riferimenti normativi ed esigenze delle gallerie in ... · materiali da costruzione • resistenza...
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Riferimenti normativi ed esigenze delle gallerie in relazione ai sistemi antincendio, nell’ambito della
sicurezza nel suo complesso
Ing. Alessandro Focaracci
ing. A. Focaracci - Prometeoengineering.it 2
Il nuovo quadro normativo ha fatto propria la nuova impostazione progettuale per la sicurezza in galleria basata sulla valutazione quantitativa e probabilistica del rischio.
Dopo 10 anni dai tragici incidenti del Monte Bianco , Gottardo e Tauri, la concezione e la redazione dei progetti della sicurezza di molte gallerie nuove o esistenti hanno portato a sviluppare una grande quantità di soluzioni innovative.
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NORMATIVA SULLA SICUREZZA IN GALLERIA
Gallerie Stradali
• Direttiva 2004/54/CE Relativa ai requisiti minimi di sicurezza per le gallerie della rete stradale transeuropea
• D. Lgs 264/06 Attuazione della direttiva 2004/54/CE in materia di sicurezza per le gallerie della rete stradale transeuropea
• Linee Guida per la Progettazione della Sicurezza nelle Gallerie Stradali ANAS (2009)
Gallerie Ferroviarie
• Decreto 28/10/2005 Sicurezza nelle gallerie ferroviarie
• Decisione 2008/163/CE relativa alla specifica tecnica di interoperabilità concernente la «sicurezza nelle gallerie ferroviarie» nel sistema ferroviario transeuropeo convenzionale e ad alta velocità
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INNOVAZIONE NELLA PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE
DELLA SICUREZZA IN GALLERIA
APPROCCIO PROGETTUALE
• Progettazione integrata della sicurezza dell’opera basata sull’analisi di rischio (Metodo IRAM, ALARP Costi-Sicurezza)
MATERIALI DA COSTRUZIONE
• Resistenza al fuoco delle strutture in calcestruzzo (spalling, alte temperature)
SISTEMI DI SICUREZZA
• Uscite di emergenza (Via di esodo sospesa, By-pass modulari)
• Illuminazione a LED (ordinaria, indicazione vie di fuga)
• Ventilazione a controllo elettronico per gestione fumi e risparmio energetico (Inverter a bordo, Software di gestione)
• Spegnimento automatico (Monitori a schiuma in galleria)
GESTIONE DELLA SICUREZZA
• Piani di emergenza (Procedure di gestione ottimizzate, Analisi degli scenari, Simulazioni)
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APPROCCIO PROGETTUALE
1.0E-07
1.0E-06
1.0E-05
1.0E-04
1.0E-03
1.0E-02
1.0E-01
1.0E+00
1 10 100 1000N (fatalities)
F (
1/y
ea
r)
Tolerable Risk Acceptable RiskANAS Standard Italian Tunnel
ALARP
Acceptable Risk
Not Acceptable Risk
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La progettazione della sicurezza in galleria deve riferirsi: al comportamento degli utenti in caso di emergenza alle caratteristiche dell’infrastruttura (tipologie costruttive,vie di fuga, imbocchi, …..); alle caratteristiche dell’esercizio: la tipologia ed il funzionamento delle dotazioni impiantistiche e di sicurezza (antincendio, ventilazione,illuminazione) La metodologia atta ad analizzare i diversi contributi delle misure adottate per incrementare la sicurezza nei tunnel è
20 20
70 10 50 2
70
3
Rail Tunnels (km)
Unidirectional
Road Tunnels (km)
Bidirectional
Road Tunnels (km)
Autostrade per l’Italia ANAS SINA SAT Strada dei Parchi Strada dei Marmi RFI
10
5 6
3 2
20
30 4
10
2 10
15
30
5
2
10
10
1.0E-07
1.0E-06
1.0E-05
1.0E-04
1.0E-03
1.0E-02
1.0E-01
1.0E+00
1 10 100 1000N (fatalities)
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Tolerable Risk Acceptable RiskANAS Standard Italian Tunnel
ALARP
Acceptable Risk
Not Acceptable Risk
Analisi di Rischio IRAM (Italian Risk-Analysis Method) è stato applicato a più di 300 gallerie stradali e ferroviarie
ITALIAN RISK ANALYSIS METHOD-IRAM
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METODOLOGIA IRAM DI PROGETTAZIONE DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60 80 100
120
140
160
180
200
270
310
340
430
Numero incidenti (10^8 v km)
Pro
ba
bil
ità
di
ac
ca
dim
en
to [
-]
i Dati di traffico rilevati
Distribuzione di Poisson
CommunicationCommunication VentilationVentilation LightingLighting
Triggering
Events
Monitoring-
Detection
PK
1-PK
SS1616
SSjj
SS11
CommunicationCommunication VentilationVentilation LightingLighting
Triggering
Events
Monitoring-
Detection
PK
1-PK
SS1616
SSjj
SS11
SS1616
SSjj
SS11
Simulazione statistica incendi-rilasci-esplosioni
Calcolo curve FN
Criterio assoluto
ALARP
Analisi statistica degli incidenti
Simulazione statistica esodo
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 200 400 600 800 1000 1200
Tempo [s]
Dist
anza
[m]
i
1.0E-07
1.0E-06
1.0E-05
1.0E-04
1.0E-03
1.0E-02
1.0E-01
1.0E+00
1 10 100 1000N (fatalities)
F (
1/y
ea
r)
Tolerable Risk Acceptable Risk
Existing tunnel Upgraded tunnel (Tolerable risk)
Upgraded tunnel (Risk reduction)
ALARP
Not Acceptable Risk
Acceptable Risk
Step 3-Current level of safety-
Risk Analysis
Step 5-Expected level of safety-
Risk evaluation-Risk reduction Step 4-Renovation program
IRAM (Italian Risk-Analysis Method) è un metodo quantitativo e probabilistico
IRAM
IRAM considera le prestazioni dei sistemi di sicurezza standard ed innovativi
Albero degli Eventi-Sistemi di sicurezza
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RESISTENZA AL FUOCO DELLE STRUTTURE IN GALLERIA
GALLERIE STRADALI D.Lgs 264/06 La struttura principale di tutte le gallerie in cui un cedimento locale della struttura possa avere
conseguenze catastrofiche, come ad esempio le gallerie sommerse o le gallerie che possono causare il cedimento di importanti strutture adiacenti, deve assicurare un livello sufficiente di resistenza al fuoco.
GALLERIE FERROVIARIE Specifiche Tecniche di Interoperabilità (STI) L'integrità della struttura deve mantenersi, in caso di incendio, per un periodo sufficientemente
lungo per consentire l'autosoccorso e l'evacuazione dei passeggeri e del personale e l'intervento delle squadre di soccorso senza il rischio di crollo strutturale. Deve essere valutato il comportamento in caso di incendio della superficie finita della galleria, sia essa costituita da roccia o rivestita in calcestruzzo. Essa deve resistere alla temperatura dell'incendio per un determinato periodo di tempo.
DM 28/10/2005 Per le gallerie di lunghezza superiore a 2000 m, le strutture delle opere in sotterraneo dovranno
avere le caratteristiche di resistenza al fuoco non inferiore a R 120, da valutare con la curva di incendio (UNI 11076).
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CURVE TEMPERATURA-TEMPO NELLE DIVERSE NORMATIVE
EUROCODICI-NTC
STI TEST REALE DM 2005
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VISUALIZZAZIONE DEL FENOMENO DELLO SPALLING (INCENDIO DI POZZA)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tem
per
atu
ra [ C
]
Tempo [min]
ISO 834
HC
UNI-EN
EUREKA
MLB-PROVA 1
MLB-PROVA 2
MLB-PROVA 3
MLB Prova Pozza
Runehamar TEST
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VISUALIZZAZIONE DEL FENOMENO DELLO SPALLING
7 cm in 10’
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SISTEMI DI SICUREZZA PER LE GALLERIE
Uscite di emergenza (54/2004/CE § 2.3): “consentono agli utenti della galleria di abbandonare quest’ultima a piedi e raggiungere un luogo sicuro … (omissis). Esempi di tali uscite di emergenza sono: • uscite, dirette, verso l’esterno della galleria, • gallerie trasversali tra fornici della galleria, • uscite verso una galleria di emergenza, • Rifugi con vie di fuga separate dal fornice della galleria”.
Illuminazione di evacuazione (54/2004/CE § 2.8):” quali segnali luminosi di evacuazione, posti a
un'altezza non superiore a 1.5 m, devono guidare gli utenti della galleria che sgombrano la galleria a piedi, in caso di emergenza”
Ventilazione (54/2004/CE § 2.9): “in tutte le gallerie di lunghezza superiore a 1000 m e con un volume di traffico superiore a 2000 veicoli per corsia deve essere installato un impianto di ventilazione meccanica.”
Erogazione idrica (54/2004/CE § 2.11):”deve essere prevista l'erogazione idrica per tutte le gallerie vicino ai portali e all’interno delle gallerie devono essere disponibili idranti a intervalli non superiori a 250 m”
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INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
La via d’Esodo Sospesa
1- La via d’Esodo Sospesa è un camminamento di dimensioni tali da consentire un facile esodo a cui si accede attraverso scale di accesso, collegata all’interno di cameroni laterali o piazzole di sosta. 2- La forma del camminamento può essere trapezia o rettangolare ed è collegata attraverso tiranti o piastre bullonate. La struttura sarà protetta da materiali in grado di abbattere le temperature. 3- Il camminamento poi uscirà all’esterno in prossimità di un imbocco della galleria, dove saranno attrezzate le aree dedicate alla gestione dell’emergenza.
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Tale struttura permette di ottenere i seguenti vantaggi rispetto a soluzioni tradizionali: industrializzazione del processo di realizzazione. Limitati costi di produzione Posa in opera in tempi brevi
Questa soluzione progettuale per le vie di fuga e anche adatta all’adeguamento di gallerie esistenti sprovviste di vie d’esodo. Spesso queste gallerie hanno dimensioni della sezione trasversale da rendere necessario un abbassamento del piano stradale.
Costi maggiori
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
La via d’Esodo Sospesa
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Sensori di temperatura
Risultati dei test
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
La via d’Esodo Sospesa
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Uscite di emergenza: modulo by pass prefabbricato
Una via di fuga protetta è una zona destinata all’esodo delle persone in sicurezza, e deve essere quindi: sufficientemente illuminata, mantenuta libera dai fumi ed in sovrappressione rispetto alla galleria mediante ventilazione naturale o forzata, separata dalla galleria mediante strutture e porte caratterizzate da un grado di compartimentazione REI 120. Per quanto concerne le vie di fuga, fra gli interventi di tipo passivo che in caso di emergenza si possono attuare in una galleria a due fornici paralleli, uno dei più importanti è senza dubbio costituito dalla disponibilità di collegamenti trasversali tra i fornici stessi, che prendono il nome di by-pass..
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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Il by-pass prefabbricato risponde pienamente all'esigenza di esodo in sicurezza degli utenti, in quanto possiede caratteristiche di compartimentazione (impedisce il passaggio di fiamma, gas e fumi), isolamento termico (limita il passaggio di calore) e conservazione della funzionalità (conserva la propria integrità strutturale per almeno 120 minuti in caso di incendio). In altre parole si realizza una struttura REI 120 a tutti gli effetti.
Tube B
Cross connection
Tube A
Uscite di emergenza: modulo by pass prefabbricato
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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Illuminazione di evacuazione
L’illuminazione di sicurezza deve essere in grado di assicurare: l’indicazione chiara e non ambigua delle vie di fuga, garantita anche dalla guida fisica e luminosa del corpo illuminante, l’illuminazione delle vie di fuga, individuazione delle dotazioni di sicurezza a servizio degli utenti l’indicazione del verso di percorrenza, in allontanamento dal luogo di incendio
La soluzione innovativa è una via di uscita dinamica che oltre a provvedere all’illuminazione indirizza gli utenti verso le uscite in caso di emergenza.
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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Procedure automatizzate per la gestione della ventilazione.
Specifiche procedure per il controllo della ventilazione devono essere implementate in funzione dei diversi scenari incidentali possibili, individuati dall’analisi di rischio e affrontati negli aspetti procedurali secondo i criteri adottati nel piano di gestione dell’emergenza.
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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FAN SUSPENSIO
N
ELECTRONIC MODULE
MUFFLER
FAN SUSPENSION
ELECTRONIC MODULE
STAINLESS STEEL
IMPELLER
MUFFLER
FAN SUSPENSION
STAINLESS STEEL
IMPELLER
RADIAL MOUNTING
SYSTEM
Ventilatori a controllo elettronico e algoritmi di gestione
I ventilatori di tipo innovativo sono caratterizzati da elevata efficienza aeraulica e sono dotati di controllo elettronico della velocità di rotazione mediante inverter installato a bordo.
I ventilatori di nuova generazione presentano i seguenti vantaggi: eliminazione delle armoniche nelle linee di alimentazione elettrica. Riduzione dei costi di tutto l'impianto elettrico ( sezioni cavi, interruttori, quadri elettrici , gruppi elettrogeni,canaline , trasformatori,ecc.). Incremento del fattore di potenza a valori superiori a 0,96. Controllo della velocità con eliminazione di eventuali fenomeni di controreazione tra ventilatori installati in parallelo che causano perdite di carico. Riduzione dei tempi di frenatura ed inversione di marcia. Eliminazione dei fenomeni di corrosione sulle pale. Riduzione del consumo energetico a parità di prestazioni. Eliminazione della cassetta di arrivo e sezionamento ventilatore. Riduzione dei costi per minor potenza installata
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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La possibilità di intervenire con impianti antincendio robotizzati di elevata portata nei primi istanti dell’insorgere dell’incendio garantisce di ottenere un numero notevole di vantaggi con corrispondenti risultati in termini di salvabilità degli utenti in galleria : si contrasta l’insorgere dell’incendio aumentando le possibilità di riduzione o spegnimento; si ritarda il flash over; si ritarda la produzione di gas tossici
A intervalli regolari lungo la parete della galleria sono distribuite stazioni di intervento e controllo costituite da un monitore telecomandato da 1.000 lt./min. con valvola motorizzata, un quadro elettrico, rilevatori di fiamma e telecamere a luce visibile e infrarossa
Impianti di spegnimento automatici con l’utilizzo di monitori distribuiti
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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Lungo l'intera galleria viene installata una rotaia aerea nella quale sono integrate anche le alimentazioni di acqua o miscela schiumogena antincendio, di energia elettrica e la dorsale di trasmissione dati in fibra ottica.
Impianti di spegnimento automatici con l’utilizzo di monitori telecomandati su carrello aereo
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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Impianti di spegnimento automatici con l’utilizzo di monitori telecomandati su carrello aereo
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
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Sezione longitudinale
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
SPRINKLER •Sistema standard •Destratificazione dei fumi •Buona copertura •Elevata quantità d’acqua •Manutenzione
Sezione trasversale
3 m
50÷75 m
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Sezione longitudinale
2 m
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
Sezione trasversale
SISTEMA A DILUVIO •Copertura con lacune •Ugelli ad altezza uomo •Elevate quantità di acqua
50÷75 m
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40÷50 m
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
Sezione trasversale
MONITORI DISTRIBUITI •Getti concentrati solo sul focolaio •Ridotta quantità di acqua •Copertura buona
Sezione longitudinale
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Sezione longitudinale
INNOVAZIONE TECNOLOGICA PER L’INCREMENTO DELLA SICUREZZA NEI TUNNEL
Sezione trasversale
25÷50 m
MONITORI SU CARRELLO •Getti concentrati solo sul focolaio •Ridotta quantità di acqua •Copertura ottima •Manutenzione