tipo a mensola (ciminiere, tralicci, ecc..) 3 D : Direzione predominante sempre in altezza, ma ci sono complicazioni strutturali (vani scale e/o ascensori, lame di irrigidimento, solai con particolari caratteristiche strutturali, ecc..)..grattacieli! 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale orizzontale. Un esempio classico è il ponte 3 D : Direzione predominante sempre una delle orizzontali, ma ci sono complicazioni strutturali (strutture irrigidenti controvento, tecnologie avanzate per garantire grandi luci, ecc..)..capannoni industriali! INTRO: Demolizione Strutture Civili TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 14 44
  • 45. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA PREVENZIONE Uso dell’esplosivo ad evento in corso. Obiettivo : limitare i soccorsi PROTEZIONE Uso dell’esplosivo ad evento concluso. Obiettivo : evitare i danni •Distruzione di blocchi di roccia pericolanti •Modellazione dei Versanti FRANE •Distaccamento di masse di neve e ghiaccio pericolanti in località sciistiche VALANGHE e SLAVINE •Demolizione di argini e di manufatti parzialmente crollati •Liberazione di alvei sbarrati e di strade ALLUVIONI •Spegnimento di pozzi petroliferi •Spegnimento incendi boschivi INCENDI •Modellazione del tragitto lavico ERUZIONI VULCANICHE Recuperi in ambienti ostili con persone imprigionate in GROTTA Recuperi in ambienti ostili con persone imprigionate in ACQUA Recuperi in ambienti ostili con persone imprigionate in STRUTTURE PERICOLANTI e PERICOLOSE SOCCORSO Eventi naturali e non, che possono generare potenziali pericoli per la vita umana, di solito legati o a errore umano nella valutazione del rischio o per la sua eccezionalità (tempistica in riferimento ai tempi di sviluppo dell’evento) Situazioni in cui sono coinvolte delle persone che rischiano la vita. La preoccupazione è in riferimento alla salvaguardia della vita delle persone che sono state soggette all’evento dannoso. Vanno stabilizzate le funzioni vitali e portate nei presidi ospedalieri (tempistica in riferimento ai tempi di sopravvivenza umana) SAF CNVVF: in azione in un recupero TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 15 45
  • 46. II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 1 D : 1- Ciminiere in Illinois (tecnologia costruttiva c.a. e muratura) 3 D : 2 - Edificio Storico in Florida (tecnologia costruttiva mista acciaio/cls) 1 D : 3 - Ponte in North Dakota (tecnologia costruttiva acciaio) 3 D : 4 - Stadio coperto in North Carolina (tecnologia costruttiva acciaio/cls) CASE HISTORY TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 46
  • 47. II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale verticale. Rappresentazione strutturale di tipo a mensola (ciminiere, tralicci, ecc..) 1- Ciminiera ( tecnologia costruttiva muratura ) Episode 11 : Chicago, Illinois The Detonators particolarità : nella 1^ la precisione della demolizione vista il rischio di caduta su strutture vicine, la 2^ demolizione cade molto vicino alle costruzioni limitrofe, creando dei danni Pietrafitta (PG) – Enel - SIAG Una ciminiera di 145 metri di altezza con una base di 16 metri è stata abbattuta dalla Siag nella centrale ENEL di Pietrafitta (PG). Un primato volumetrico e notevoli difficoltà ambientali data la presenza di strutture da salvaguardare tutto intorno. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 16 I 17 I 18 I 19 47
  • 48. II FASE - APPLICAZIONE 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura LOCATION La ciminiera sorge in un paese che si chiama Villa Park nella periferia di Chicago. E’ stata costruita, insieme a tutto il complesso industriale dell’epoca, nel 1925 ed è composta di 150.000 mattoni di laterizio refrattario. Attualmente si trova al centro di una zona residenziale formata da appartamenti. Venne lasciata la sola ciminiera come se fosse un monumento storico. Si decise l’abbattimento per problemi di instabilità e per la sicurezza delle abitazioni vicine. La ciminiera si trova al centro di una piazza totalmente circondata da edifici. Il progettista ammette di non aver mai demolito ciminiere in muratura. M 4_LOCATION: Chicago, Illinois M 5_PROGETTO: Chicago, Illinois TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 48
  • 49. II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Progettista : John Koehler Il progetto prevede una esplosione che privi dell’appoggio la ciminiera, in modo che questa possa collassare su se stessa. Dando uno scarto di un secondo tra l’esplosione sul semicilindro che affaccia sugli appartamenti più vicini e il semicilindro della parte opposta, si è ipotizzato di riuscire a dare lo spunto affinché la ciminiera potesse crollare distanziandosi almeno dall’edificio più vicino. L’esplosione a tutta altezza prevede la privazione della parte alla base della ciminiera di circa 5 m di altezza. Per verificare l’implosione, si è provveduto alla simulazione con il calcolatore. La griglia dei fori per l’esplosivo è a maglia sfalsata con intervalli tra righe e colonne di circa 40-50 cm. E’ stato realizzato anche un esperimento all’University of Science and Technology of Missouri-Esperimental Mine-Mining and Engineering, con il Dr.Braden Lusk (University of Kentucky) e il Prof. Paul Worsey (Missouri Univ. of Science and Technology). Viene realizzato un modello di tubo in mattoni e malta, e per simulare l’esplosione della base della ciminiera, lasciando che la restante parte vada in caduta libera, si è pensato di riempire il modello con dell’acqua fino ad una determinata altezza, e quindi far esplodere una carica immersa. 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 49
  • 50. II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO L’esplosione si trasmetterà a tutta altezza nel livello d’acqua presente all’interno, realizzando delle pressioni a raggiera che si trasmetteranno su tutto il cilindro d’acqua. Ad esplosione avvenuta il modello della ciminiera si frantuma quasi totalmente, anche se apparentemente la dinamica di crollo sembra quella sperata. ESECUZIONE Durante la caduta verso terra, la parte che rimane dopo l’esplosione si spezza a metà, con lo spezzone che tocca terra per primo che mantiene uno spunto in direzione opposta alla caduta prevista. La demolizione non và come da progetto e parte del moncone che tocca terra per primo, crolla su un palazzo. Il pezzo alto, proseguendo la sua caduta verticale, sposta il pezzo al di sotto verso l’edificio. Si rompono solo gli ingressi ai garage al piano terra, mentre il resto è salvo. 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura M 6_ESECUZIONE: Chicago, Illinois TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 50
  • 51. II FASE - APPLICAZIONE COMMENTI Il comportamento di una struttura in muratura non penso che sia stato caratterizzato bene né in fase di modellazione con il calcolatore, né tantomeno quando si è proceduto all’esperimento all’università. Non posso sapere che tipo di modellazione è stata fatta con il calcolatore, ma osservando il modello in muratura, sembra evidente che non era in grado di simulare una struttura molto snella in caduta libera, quale quella che sarebbe rimasta una volta fatta cadere da circa 5 metri su se stessa. Nell’esperimento è mancata totalmente la dinamica di caduta della parte superiore, infatti il modello è esploso completamente, e le poche file di mattoni che rimangono hanno addirittura un movimento verso l’alto prima di cadere a terra. Altra mancanza è stata nel ritardo dell’esplosione, che nella realtà era previsto per evitare il crollo sull’edificio più vicino. Questa asimmetria di scoppio potrebbe aver innescato lo spezzamento della parte in caduta. L’esplosione in laboratorio è stata invece omogenea e contemporanea. Forse una modellazione in scala, sia degli elementi geometrici, che delle cariche, avrebbe potuto portare in luce un problema quale quello che si è verificato nella realtà. Interessante come studio di comportamento delle strutture in murature on caduta libera..anche se, dall’analisi di altre demolizioni di strutture analoghe, si vede la propensione allo spezzamento in due tronconi! 1. CHICAGO, ILLINOIS – Demolizione di una ciminiera in muratura TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 51
  • 52. II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ELEVAZIONE 3 D : Direzione predominante sempre in altezza, ma ci sono complicazioni strutturali (vani scale e/o ascensori, lame di irrigidimento, solai con particolari caratteristiche strutturali, ecc..)..grattacieli! 2 - Edificio Storico ( tecnologia costruttiva mista acciaio/cls ) Episode 2 : Coral Gables, Florida The Detonators particolarità : nella 1^ ci sono delle considerazioni di tipo atmosferico e struttura molto particolare, la 2^ riporta un errore di calcolo per cui bisogna rintervenire in situazione molto rischiosa Genova (GE) - Caserma Vigili del Fuoco - SIAG È stato definito il lavoro “simbolo” delle Colombiane. La demolizione dell’Ex Caserma dei Vigili del Fuoco di Genova, già Ex Albergo dei Migranti. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 20 I 22 I 21 I 23 I 24 52
  • 53. II FASE - APPLICAZIONE 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls LOCATION La costruzione ha il seguente nome: “Torre Ponce de Leon”. E’ alto 139,33 piedi ed ha un peso complessivo di 3500 t, di cui 1000 t di cls e 2500 t di acciaio. Infatti si tratta di una struttura mista acciaio/cls, che alloggiava degli uffici e realizzata nel 1969. Ci troviamo in Coral Gables, Miami, Florida. Si procede alla demolizione in quanto è finita la sua vita utile. La struttura è molto complessa, è a sviluppo verticale e risulta essere la costruzione che all’epoca della sua costruzione era la più alta, composta da 14 piani, con solai in profili di acciaio e lamiera con soletta collaborante, pilastri, scala antincendio esterna e controventature in acciaio, corpo ascensore centrale e lama porta scala antincendio in c.a.. M 7_LOCATION: Coral Gables, Florida M 8_PROGETTO: Coral Gables, Florida TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 53
  • 54. II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Progettista: Jim Redyke Normalmente le strutture in acciaio si fanno cadere per sbandamento, mentre quelle in c.a. si fanno implodere. Nella simulazione numerica si evidenzia la difficoltà di avere una struttura in c.a. che irrigidisce come il vano ascensore centrale. Il progettista ammette che è la prima volta in 35 anni di attività che gli capita una struttura mista fatta in questa maniera. La prima parte della demolizione si concentrerà sull’acciaio, in cui si partirà dai pilastri in acciaio, con una sequenza di microritardi che procedono dal basso verso l’alto a cuneo, con vertice sul vano ascensore, che si propaga all’interno della struttura passando simmetricamente lungo i lati del vano ascensore. Questo dovrebbe imprimere lo spunto al nucleo centrale in c.a. per la direzione di caduta. Vengono liberate dal cls tutte le colonne del primo livello che erano state rese circolari inglobando i profili in acciaio. Questo livello sembra essere quello di un parcheggio, forse la scelta era per renderlo passivamente antincendio. Il corpo centrale viene abbattuto come se fosse una ciminiera e per questo rimarrà una sola parete in c.a. sul lato opposto a quello di caduta per i primi n.2 piani. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 54
  • 55. II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Per garantire la stabilità si demoliscono con mezzi meccanici i n.3 setti in modo che si vengano a creare dei pilastri in c.a. Vista la vicinanza di altre strutture e della strada, si deve ridurre al massimo la proiezione dei detriti. Il progettista ammette di aver paura che la struttura in acciaio non solo non dia lo spunto per portarsi dietro il corpo centrale in c.a., ma anzi che lo fermi. Di questo vengono presentata molte simulazioni numeriche. Viene anche fatta un esperimento all’University of Science and Technology of Missouri-Esperimental Mine-Mining and Engineering, con il Dr.Braden Lusk (University of Kentucky) e il Prof. Paul Worsey (Missouri Univ. of Science and Technology), in cui viene fatto un modello notevolmente approssimato con uno scaffale in acciaio caricato con dei massi al di sopra; poi a parte viene demolita una colonna in c.a. Per il primo la caduta è come previsto, per il secondo cade, ma non nella direzione scelta, causa la torsione creata dalle barre di armatura. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 55
  • 56. II FASE - APPLICAZIONE ESECUZIONE Durante la caduta sembra che la struttura in acciaio abbracci quella in c.a. che rimane in piedi pericolosamente sbilanciata in avanti. Vengono effettuati dei lavori di indebolimento direttamente sotto il lato inclinato di caduta. In laboratorio, all’università si procede alla simulazione della caduta da indurre nella nuova configurazione instabile, per capire se minando i soli pilastri frontali è possibile avere il crollo della restante parte. Nella preparazione della struttura da abbattere, si procede addirittura all’indebolimento del setto del vano ascensore nel lato di caduta, dentro la struttura, aprendo n.2 grandi vani e altri due lungo i fianchi a forma triangolare. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls M 9_ESECUZIONE: Coral Gables, Florida M 10_COMMENTI: Coral Gables, Florida TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 56
  • 57. II FASE - APPLICAZIONE COMMENTI La sequenza dal basso verso l’alto del cuneo frontale nella sequenza di esplosione, che doveva aprire il corridoio per la caduta della struttura in cemento armato, penso che sia stata la scelta sbagliata. O si doveva ritardare l’esplosione nella parte in c.a. dopo che la parte di struttura in acciaio stava esplodendo lungo i lati del vano ascensore, oppure il cuneo centrale si doveva aprire contemporaneamente a tutta altezza. Il rischio poteva, o forse è stato, che esplodendo prima in basso, tutta la struttura in acciaio in alto, cambiando la distribuzione dei carichi, ha sorretto la parte alta del c.a. prima che la detonazione nella struttura in acciaio passasse lungo ambo le parti laterali del vano in c.a. Viene sicuramente messa in luce la difficoltà di interpretazione delle tecnologie costruttive non convenzionali, o delle difficoltà della demolizione delle strutture in 3D che hanno delle dinamiche molto più complesse nel crollo. La tecnologia che si viene a studiare in contesti in cui la progettazione delle strutture avveniva per far fronte ad eventi calamitosi frequenti come in Florida, ha portato i progettisti anni prima a abbondare eventualmente sulle iperstaticità o sulle ridistribuzioni dei cariche. Ma anche semplicemente sul sovradimensionamento dei singoli elementi. E’ comunque importante la scelta di demolire alla fine della vita utile, prassi usata in USA, e poco concreta in un paese come l’Italia. 2. CORAL GABLES, FLORIDA – Demolizione di un edificio storico in struttura mista acciaio/cls TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 57
  • 58. II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 3 - Ponte ( tecnologia costruttiva acciaio ) Episode 9 : Bismarck, North Dakota The Detonators particolarità : cura dell’impatto sulla viabilità e vento forte. 1 D : Strutture assimilabili ad uno sviluppo monodirezionale orizzontale. Un esempio classico è il ponte INTRO: demolizione strutture lunghe TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 58
  • 59. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio LOCATION Liberty Memorial Bridge è un ponte in acciaio a tre campate sul fiume Missouri. Pesa in totale 3200 tonnellate, è lungo 2500 piedi ed è stato costruito nel 1922. Viene abbattuto in quanto dismesso dopo la costruzione di un nuovo ponte in c.a. che corre parallelamente a questo con asse E-W e che dista poche decine di metri. Il ponte è ad alto transito e questo è il motivo per cui il vecchio ponte in acciaio è stato demolito solo dopo aver realizzato il nuovo. Lungo le sponde ci sono delle piccole ville che affacciano sul fiume, con rischio di rottura vetri e muri, e un altro rischio è la estrema vicinanza del nuovo ponte. Altro problema è di natura meteorologica, in quanto la demolizione avviene in ottobre, che in North Dakota coincide con il periodo di avverse condizioni meteorologiche, con venti che soffiano anche a 180 miglia/h. Questo complicherà non poco le operazioni di propedeutica all’esplosione. C’è anche la presenza del traffico fluviale intenso e quindi non sarà possibile effettuare la demolizione in un’unica volta. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 59
  • 60. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio M 11_LOCATION: Bismarck, North Dakota M 12_PROGETTO: Bismarck, North Dakota TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 60
  • 61. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Progettista: Scott e Cody Gustafson Si comincia a decidere almeno la sequenza di abbattimento delle campate, e con il calcolatore viene simulata un primo abbattimento a partire dalla campata della sponda ovest. Poi, in contemporanea, verranno demolite la 2^ e 3^ campata, non appena verrà liberato il fiume dei rottami della prima campata ormai in acqua. Il tempo necessario alla pulizia verrà impiegato per preparare la linea di tiro per la seguente detonazione. Essendo un ponte totalmente ad impalcato in acciaio vengono usate le cariche cave tipiche con profilo a “V”, che permettono il taglio dei profili metallici. Il progetto prevede il taglio lungo 13 linee verticali, che dalla mezzeria arrivano alle pile in maniera simmetrica, tagliando tutti i profili che si trovano lungo le varie verticali. Il tutto dovrà avvenire allo stesso tempo. I tagli più difficili e pericolosi per gli operatori che lavorano con la fiamma ossidrica, sono quelli sui correnti superiori obliqui. Il progettista ammette che nell’uso della fiamma si sente anche la vibrazione della struttura sferzata dal vento. La sequenza di scoppio seguirà l’andamento da ovest verso est. Si teme che il fabbricato di civile abitazione più vicino sulla costa est, possa avere i maggiori problemi. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 61
  • 62. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Infatti la sequenza detonante agevola lo spostamento d’aria principalmente in quella direzione, verso est, e per attutire l’onda impulsiva si decide di coprire i punti d’esplosione. Queste coperture ovviamente ostacolano anche la proiezione delle schegge. Viene anche fatta un esperimento all’University of Science and Technology of Missouri-Esperimental Mine-Mining and Engineering, con il Dr.Braden Lusk (University of Kentucky) e il Prof. Paul Worsey (Missouri Univ. of Science and Technology), il cui scopo è quello di studiare come si propaga lo spostamento d’aria. Già al calcolatore si fa vedere in che maniera sono legate le distanze di detonazione dall’ostacolo con l’energia d’impatto sullo stesso. L’esperimento servirà per proporzionare la distanza ideale affinché non si rompano i vetri, con la quantità di esplosivo impiegato e tenuto in sospensione da un telaietto. Quindi coprendo le sezioni che esplodono, oltre a limitare la proiezione dei detriti, si attutiscono le onde di pressione in quanto questo primo ostacolo molto vicino assorbirà la maggior parte di energia. Si decide inoltre di coprire con dei teli i vetri più a rischio. Viene condotto ancora un esperimento in un laboratorio della stessa Univerità su menzionata. TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 62
  • 63. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Lo scopo è quello di vedere quanto sia importante che le cariche di taglio sullo stesso profilo agiscano nello stesso tempo senza alcun microritardo o riducendolo il più possibile. La stessa cosa è stata fatta con il computer. L’esperimento consiste nell’inserire un detonatore per ogni mela, tutte incastrate su dei bastoni, e verifica se esplodono tutte insieme contemporaneamente. Viene utilizzata una telecamera a 500 fotogrammi al secondo, e per seguire bene viene dato un ritardo di 6 secondi tra esploditore e detonatori. Lo scarto tra detonatore e detonatore è dell’ordine di milionesimi di secondo, ma esiste. Nel nostro caso reale del ponte, l’esplosione dovrà essere contemporanea lungo tutta la sezione verticale delle n.13 presenti, e per tutta la larghezza del ponte (diciamo nella sezione trasversale). La non contemporaneità sullo stesso profilo potrebbe compromettere il taglio della carica cava che esplode con ritardo. Per evitare ciò si mette un detonatore fissato con del nastro isolante alla biforcazione del cavo detonante, proprio dove si sdoppia sul profilo nelle due cariche cave addette al taglio (una per ogni ala da tagliare dello stesso profilo, ovvero per le n.2 anime per i profili accoppiati). TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 63
  • 64. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio PROGETTO Mettendo il detonatore in prossimità delle cariche da esplodere contemporaneamente si riduce ulteriormente l’inconveniente studiato con le mele in laboratorio. Alla fine della prima demolizione si decide che devono cadere contemporaneamente le n.2 campate rimaste del ponte, e le n.2 pile in c.a. in mezzo al fiume. M 13_ESECUZIONE: Bismarck, North Dakota TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 64
  • 65. II FASE - APPLICAZIONE ESECUZIONE La prima demolizione, quella della campata ovest, non solo non porta alla rottura di nessun vetro delle finestre delle case presenti su entrambe le sponde, ma l’impalcato in acciaio viene tagliato perfettamente nei punti previsti, lasciando in acqua i soli pezzi da recuperare. Stessa sorte non è toccata per le altre due campate. Una delle due pile non va completamente in frantumi, ma cosa ancora più grave è che nella campata centrale la linea di tiro del corrente superiore non detona affatto. La struttura cade in acqua praticamente intera e si dovrà demolire in quella posizione direttamente con i mezzi meccanici. COMMENTI Nel video non si entra in merito alle motivazioni che hanno portato alla non detonazione di tutta una linea di tiro, ma forse il problema potrebbe essere legato ad un errato controllo finale prima della demolizione. Nello stesso video non viene descritta affatto la procedura con cui si sono minate le due pile, per cui è difficile capire quali potrebbero essere state le mancanze in quella fase. Sicuramente interessante sia lo studio su come far arrivare in contemporanea la detonazione su n.2 cariche disposte in vicinanza, che tutti gli aspetti di sicurezza pubblica che investono una demolizione con esplosivo, come ad esempio la possibilità di rompere i vetri delle case vicine. 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 65
  • 66. II FASE - APPLICAZIONE 3. BISMARCK, NORTH DAKOTA – Demolizione di una ponte in acciaio COMMENTI In questo in USA sono stati fatti molti passi avanti in una pratica così diffusa (non come in Italia) per evitare richieste di danni da parte degli abitanti nelle vicinanze. Importante anche lo studio sulla viabilità, sia stradale che fluviale, che aveva come obbiettivo quello di impattare il meno possibile, creando meno inconvenienti possibili alla utenza delle reti infrastrutturali. Quindi lo studio di demolire in sequenza le campate per il traffico fluviale, e aspettare la piena operatività del nuovo ponte prima di demolire il vecchio. M 14_FINALE: Bismarck, North Dakota TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 66
  • 67. II FASE - APPLICAZIONE STRUTTURE che si SVILUPPANO in ORIZZONTALE 4 - Stadio coperto ( tecnologia costruttiva acciaio/cls ) Episode 12 : Charlotte, North Carolina The Detonators particolarità: ha la complicazione di una copertura enorme. 3 D : Direzione predominante sempre una delle orizzontali, ma ci sono complicazioni strutturali (strutture irrigidenti controvento, tecnologie avanzate per garantire grandi luci, ecc..)..capannoni industriali! Concordia sul Serchia (MO) – Esplodem Capannone industriali su pilastri in c.a. per implosione. Distanza dai fabbricati 70m, 295 microcariche ad innesco a tempo, 43 kg di gelatina 1, con tiro elettrico TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 25 I 26I 27 67
  • 68. II FASE - APPLICAZIONE 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto LOCATION Lo stadio di football Charlotte Coliseum in North Carolina, costruito nel 1986, con la capacità di 24042 posti, ha ospitato anche concerti importanti, si decide di abbatterlo per termine della propria vita utile. Lo stadio ha una mole di 465 tonnellate di carpenteria metallica. La zona in cui sorge tale stadio è a rischio tempeste. La caratteristica strutturale più importante di tutto lo stadio è ovviamente una imponente copertura, anch’essa totalmente in acciaio. M15_LOCATION:Charlotte, NC M16_PROGETTO:Charlotte, NC M 17_ESECUZIONE: Charlotte, North Carolina TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 68
  • 69. II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO Progettista: Jim Redyke Il primo passo è stato quello di portare alla luce tutti i profili di carpenteria metallica che si celavano dietro le apparenti colonne tonde in c.a.. In questo modo si procede alla demolizione con le tipiche cariche cave usate per il taglio dei profili in acciaio. Nella seconda fase si procede a minare tutti i pilastri del perimetro esterno, per poi passare ai pilastri di sostegno degli spalti. Lo stadio presenta anche una copertura in acciaio imponente e molto speciale, anche perché è stata studiata per non avere strutture intermedie di appoggio, ma appoggiare solo sul perimetro esterno. Il progettista con lunga esperienza nel settore, non ha mai visto una struttura di copertura del genere, infatti nel video viene nominata come “the space roof”. L’idea è di far crollare il prima possibile il tetto all’interno dello stadio, cadendo sulle attuali macerie ottenute dalla demolizione del calcestruzzo delle colonne e ammassato all’interno dell’area dello stadio. La simulazione numerica descrive il progetto in cui si procede facendo detonare i primi due pilastri frontali sul perimetro esterno, e con un ritardo di un secondo la parte centrale della copertura 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 69
  • 70. II FASE - APPLICAZIONE PROGETTO A un secondo dall’ultima esplosione partono in maniera simmetrica e in sequenza, a partire dalle due colonne centrali della esplosione iniziale, tutta la serie delle esplosioni dei pilastri perimetrici. Fino alla chiusura dell’ovale dello stadio nel punto opposto rispetto all’inizio dell’esplosione. Con il crollo della parte centrale della copertura ci si aspetta il crollo dell’intera copertura, in quanto indebolita nella sua parte critica, venendo a mancare la chiave che equilibrava tutte le parti spingenti. Si ipotizza che tutta la demolizione dovrebbe concludersi in al massimo 30 secondi dall’azione sull’esploditore. La mattina dell’esplosione, dopo i controlli finali, comincia a piovere e si alza il vento. Dopo tre settimane di cielo terso non se lo aspettavano. Si sta avvicinando una tempesta e in una rassegna stampa del progettista ai giornalisti ed al pubblico accorso come spettatore dell’evento, si avvisa che il bollettino meteo del vicino aeroporto non è incoraggiante. Sorge così il problema poco confortante che per ore la struttura è rimasta carica di esplosivo pronto a detonare. Nonostante tutto, quando l’attesa comincia ad essere lunga, si decide di far brillare l’esplosivo. 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 70
  • 71. II FASE - APPLICAZIONE ESECUZIONE Lo stadio implode completamente su se stesso come previsto. Inoltre le reti messe a protezione nelle direzioni più a rischio di rottura vetri per l’onda di pressione, hanno fatto il loro lavoro. COMMENTI Un aspetto importante risulta essere stata la corretta comunicazione di cosa stava succedendo in sito sia al cittadino che alla stampa. Questo ha permesso che non ci fossero rischi di mala interpretazione degli eventi in atto. Anche la messa in atto delle procedure previste in caso di rischio per cause naturali, come le avverse condizioni meteorologiche, risultano essere rispettate. In termini tecnici risulta fondamentale nella dinamica di crollo, l’indebolimento della copertura e quindi l’abbattimento in sequenza delle strutture perimetrali che evita rischi di interferenze nella caduta. 4. CHARLOTTE, NORTH CAROLINA – Demolizione di uno stadio coperto TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 71
  • 72. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA PREVENZIONE Uso dell’esplosivo ad evento in corso. Obiettivo : limitare i soccorsi PROTEZIONE Uso dell’esplosivo ad evento concluso. Obiettivo : evitare i danni -Alluvioni -Eruzioni Vulcaniche -Frane -Incendi -Valanghe -Soccorso in ACQUA -Soccorso in GROTTA -Soccorso in STRUTTURE PERICOLANTI e PERICOLOSE CASE HISTORY CNSAS: Esercitazione Cucco 2010VVF: Incendio Pozzo petrolifero a Malvaglio, 26 marzo 2012 TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI I 28 I 29 72
  • 73. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA PREVENZIONE Uso dell’esplosivo ad evento in corso. Obiettivo : limitare i soccorsi EVENTO (per esempio Valanghe) MONITORAGGIO del fenomeno ALLARME con mobilitazione della Protezione Civile Intervento con l’esplosivo RISCHIO : -Sviluppo del fenomeno (metodi di monitoraggio); -Segnali o soglie di allarme (cause per la mobilitazione di Protezione Civile); -Tecnica di intervento con esplosivo; -Esempio (scelta dello scenario: o intervento reale o esercitazione); -Conclusioni TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 73
  • 74. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ESEMPIO (Great Flood of ’11-Mississippi River) ALLUVIONI M 18_ARMY CORPS of ENGINEERS: Esplosione argine Mississippi TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 74
  • 75. ESEMPIO (Eruzione Etna 1983) II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA M 19_Eruzione Etna 1983 ERUZIONI VULCANICHE TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 75
  • 76. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ESEMPIO (Protezione Civile S.S. 18 FRANE M 20_DPC: Masso pericoloso sulla SS18 TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 76
  • 77. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ESEMPIO (Incendio Boschivo Cagliari – Esplosivo Antincendio) Organizzata una eccezionale sperimentazione contro un incendio nella parte centro-meridionale della Sardegna. L’operazione prevedeva le ripresa diretta della RAI. Un fronte di fuoco di 50 metri all’interno della macchia mediterranea più tipica è stato domato senza difficoltà dai nuovi sistemi esplosivi di antincendio brevettati dalla Siag in collaborazione con la Società Esplosivi Industriali di Ghedi. INCENDI PC: Incendio boschivo in provincia di Trapani TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI M 21_Incendio Boschivo Cagliari 77
  • 78. ESEMPIO (Incendio Pozzi di Petrolio - Iraq) Questo intervento avviene mediante gru cingolate, munite di braccio telescopico, sotto un continuo getto di acqua che raffredda il mezzo. Ulteriori getti d’acqua o miscele speciali vengono indirizzati verso il pozzo per cercare di tenere un po’ basse le temperature. Nella seconda fase lo stesso cingolato posiziona in sospensione la carica esplosiva innescata elettronicamente. Dopo l’esplosione, che deve avvenire nel mino tempo possibile, altrettanto rapidamente si posiziona un nuovo “Albero di Natale” (Christmas Tree), ossia una tubazione ricca di valvole, alla sommità del pozzo. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA M 22_LARRY FLACK: Pozzi di petrolio in fiamme durante la prima guerra del Golfo TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI INCENDI 78
  • 79. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA EVENTO In questi ultimi 25 anni sulle Alpi sono morte in valanga mediamente un centinaio di persone a stagione invernale, tra queste, una ventina sul versante italiano. Gli sci alpinisti e gli sciatori fuori pista sono gli sportivi più coinvolti sia in Italia sia nel resto delle Alpi con il 60-70 % dei decessi. Le attività sulla neve al di fuori degli ambiti controllati comprensori sciistici) sono sempre più in espansione e con esse anche gli incidenti e gli eventi tragici; fortunatamente, all’aumento percentuale dei praticanti registrato in questi ultimi 25 anni, non corrisponde una eguale espansione degli incidenti. Le statistiche mostrano anche una diminuzione delle vittime nei territori soggetti a controllo (centri abitati, vie di comunicazione, attività lavorative stabili sul territorio), conseguenza questa dei notevoli investimenti effettuati in opere di protezione stabili (barriere fermaneve, gallerie, cunei di deviazione, ecc.). Tuttavia inverni particolarmente nevosi o situazioni nivometeorologiche particolari, come la stagione 1999-2000 sulle Alpi settentrionali, possono determinare delle nuove situazioni di pericolo, che possono interessare ciò che l’uomo riteneva sicuro. È importante sottolineare che se i decessi per stagione invernale non sono tanti quante le vittime della strada (6000 circa all’anno in Italia), l'incidente in valanga conta 56 decessi ogni 100 incidenti, contro i 3 degli incidenti stradali. Ecco quindi che il problema assume una dimensione diversa, al di là del valore dei piccoli numeri. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 79
  • 80. MONITORAGGIO del FENOMENO Fra i vari strumenti di prevenzione il bollettino nivometeorologico, conosciuto anche con il nome di bollettino valanghe, riveste una particolare importanza. È infatti uno strumento che fornisce un quadro sintetico dell'innevamento e dello stato del manto nevoso, indicandone struttura e grado di consolidamento rilevato al momento dell'emissione su di un determinato territorio. In funzione del consolidamento del manto, della probabilità di distacco, del numero e delle dimensioni delle valanghe stesse, il pericolo presente al momento dell'emissione, viene descritto con un testo sintetico e un indice numerico crescente da 1 a 5, secondo la "Scala Europea del Pericolo Valanghe". Ad ogni grado è associata una situazione tipo che facilita la comprensione e la sintesi del bollettino stesso. Ma il bollettino non fornisce solo dati di analisi, cioè rilevati ed osservati; sulla base della previsione meteorologica più aggiornata, definisce una possibile evoluzione delle condizioni del manto, fornendo quindi anche una vera e propria previsione del pericolo di valanghe. Sull'arco alpino italiano i bollettini sono redatti e diffusi dalle Regioni e Provincie Autonome aderenti all'A.I.NE.VA., titolari per legge di tale incarico; sul rimanente territorio Nazionale le informazioni possono essere reperite attualmente presso le strutture Meteomont del Corpo Forestale dello Stato e delle Truppe Alpine, mentre all'estero le informazioni sono garantite da organizzazioni a livello nazionale, in alcuni casi molto simili all'A.I.NE.VA. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 80
  • 81. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE Attualmente il test più utilizzato è quello funzionale a delineare un cosiddetto profilo penetrometrico del manto nevoso; si tratta di una misura di tipo oggettivo della “durezza” della neve e viene effettuata mediante l’utilizzo di una sonda a percussione (chiamata anche “sonda battage”) costituita da un’asta provvista di scala centimetrata e di una punta a cono standard (diametro = 40 mm e angolo alla punta = 60°). Durante la prova viene fatto cadere un peso per infiggere la punta dello strumento nella coltre nevosa e la resistenza R alla penetrazione si determina mediante la formula: R = T + H + n f p dove: T è il peso delle aste utilizzate, H è il peso del maglio usato per l’infissione (in genere pari a 5 o 10 N), n è il numero di colpi inferti dal maglio in caduta, f è l’altezza di caduta del maglio in centimetri, p è la penetrazione della punta conica in centimetri. Un profilo penetrometrico ottenuto da una prova con sonda a percussione si configura come un diagramma a gradini e mostra la resistenza alla sonda, R, riportata sull’asse delle ascisse in funzione dell’altezza del manto nevoso. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 81
  • 82. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE Esso è pienamente rappresentativo della sezione verticale del manto nevoso e ne disegna lo sviluppo, partendo dal piano campagna, fino alla superficie. Il profilo penetrometrico risulta alla fine essere una delle importanti tessere che costituiscono un mosaico chiamato osservazione nivometeorologica: implementato infatti con altri dati quali le coordinate spazio-temporali, le condizioni meteo, la temperatura dell’aria e i dati eolici, la densità e la temperatura della neve nei singoli strati del manto e soprattutto l’attenta osservazione delle forme cristalline presenti in questi, risulta essere lo strumento fondamentale per importanza ed imprescindibile per priorità nella pianificazione di operazioni di distacco artificiale. In parallelo alla prova meccanica “in situ”, che restituisce valutazioni di tipo quantitativo, ci si propone di iniziare in futuro ad effettuare prove di prospezione georadar. Quando si verifica un elevato livello di pericolo a seguito di eventi di particolare entità quali forti nevicate, fenomeni di notevole escursione termica oppure presenza di venti forti e persistenti, vengono generalmente applicate due forme di difesa temporanea. La principale consiste nell’evacuazione di edifici e nella chiusura al traffico di strade e piste da sci tramite provvedimenti straordinari delle Autorità competenti in materia di sicurezza. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 82
  • 83. ALLARME E PROTEZIONE CIVILE In casi di conclamata emergenza o qualora previsto da specifici piani d’intervento, è invece possibile intervenire procedendo con il distacco artificiale delle valanghe mediante l’utilizzo di materiali esplodenti. Condizione necessaria per poter formalmente procedere con le operazioni di distacco artificiale è la redazione del Piano d’Intervento di Distacco Artificiale, ovvero PIDA. Esso è il documento che regola l’intervento degli operatori e deve contenere l’elenco del personale coinvolto nelle operazioni (esaustivo di ogni nota caratteristica) ed i relativi ruoli, i luoghi d’intervento, le norme di sicurezza e di comportamento, i tempi d’intervento e le priorità. Il distacco artificiale o programmato delle valanghe consente di provocare infatti la rottura del manto nevoso prima che questa si verifichi spontaneamente. Viene utilizzato mediante l’impiego puntuale e distribuito di materiale esplosivo convenzionale e miscele gassose esplosive. Questo sistema consente di scegliere il momento più favorevole al distacco, limitando a periodi relativamente brevi l’interdizione delle aree interessate. Le sollecitazioni meccaniche trasmesse dalla detonazione del materiale esplodente e la loro propagazione alla superficie del manto nevoso, nonché alle aree immediatamente circostanti, provocano il distacco e quindi la bonifica del pendio con la conseguente messa in sicurezza dei comprensori a valle dell’intervento. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 83
  • 84. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE P.I.S.T.E. (Piano di Intervento per la Sospensione Temporanea degli Esercizi) Identifica le zone a rischio distacco, definisce le procedure e le soglie per definire le condizioni di stabilità e instabilità del manto nevoso, indica gli interventi per il ripristino della sicurezza anche in relazione a superfici sciabili raggiungibili in discesa dalla sommità degli impianti e “abitualmente comprese nel termine generico di fuori pista”. P.I.D.A.V. (Piano di Intervento per il Distacco Artificiale di Valanghe) Definisce in sintesi le zone del comprensorio interessate dalle operazioni di tiro e di distacco, scorrimento ed arresto delle masse nevose instabili, le figure incaricate delle operazioni (uso di esplosivi convenzionali o di installazioni fisse di esploditori a base di miscele gassose), le procedure per il personale incaricato delle operazioni di distacco, le misure di sicurezza per gli operatori e per i terzi. Il Direttore delle Piste in particolare: verifica le condizioni di stabilità del manto nevoso, segue le situazioni di allarme, decide la chiusura di pista e di impianti se mancano le condizioni di sicurezza, vigila sulla effettiva chiusura degli impianti e delle piste (con la relativa segnaletica) e sulla presenza di sciatori impegnati in percorsi fuori pista, decide di eventuali interventi di distacco artificiale conformemente al P.I.D.A.V., controlla il rispetto delle misure di sicurezza adottate, avvia le misure di soccorso in caso di incidente, decide la riapertura di piste ed impianti a sicurezza ripristinata. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI 84
  • 85. II FASE - APPLICAZIONE EMERGENZA ALLARME E PROTEZIONE CIVILE L’Osservatore niveo-meteo in particolare: svolge le osservazioni giornaliere e periodiche (comprese quelle sulle aste nivometriche prossime alle zone di distacco) trascrivendo i dati sull’apposito modello, tiene sotto osservazione i versanti sovrastanti le piste di sci per rilevare eventuali distacchi e altri indizi di instabilità del manto nevoso, ove disponibile “si avvale di specifico programma informatico per determinare il livello di stabilità-instabilità del manto nevoso”, informa quotidianamente il Direttore delle piste sulle proprie osservazioni e valutazioni. VALANGA TESIdiLAUREA“DemolizioneControllataconEsplosivo” Ing.MarcoLUCIDI M 23_Distacco con esplosivo via aerea 85