Gli scenari di incendio - Ordine degli Ingegneri della Provincia di

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Gli scenari di incendio - Ordine degli Ingegneri della Provincia di
Gli scenari di incendio
Ing. Pierpaolo Gentile CNVVF
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Premessa: Cosa si intende per approccio
prestazionale
• Individuato lo scopo del progetto, la fase di
verifica si svolge sulla rispondenza delle
misure ai requisiti stabiliti
• Non si tratta, quindi di verificare il rispetto di
norme o di una probabilità di accadimento
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Premessa: Cosa si intende per approccio
prestazionale
Infatti:
Le norme prescrittive prevedono una clausola relativa alla
possibilità di adottare misure alternative (DPR 37/98).
Di solito questo permette di verificare se i limiti (stabiliti
implicitamente o esplicitamente) sono rispettati
Nel caso di norme prestazionali la verifica è facilitata in quanto
lo strumento ingegneristico permette la verifica del rispetto
dei requisiti
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Premessa: Cosa si intende per approccio
prestazionale
L’approccio prestazionale costringe ad una
razionalizzazione del processo di verifica
della sicurezza
A questo scopo, il primo passo è quello di
codificare nel modo più dettagliato possibile
le fasi della verifica
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La definizione degli scenari
- Metodo di selezione tra gli scenari ragionevolmente
ipotizzabili (DM sull’approccio ingegneristico, SFPE);
- Scenari predefiniti (NFPA 101, 914 ecc.)
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Scopi del progetto
Mete del progetto
Obiettivi del progetto
Scenari di progetto
Valutazione del progetto
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Il primo passo da compiere è
l’individuazione dello scopo del progetto
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Scopo del progetto/1
Cosa è lo scopo del progetto?
E’ l’identificazione dei limiti entro cui si situa il progetto
1. Modifica di parti rilevanti ai fini antincendio
2. Modifica o adeguamento dell’esistente
3. Nuova costruzione
4. …
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Scopo del progetto/2
Lo scopo del progetto ha sempre altri limiti:
- Norme vigenti
- Tempi di esecuzione
- Uso dell’edificio
- Vincoli ambientali
- …
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Scopo del progetto/3
L’identificazione dello scopo del progetto implica che
siano sentite le parti interessate (stakeholders interessi contrapposti):
chi rappresenta un interesse nell’attività.
L’interesse può risiedere in motivi finanziari o di
sicurezza.
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Scopo del progetto/4
-
Proprietario
Gestore
Organo di controllo
Soccorritori
Assicurazioni
Costruttori
Manutentori
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Scopo del progetto/5
Perché devono essere sentite le parti interessate?
Sono determinanti per la definizione degli scenari di
incendio.
Questi, peraltro, saranno vincolati anche da altre
caratteristiche quali:
- Ubicazione
- Caratteristiche del servizio antincendio
- Servizi comuni
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Scopo del progetto/6
-
Norme applicabili
Gestione e security dell’edificio
Vincoli storici-culturali
Valore sociale o economico
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Scopi del progetto
Mete del progetto
Obiettivi del progetto
Scenari di progetto
Valutazione del progetto
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Mete del progetto (goals) antincendio
Le mete del progetto possono ricadere nelle quattro
categorie:
- Garantire la sicurezza dei presenti, la sicurezza
pubblica e dei soccorritori
- Proteggere il bene
- Garantire la continuità del servizio
- Limitare l’impatto ambientale dell’incendio
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• Mete del progetto (goals) antincendio/2
• Esistono anche mete complementari da
tenere presente: ad esempio nella protezione
dei beni culturali oltre alla sicurezza
antincendio si deve considerare la
conservazione del bene
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• Mete del progetto (goals) antincendio/3
• Esempio di mete:
• - evitare eventi mortali nell’ambiente di
origine dell’incendio, minimizzare le
conseguenze per le persone che si trovano
all’interno e rendere nulle le conseguenze a
persone che si trovano al di fuori dell’edificio
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• Mete del progetto (goals) antincendio/4
• Esempio di mete:
• - rendere minimo il danno agli impianti
informatici dell’edificio
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• Mete del progetto (goals) antincendio/5
• Esempio di mete:
• - rendere minima l’interruzione delle
operazioni di carattere commerciale
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• Mete del progetto (goals) antincendio/6
• Priorità delle mete:
• - esistono casi in cui deve essere
valutata
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Scopi del progetto
Mete del progetto
Obiettivi del progetto
Scenari di progetto
Valutazione del progetto
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• obiettivi del progetto (goals) antincendio
• Con il termine obiettivi del progetto (project
objectives) si definiscono i medesimi punti
con un livello di dettaglio più alto.
• In questa fase si sviluppano le prestazioni
(performance) che il progetto deve soddisfare
secondo gli interessati.
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• obiettivi del progetto (goals) antincendio/2
• Esempio:
- livello delle lesioni accettabile
- non avverrà il flashover nel tale locale
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Scopi del progetto
Mete del progetto
Obiettivi del progetto
Criteri di prestazione
Scenari di progetto
Valutazione del progetto
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• Criteri prestazionali
Lo sviluppo dei criteri prestazionali o di
accettazione (performance criteria) è la
fase del processo in cui gli obiettivi
diventano valori numerici
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• Criteri prestazionali/2
I criteri sono valori di soglia o campi di
valori o distribuzioni che si utilizzano per
sviluppare e valutare il progetto nei
confronti di determinate situazioni.
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• Criteri prestazionali/3
I criteri prestazionali includono ad esempio:
- temperature di gas o materiali;
- concentrazioni di fumo o livelli di visibilità;
- concentrazioni di gas;
- flussi di energia radiante.
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• Criteri prestazionali/4
Quando i valori che danno luogo ai criteri
prestazionali hanno a che fare con la risposta
umana le scelte devono essere giustificate in
modo particolare, data l’incertezza con cui i
comportamenti umani possono essere
schematizzati.
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• Criteri prestazionali/5
La valutazione di un obiettivo può
richiedere la verifica di più di un criterio
prestazionale.
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• Criteri prestazionali/6
La definizione di criterio prestazionale
rende evidente un aspetto comune a
tutte le valutazioni di sicurezza: il fatto
che è impossibile garantire un ambiente
privo di rischi.
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• Criteri prestazionali/7
Un ulteriore aspetto è quello di rendere
evidente come la diminuzione di rischi
sia legata all’aumento di costi della
sicurezza.
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• Criteri prestazionali/8
Sulla base di quanto definito i criteri
prestazionali assumono la forma di indicatori
di danno: infatti, fino alla loro definizione sono
stati espressi solo gli obiettivi delle persone
interessate e quelli del progetto.
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• Criteri prestazionali/9
La loro traduzione in termini numerici, quindi,
deve riflettere gli intenti di tali figure, senza
tenere conto delle misure di sicurezza
adottate, che non sono ancora entrate nel
processo.
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• Criteri prestazionali/10
Vita umana
–
Effetti termici (valori di soglia, tempi
limite di esposizione)
- Tossicità (tempi di esposizione,
quantità inalata)
- Visibilità (in rapporto alla capacità dei
presenti di allontanarsi in sicurezza)
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• Effetti termici:
valori di soglia;
tempi limite di esposizione nello scenario
considerato;
Anche il gas irraggia calore. L’irraggiamento
può dare luogo alla combustione del
vestiario
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• Visibilità:
- in rapporto alla capacità dei presenti di
allontanarsi in sicurezza;
- Particolato presente sul percorso ottico
- Effetti irritanti sugli occhi
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• Criteri prestazionali/11
• Beni
– Effetti termici (fusione, gocciolamento,
deformazione, ignizione ecc.) anche per la fonte di
innesco (distanza, potenza conduzioni,
irraggiamento ecc.);
– Propagazione dell’incendio (fattori che influenzano
la propagazione, la ventilazione, il flusso termico
ecc.);
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• Propagazione dell’incendio:
-
influenza della ventilazione;
flusso termico;
• Danni del fumo
-
aerosol
Particolato
Prodotti corrosivi
I valori limite dipendono dai beni bersaglio
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• Criteri prestazionali/11
• Beni/2
– danni alle barriere ed alla integrità
strutturale (la crisi delle barriere modifica
l’estensione dei danni)
- danni ai beni esposti
- danni all’ambiente
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Esempi dei processo fino alla definizione
dei criteri di prestazione
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Mete di
prevenzione
incendi
Minimizzare
la
ferite e prevenire
qualsiasi
danno
evitabile ai beni
Minimizzare danni
dovuti all’incendio
all’edificio ed al suo
contenuto
Minimizzare
le
interruzioni
del
servizio evitabili e
gli effetti sulle
operazioni
commerciali
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Obiettivi degli
interessati
Evitare
decessi
nell’ambiente
di
origine
dell’incendio
Evitare
qualsiasi
danno al di fuori
dell’ambiente
di
origine
dell’incendio
Obiettivi di
progetto
Criteri di
prestazione
Evitare il flashover COHb < 12%
nell’ambiente
di Visibilità superiore
origine dell’incendio a 7 m
Rendere minima la
possibilità
di
propagazione
dell’incendio al di
fuori
del
compartimento
di
origine
Evitare interruzioni Limitare
al processo di durata l’esposizione
al
superiore a X ore
fumo in modo che
sia accettabile per i
beni interessati
Temperatura dello
strato superiore <
200°C
HCl < X ppm
Particolato inferiore
a Y g/m3
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Scopi del progetto
Mete del progetto
Obiettivi del progetto
Criteri di prestazione
Scenari di progetto
Valutazione del progetto
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• Scenari di incendio
definiti i criteri prestazionali , è possibile
svolgere una simulazione dell’incendio
al fine di confrontare i risultati numerici
della simulazione con i criteri.
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• Scenari di incendio/2
il termine scenario (scenario) indica il
gruppo di condizioni che identifica le
condizioni sotto cui intendiamo simulare
l’incendio.
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Scenari di incendio/3
• il termine scenario (scenario) indica il gruppo
di condizioni che identifica le condizioni sotto
cui intendiamo simulare l’incendio
• Condizioni che definiscono lo sviluppo
dell’incendio e la propagazione dei prodotti
della combustione nell’edificio o in una sua
parte.
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Scenari di incendio/3/1
• Scenario peggiore (worst case scenario): scenario
che comporta le conseguenze peggiori in relazione a
quanto stabilito dall’interessato o dalla norma
• Peggiore scenario credibile (worst credible
scenario): scenario che può essere ragionevolmente
atteso e che comporta conseguenze non più gravi
dello scenario peggiore.
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Scenari di incendio/4
–considerare tutti gli scenari possibili;
–definire gli scenari di incendio di
progetto, e cioè un sottogruppo dei
primi;
- quantificare gli scenari di incendio di
progetto.
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• Scenari di incendio/5
–Lo scenario è quel gruppo di
informazioni che definiscono la
situazione nella quale si sviluppa
un incendio; per sua natura,
quindi, anche nelle situazioni più
semplici il numero di scenari è
molto elevato
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Scenari di incendio/6
-
caratteristiche dei prodotti antincendio;
fonte di innesco;
natura e posizione del combustibile;
ventilazione;
caratteristiche di risposta delle persone
presenti.
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• Scenari di incendio/7
In
un dato scenario lo sviluppo
dell’incendio può essere influenzato da
diversi fattori, quali ad esempio:
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•
Scenari di incendio/7
-
la forma della fonte di innesco;
il tipo di combustibile che brucia per primo;
l’ubicazione dell’incendio
gli effetti della geometria dell’ambiente
lo stato iniziale di porte e finestre;
la ventilazione
il tipo di strutture e di rivestimenti;
il tipo di intervento.
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Scenari di incendio/8
• in quale modo si deve procedere per
selezionare quelli che poi saranno oggetto di
valutazione quantitativa?
• A questo scopo servono in modo essenziale
le informazioni che il valutatore ha raccolto in
fase di analisi iniziale della struttura.
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• Scenari di incendio/9
In
ogni caso,
specificare:
ogni
scenario
deve
caratteristiche dell’innesco
- caratteristiche dell’edificio
- caratteristiche delle persone
-
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• Scenari di incendio/10
- caratteristiche dell’innesco :
fonte, velocità di crescita,
flashover, sviluppo, estensione
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Scenari di incendio/11
• caratteristiche dell’edificio: caratteristiche
architettoniche, componenti strutturali, sistemi
di protezione, servizi e processi dell’edificio,
caratteristiche operative, risposta dei
soccorritori, fattori ambientali
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•
Scenari di incendio/12
caratteristiche delle persone :
numero di persone, distribuzione
nell’edificio, stato di veglia,
impegno, ruolo, condizioni
psicofisiche, familiarità
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•
Scenari di incendio/13
• Per quanto riguarda il fatto che in fase di
progetto il progettista non dispone delle
informazioni che riguardano la gestione, il
modo più plausibile di operare è quello di fare
delle assunzioni che poi devono essere
debitamente evidenziate nel seguito, fino a
determinare delle condizioni di esercizio per il
gestore
• FONDAMENTALE A QUESTO RIGUARDO IL
CONTENUTO DEL DM CIRCA IL SGSA
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Scenari di incendio/15
• Strumenti per l’identificazione
scenari di incendio possibili
-
degli
Fmea
Failure analysis
What if? Analysis
Dati storici e liste di controllo
Dati statistici
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Scenari di incendio/16
• Identificazione degli scenari di progetto
Il passaggio dagli scenari possibili a quelli di
progetto è un processo di riduzione del
numero dei primi fino ad una quantità in
grado di essere trattata nei calcoli.
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Scenari di incendio/17
• Il filtro più importante è quello del
giudizio basato sull’esperienza e sulla
conoscenza della materia da parte del
professionista.
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Scenari di incendio/18
• Nel caso si rendano necessari dei
calcoli possono essere identificati due
approcci: deterministico e probabilistico
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Scenari di incendio/19
Approccio deterministico
• Questo approccio si basa su una analisi basata su
correlazioni chimiche e fisiche basate su indagini
sperimentali relative alla combustione. Secondo
questo approccio si valutano analiticamente gli
scenari verificane se possono fornire degli effetti che
superano i criteri di prestazione stabiliti.
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Scenari di incendio/19
Approccio deterministico
• Nell’analisi deterministica si prendono
in considerazione gli scenari che
rappresentano i peggiori casi credibili in
ogni specifico edificio
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Scenari di incendio/20
Approccio probabilistico
• L’approccio probabilistico riguardala verosimiglianza
dal punto di vista statistico che un incendio possa
avvenire e le conseguenze di tale evento se si
verifica; se la verosimiglianza di uno o più gruppi di
scenari è considerata bassa, questi possono essere
eliminati dall’analista.
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Scenari di incendio/21
Caratterizzazione dello scenario di incendio
di progetto
• Identificati gli scenari di progetto si deve
provvedere all’attribuzione di grandezze
numeriche ai parametri che intervengono
nella definizione dello scenario:
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Scenari di incendio/22
Caratterizzazione dello scenario di incendio di
progetto
• caratteristiche dell’edificio (caratteristiche architettoniche,
elementi strutturali, carico di fuoco, vie di esodo, sistemi
di protezione, servizi, caratteristiche operative,
caratteristiche della risposta dei soccorritori, fattori
ambientali);
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•
Scenari di incendio/23
Caratterizzazione dello scenario di incendio
di progetto
- caratteristiche delle persone presenti
(comportamento umano, caratteristiche della
risposta, tempo di esodo);
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Scenari di incendio/24
Caratterizzazione dello scenario di incendio di
progetto
curve di incendio (fonte di innesco, curva di
crescita del combustibile, posizione iniziale e
configurazione del combustibile, hrr, velocità
di crescita, combustibili secondari, flashover
ecc.)
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Esempio di definizione di uno scenario
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• Impianto sportivo al chiuso
9 La norma proibisce di realizzare attività di cottura
nell’impianto o in comunicazione con esso
9 La richiesta è relativa ad un piccolo locale tipo fast
food (solo preparazione pasti, no posti a sedere) che
si affaccia su un percorso interno
Serranda automatica tagliafuoco
Espulsione fumi
Impianto spegnimento gas
nella friggitice
IMPIANTO SPORTIVO
Rilevatore fumo
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•
-
COMPORTAMENTO UMANO
L’addetto non sa usare l’estintore
L’addetto blocca la serranda in posizione aperta
L’incendio avviene in presenza di pubblico
• FUNZIONAMENTO IMPIANTI
-Non funziona la serranda automatica
-Non funziona l’impianto automatico di spegnimento
-Non funziona l’estintore
-Non funziona la rilevazione di incendio
•
-
PRINCIPIO DI INCENDIO
Incendio degli imballi
Incendio dell’olio nella friggitrice
Incendio degli impianti elettrici della
friggitrice
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• La selezione degli scenari da considerare dovrà
tenere conto delle conseguenze più gravi nell’ambito
delle condizioni critiche individuate. Per questo
motivo in sede di selezione dovranno essere noti via
approssimativa i dati sugli impianti di protezione (%
malfunzionamento serranda, quanto è stagna in
effetti?), sulle curve di rilascio termico (hrr imballi, olio
ecc.) e dovranno essere assunte delle ipotesi, che
diventano vincolanti, sulla gestione (l’addetto è
formato all’uso degli impianti?).
• Su questa base poi potrà essere giustificata la scelta
degli scenari di sviluppare
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A scopo puramente indicativo si ipotizza l’analisi proposta da un
professionista (NB in questo esempio i dati sono a caso):
• L’olio ha una curva HRR molto più gravosa degli imballi
• Il personale è addestrato bene
• I rilevatori di fumo e l’impianto di espulsione del fumo sono
abbastanza affidabili, mentre non ci sono dati sull’affidablità e la
tenuta delle serrande tagliafuoco
IL PROFESSIONISTA PROPONE QUESTO SCENARIO:
- incendio di olio nella friggitrice
- La serranda non funziona, gli altri impianti funzionano
- L’addetto spegne con l’estintore l’incendio non prima di un paio
di minuti. L’incendio non si propaga agli imballi.
- Nel corridoio dell’impianto c’è pubblico (1 persona/m2), che sarà
quindi esposto al fumo.
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Gli scenari predefiniti
(NFPA 101 e NFPA 914)
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Scopi del progetto
Mete del progetto
Obiettivi del progetto
Criteri di prestazione
Scenari di progetto
Valutazione del progetto
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (Non compresso)
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)
La valutazione del progetto:
•
Processo di determinazione della
rispondenza del progetto ai criteri
prestazionali, quando sottoposto allo
(o agli) scenario di incendio di progetto
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)
• Nel processo di progettazione ordinario
si testano diversi progetti e si scartano
quelli che non rispondono
• Nel caso nessun progetto superi il
confronto dovranno essere modificati gli
obiettivi
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• Nella valutazione degli scenari è comune
seguire una sequenza temporale del tipo:
- Innesco
- Rilevazione
- Inizio e fine esodo
- Raggiungimento di condizioni non sostenibili
nell’ambiente di origine
- Rottura delle finestre
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• Nella valutazione degli scenari è comune seguire una
sequenza temporale del tipo (cont.):
- Flashover
- Propagazione al di fuori dell’ambiente di origine
- Intervento manuale
- Crisi degli elementi strutturali
- Estinzione
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• Nella valutazione degli scenari è quindi
essenziale il tipo di input termico (hrr) fornito,
dato che determina la durata delle singole
fasi
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• La valutazione di un progetto può avvenire
secondo un metodo
- deterministico, che analizza il rischio che ogni
scenario di incendio comporta
indipendentemente dagli altri
- Probabilistico, che usa le analisi di rischio per
identificare le conseguenze degli eventi e la
loro possibilità di accadimento
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Analisi probabilistica
• Nell’analisi di rischio si deve specificare la
frequenza di ogni scenario di progetto e
l’affidabilità dei singoli componenti.
• Selezionato lo scenario, si devono individuare
le frequenze di accadimento, quantificare i
danni nei casi di successo delle misure e di
insuccesso
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Evento iniziale
p1
Rilevazione non
risponde
p2
p4
Serrande non
rispondono
La serranda e l’impianto
automatico non
funzionano
p3
Fine
Incendio
QuickTime™ e un
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L’addetto spegne le
fiamme con l’estintore
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Analisi probabilistica
• Ripetuta questa procedura per ogni scenario,
si calcola il rischio associato al progetto,
considerando che esiste la possibilità di
successo o insuccesso parziale
(malfunzionamento di una testina sprinkler,
mancata apertura di una valvola ecc.)
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Analisi probabilistica
• Una versione intermedia dell’analisi
probabilistica è quella del “risk binning” ,
nel quale si classificano i livelli delle
conseguenze ed a questi si associano
le frequenze, fino a definire una matrice
di eventi accettabili (e non accettabili).
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alto
morte
moderato
Lesioni gravi, inabilità
basso
Lesioni minori
trascurabile
Lesioni trascurabili
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atteso
>10-2
Non verosimile
10-2 >x >10-4
Estremamente
inverosimile
10-4 >x>10-6
meno che est. Inv.
<10-6
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Frequenza
Mei
Estr.
inv.
Inver.
attesa
alto
10
7
4
1
Moder.
10
8
5
2
basso
10
9
6
3
Trasc.
11
12
12
12
Livello di
danno
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Mete del progetto
Obiettivi degli interessati
Minimizzare le lesioni da incendio e
prevenire danni ai beni
Evitare decessi al di fuori del
compartimento di origine
Minimizzare le lesioni da incendio e
prevenire danni ai beni ed alle
caratteristiche storiche
Evitare danni termici al di fuori
del compartimento
Minimizzare l’interruzione di operatività
e danni economici legati alla
sospensione dell’attività
Blocco dell’operatività non
superiore a x ore
Limitare l’impatto ambientale
dell’incendio e delle misure di
protezione
Evitare la contaminazione del
terreno da acque di estinzione
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (Non compresso)
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98
Mete del progetto
Obiettivi degli interessati
Obiettivi di progetto
Minimizzare le lesioni da incendio e
prevenire danni ai beni
Evitare decessi al di fuori del
compartimento di origine
Evitare il flashover nel
compartimento di origine
Minimizzare le lesioni da incendio e
prevenire danni ai beni ed alle
caratteristiche storiche
Evitare danni termici al di fuori del
compartimento
Minimizzare la possibilità di
propagazione dell’incendio
al di fuori del c. o.
Minimizzare l’interruzione di
operatività e danni economici legati
alla sospensione dell’attività
Blocco dell’operatività non
superiore a x ore
Limitare l’esposizione al
fumo del macchinario
Limitare l’impatto ambientale
dell’incendio e delle misure di
protezione
Evitare la contaminazione del
terreno da acque di estinzione
Realizzare mezzi per il
contenimento delle acque di
estinzione
QuickTime™ e un
decompressore TIFF (Non compresso)
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Mete del progetto
Obiettivi degli
interessati
Obiettivi di progetto
Criteri di
prestazione
Minimizzare le lesioni da incendio e
prevenire danni ai beni
Evitare decessi al
di fuori del
compartimento di
origine
Evitare il flashover nel
compartimento di
origine
COHb < 12%
10 m < visibilità
Minimizzare le lesioni da incendio e
prevenire danni ai beni ed alle
caratteristiche storiche
Evitare danni
termici al di fuori
del compartimento
Minimizzare la
possibilità di
propagazione
dell’incendio aldi fuori
del c. o.
Temperatura dei
gas < 200 °C
Minimizzare l’interruzione di operatività
e danni economici legati alla
sospensione dell’attività
Blocco
dell’operatività non
superiore a x ore
Limitare l’esposizione
al fumo del
macchinario
Particolato < 0,5
g/m3
Limitare l’impatto ambientale
dell’incendio e delle misure di
protezione
Evitare la
contaminazione del
terreno da acque di
estinzione
Realizzare mezzi per il
contenimento delle
acque di estinzione
Capacità di
contenimento >
20% dell’acqua di
estinzione
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• Valutazioni conclusive
Valutazione dell’ accettabilità
complessiva delle misure previste
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