Tesi etd-03302026-131502 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
NENCINI, MARCO
URN
etd-03302026-131502
Titolo
Sviluppo di simulazioni di incendio finalizzate alla progettazione e verifica di
piani di emergenza ed evacuazione
Dipartimento
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA CHIMICA
Relatori
relatore Prof. Landucci, Gabriele
relatore Ing. Launaro, Pier Massimiliano
relatore Ing. Launaro, Pier Massimiliano
Parole chiave
- analisi prestazionale
- aset
- compartimentazione
- curva hrr
- evac
- evacuazione
- fds
- Fire Safety Engineering
- FSE
- incendio
- rset
- simulazione
Data inizio appello
21/04/2026
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
21/04/2096
Riassunto (Inglese)
Riassunto (Italiano)
Questo lavoro riguarda la valutazione della sicurezza antincendio di un edificio storico reale, analizzato nelle sue caratteristiche geometriche, funzionali e di affollamento, con l’obiettivo di verificare se, in presenza di incendio, le condizioni interne consentano un esodo sicuro degli occupanti. Il caso studio nasce da un’esigenza progettuale concreta: l’adeguamento antincendio dell’edificio non risultava pienamente affrontabile tramite un approccio prescrittivo tradizionale, a causa dei vincoli architettonici e funzionali propri della struttura storica, rendendo necessario il ricorso a un approccio prestazionale di tipo Fire Safety Engineering (FSE). In questo contesto, la modellazione numerica diventa lo strumento principale per dimostrare il raggiungimento dei livelli di sicurezza richiesti.
L’analisi è stata condotta mediante una modellazione integrata che combina la simulazione della dinamica dell’incendio tramite FDS (Fire Dynamics Simulator) con la simulazione dell’evacuazione degli occupanti tramite il modulo Evac. Questo ha permesso di rappresentare in modo accoppiato l’evoluzione dell’incendio e il movimento degli occupanti, superando le limitazioni degli approcci prescrittivi.
Un aspetto centrale dello studio è la definizione dello scenario d’incendio. La curva di rilascio termico (HRR) è stata costruita a partire dai contributi dei singoli elementi combustibili effettivamente presenti negli ambienti, come arredi e materiali, combinando le rispettive curve caratteristiche. Questo approccio ha consentito di ottenere una rappresentazione coerente con la reale distribuzione delle sorgenti, evitando l’utilizzo di curve standard non rappresentative del caso in esame.
Sono stati quindi analizzati diversi scenari di incendio, variando la posizione della sorgente di primo innesco, al fine di esplorare differenti configurazioni plausibili. Il confronto tra gli scenari ha permesso di identificare la configurazione più gravosa ai fini della sicurezza dell’esodo, sulla quale sono state condotte le valutazioni di dettaglio.
La verifica è stata condotta osservando direttamente l’evoluzione nel tempo dei parametri che governano le condizioni che consentono un esodo sicuro, in particolare visibilità, temperatura, irraggiamento e frazione di dose efficace (FED). L’analisi ha consentito di individuare l’intervallo temporale durante il quale tali grandezze si mantengono entro limiti compatibili con un esodo sicuro lungo i percorsi considerati.
Parallelamente, il tempo richiesto per l’evacuazione (RSET) è stato stimato mediante il modello accoppiato FDS+Evac. Il modulo Evac descrive il movimento degli occupanti attraverso modelli basati su forze sociali e di contatto, considerando le interazioni tra gli individui e gli effetti di congestione. Preso singolarmente, tale modello non tiene conto delle condizioni generate dall’incendio. L’accoppiamento con FDS consente invece di includere, seppur in forma modellata e semplificata, l’influenza dell’ambiente sull’evacuazione, permettendo di considerare l’effetto dei prodotti dell’incendio, quali riduzione della visibilità, incremento della temperatura ed esposizione ai fumi, sulle prestazioni di movimento degli occupanti. In questo modo è stato possibile ottenere una valutazione dinamica del tempo necessario affinché gli occupanti raggiungano un luogo sicuro.
La verifica di sicurezza è stata quindi impostata confrontando direttamente l’evoluzione delle condizioni ambientali con il tempo di evacuazione: è stato verificato che i parametri critici si mantenessero entro limiti accettabili per un tempo superiore al RSET. In questa prospettiva, il tempo disponibile per l’esodo (ASET) non è stato calcolato in modo esplicito, ma interpretato come l’intervallo temporale in cui le condizioni risultano ancora compatibili con l’esodo, coerentemente con l’approccio prestazionale adottato.
Infine, è stata condotta un’analisi di sensibilità sul modello accoppiato FDS+Evac e sul modello Evac, variando in modo sistematico parametri sia legati alla dinamica dell’incendio sia al comportamento degli occupanti. L’obiettivo è stato quello di comprendere come il modello risponda alle variazioni delle condizioni al contorno e delle ipotesi modellistiche, evidenziando i parametri più influenti e il grado di variabilità dei risultati.
Nel complesso, il lavoro dimostra come l’approccio FSE, applicato a un caso reale e complesso come un edificio storico, consenta di superare i limiti delle verifiche prescrittive, fornendo una valutazione più flessibile e aderente al reale comportamento del sistema edificio–incendio–occupanti.
L’analisi è stata condotta mediante una modellazione integrata che combina la simulazione della dinamica dell’incendio tramite FDS (Fire Dynamics Simulator) con la simulazione dell’evacuazione degli occupanti tramite il modulo Evac. Questo ha permesso di rappresentare in modo accoppiato l’evoluzione dell’incendio e il movimento degli occupanti, superando le limitazioni degli approcci prescrittivi.
Un aspetto centrale dello studio è la definizione dello scenario d’incendio. La curva di rilascio termico (HRR) è stata costruita a partire dai contributi dei singoli elementi combustibili effettivamente presenti negli ambienti, come arredi e materiali, combinando le rispettive curve caratteristiche. Questo approccio ha consentito di ottenere una rappresentazione coerente con la reale distribuzione delle sorgenti, evitando l’utilizzo di curve standard non rappresentative del caso in esame.
Sono stati quindi analizzati diversi scenari di incendio, variando la posizione della sorgente di primo innesco, al fine di esplorare differenti configurazioni plausibili. Il confronto tra gli scenari ha permesso di identificare la configurazione più gravosa ai fini della sicurezza dell’esodo, sulla quale sono state condotte le valutazioni di dettaglio.
La verifica è stata condotta osservando direttamente l’evoluzione nel tempo dei parametri che governano le condizioni che consentono un esodo sicuro, in particolare visibilità, temperatura, irraggiamento e frazione di dose efficace (FED). L’analisi ha consentito di individuare l’intervallo temporale durante il quale tali grandezze si mantengono entro limiti compatibili con un esodo sicuro lungo i percorsi considerati.
Parallelamente, il tempo richiesto per l’evacuazione (RSET) è stato stimato mediante il modello accoppiato FDS+Evac. Il modulo Evac descrive il movimento degli occupanti attraverso modelli basati su forze sociali e di contatto, considerando le interazioni tra gli individui e gli effetti di congestione. Preso singolarmente, tale modello non tiene conto delle condizioni generate dall’incendio. L’accoppiamento con FDS consente invece di includere, seppur in forma modellata e semplificata, l’influenza dell’ambiente sull’evacuazione, permettendo di considerare l’effetto dei prodotti dell’incendio, quali riduzione della visibilità, incremento della temperatura ed esposizione ai fumi, sulle prestazioni di movimento degli occupanti. In questo modo è stato possibile ottenere una valutazione dinamica del tempo necessario affinché gli occupanti raggiungano un luogo sicuro.
La verifica di sicurezza è stata quindi impostata confrontando direttamente l’evoluzione delle condizioni ambientali con il tempo di evacuazione: è stato verificato che i parametri critici si mantenessero entro limiti accettabili per un tempo superiore al RSET. In questa prospettiva, il tempo disponibile per l’esodo (ASET) non è stato calcolato in modo esplicito, ma interpretato come l’intervallo temporale in cui le condizioni risultano ancora compatibili con l’esodo, coerentemente con l’approccio prestazionale adottato.
Infine, è stata condotta un’analisi di sensibilità sul modello accoppiato FDS+Evac e sul modello Evac, variando in modo sistematico parametri sia legati alla dinamica dell’incendio sia al comportamento degli occupanti. L’obiettivo è stato quello di comprendere come il modello risponda alle variazioni delle condizioni al contorno e delle ipotesi modellistiche, evidenziando i parametri più influenti e il grado di variabilità dei risultati.
Nel complesso, il lavoro dimostra come l’approccio FSE, applicato a un caso reale e complesso come un edificio storico, consenta di superare i limiti delle verifiche prescrittive, fornendo una valutazione più flessibile e aderente al reale comportamento del sistema edificio–incendio–occupanti.
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