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ARTU, software per l’analisi di rischio delle gallerie stradali

L’impiego del software ARTU in un caso applicativo per l’analisi di rischio di una galleria stradale riqualificata, ai sensi del D.Lgs. 264/2006

ARTU

La Direttiva europea 2004/54/EC, recepita in Italia dal D.Lgs. 264/2006, si applica sia alle gallerie della rete TEN che a quelle della rete ordinaria. La Direttiva fissa i requisiti progettuali e richiede, nel caso in cui uno o più requisiti di sicurezza non siano rispettati, che l’efficacia delle soluzioni alternative di progetto sia verificata attraverso un’analisi di rischio. ARTU (Analisi di Rischio Tunnel) – software sviluppato in-house da Cantene – calcola il rischio sociale legato all’evento d’incendio in galleria e lo quantifica attraverso una curva FN che correla il danno provocato in termini di perdita di vite umane con la probabilità che tale danno si verifichi (www.cantene.it).

1. (photo credit: https://it.freepik.com/foto/sfondo – foto creata da evening_tao – it.freepik.com)

La curva FN sul diagramma ALARP del Paese di riferimento consente di valutare l’accettabilità della soluzione progettuale alternativa.

A partire dal campionamento casuale di una serie di parametri da distribuzioni statistiche predefinite, ARTU compone un vasto numero di scenari di incendio e di esodo. Il software si basa su un approccio di tipo Montecarlo prediligendo gli scenari più probabili a scapito di quelli meno probabili.

Ciascuno scenario è analizzato in maniera deterministica al fine di quantificare l’interazione tra gli utenti e i prodotti della combustione durante l’esodo, tenendo conto delle caratteristiche geometriche e di traffico del tunnel e il funzionamento degli impianti di sicurezza presenti.

incendio
2. L’albero degli eventi

La componente deterministica di ARTU consente di analizzare in modo accurato:

  • l’andamento dei fumi nel tunnel, tenendo conto della taglia e della posizione dell’incendio e del funzionamento del sistema di ventilazione;
  • lo svolgimento dell’esodo, sulla base delle correlazioni di letteratura che descrivono il movimento delle persone in condizioni di scarsa visibilità;
  • il danno arrecato, attraverso il monitoraggio della FED (Fractional Effective Dose), la quantità di sostanze tossiche e di calore che ciascun utente accumula nel tempo durante l’esodo, quando entra in contatto con gli effetti termici e chimici dell’incendio.

ARTU non prende in esame i rischi legati al trasporto di merci pericolose che includono altri fenomeni, ad esempio, il rilascio di sostanze tossiche o il fenomeno dell’esplosione.

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3. L’impatto dell’illuminazione di emergenza sul livello di rischio

È stato validato dal Dipartimento di Fire Engineering dell’Università di Lund (Svezia), che ha confrontato i risultati ottenuti da ARTU con risultati teorici (correlazioni di letteratura) e con risultati sperimentali relativi a test in campo.

Un caso studio

Di seguito è proposto un caso studio relativo a una galleria di lunghezza pari a 910 m dotata di un sistema di ventilazione naturale. La galleria, che fa parte di un tracciato extraurbano, è a due corsie con traffico bidirezionale, ha sezione circolare di 60 m2 e una pendenza media dello 0,5%. I marciapiedi hanno larghezza di 50 cm. Non sono presenti rifugi né uscite di sicurezza intermedie tra i due portali.

La galleria ha un percorso rettilineo e non presenta restringimenti di sezione né svincoli. Sono presenti pannelli a messaggio variabile agli ingressi e lungo la galleria. La riqualificazione dell’opera prevede l’installazione di un impianto TVCC e di un sistema di rilevazione incendi con cavo termosensibile.

ARTU
4. La galleria in cui non sono presenti posizioni di incendio sfavorite

Prevede inoltre l’installazione di dispositivi di comunicazione radio nelle postazioni SOS, di un impianto semaforico e di un impianto idrico antincendio, oltre alla collocazione di estintori portatili a una interdistanza inferiore rispetto all’attuale.

Per quanto riguarda il sistema di ventilazione, in accordo con le Linee Guida ANAS, questo è di tipo naturale dal momento che la galleria è di lunghezza inferiore a 1 km. L’albero degli eventi è relativo al solo evento incendio. I rami relativi a urti e ADR (trasporto di merci pericolose) non sono sviluppati.

Le frequenze di accadimento dei diversi scenari, riportate sull’albero degli eventi, sono calcolate a partire dalla probabilità d’incendio dei diversi tipi di veicolo. La probabilità d’incendio è espressa in numero di eventi ogni 100 milioni di veicoli/km.

ARTU permette di effettuare degli studi sulla vulnerabilità della galleria, mettendo a confronto configurazioni alternative rispetto uno o più aspetti progettuali relativi alle misure di protezione attiva (illuminazione, ventilazione, rilevazione) e passiva (posizione e numero dei by-pass/rifugi). Di seguito sono riportati alcuni esempi.

ARTU
5. La galleria ipotetica in cui sono presenti posizioni di incendio sfavorite

In Figura 3 sopra sono messe a confronto le curve FN relative a due configurazioni:

  • illuminazione ordinaria;
  • illuminazione di emergenza, realizzata con elementi ad alta visibilità.

In entrambi i casi, la curva FN ricade all’interno della zona ALARP. Non si rileva una differenza significativa del livello di rischio tra le due configurazioni perché la galleria non è provvista di uscite di sicurezza intermedie lungo la galleria e, pertanto, l’autoevacuazione degli utenti avviene sempre attraverso i portali.

L’illuminazione gioca un ruolo significativo mettendo in risalto le uscite verso rifugi che se non ben illuminate rischiano di non essere viste dagli utenti specie quelle più vicine alla sede di innesco.

ARTU consente inoltre di pesare la vulnerabilità della galleria, ad esempio valutando se esistono delle posizioni d’innesco cui corrisponde un danno maggiore. Questo è visibile confrontando i grafici delle Figure 4 e 5 sopra.

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6. ARTU è costantemente aggiornato: recentemente sono state sviluppate nuove funzionalità per l’analisi delle gallerie con ventilazione trasversale ed è in corso un progetto di ricerca con l’Università di Lund in Svezia per affinare la modellazione dei fenomeni di incendio e di esodo

Mentre il primo mostra come non vi siano differenze significative spostando la posizione di innesco lungo il tunnel, nel secondo si vede chiaramente come un incendio collocato alla progressiva 550 m generi un numero di morti più elevato. Questo potrebbe essere dovuto, ad esempio, alla presenza di un rifugio nelle immediate vicinanze di tale progressiva che diventa quindi inagibile.

ARTU è costantemente aggiornato: recentemente sono state sviluppate nuove funzionalità per l’analisi delle gallerie con ventilazione trasversale ed è in corso un progetto di ricerca con l’Università di Lund in Svezia per affinare la modellazione dei fenomeni di incendio e di esodo.

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