GoZone: un modello numerico per “travelling fires” (Costruzioni Metalliche, n. 4/2022)

Antonio Gamba, Jean-Marc Franssen
UEE Department, Liege University, 4000 Liege, Belgium

L’evoluzione della società moderna che prevede la concentrazione di attività in edifici di dimensione sempre crescenti sta sfociando nella concezione e progettazione di edifici di dimensioni sempre maggiori. Gli incendi in questi edifici sono caratterizzati da distribuzioni di temperatura non uniformi, mettendo in discussione l’ipotesi classica di temperatura uniforme del gas durante l’incendio. Il fuoco in grandi compartimenti tende a bruciare localmente e muoversi lungo la superficie del compartimento per un certo periodo di tempo: questo fenomeno è comunemente definito come “Travelling Fires” o Fuoco Itinerante. L’analisi sviluppata in questo articolo presenta un modello numerico volto allo studio dei Travelling Fires. GoZone, il software nel quale il modello numerico è stato implementato, ha lo scopo di descrivere la complessa dinamica dell’incendio nel compartimento (senza limitazioni di forma) attraverso le sue possibili fasi: innesco crescita o eventualmente sviluppo locale che può sfociare in un Travelling Fire e possibilmente successivamente un incendio generalizzato (flashover).

1 Introduzione
Negli ultimi due decenni, i “travelling fires” sono stati osservati in una serie di tragici eventi [1]: nell’incendio delle torri gemelle (U.S.A., 2001), nella torre Windsor (Spagna, 2005) e nella facoltà di architettura TU Delft (Olanda, 2008). Diversi studi hanno dimostrato che è probabile che distribuzioni di temperatura significativamente non uniformi appaiano in compartimenti di grandi dimensioni, sfidando l’ipotesi classica di una temperatura uniforme del gas nel compartimento d’incendio [2]. Il fuoco nei grandi compartimenti tende a bruciare localmente e a muoversi lungo il compartimento per un certo periodo di tempo, il che porta al concetto ormai ampiamente noto di “travelling fires” [3]. Il rinnovato interesse verso lo studio di questa particolare dinamica del fuoco, risvegliato circa due decadi orsono dai travelling fires, ha portato diversi ricercatori a proporre soluzioni per affrontare il problema. Sebbene siano stati sviluppati diversi modelli di travelling fires [1,4–6], tra le soluzioni proposte vi sono severe limitazioni relative alla dinamica del fuoco e alla geometria del compartimento.
Queste limitazioni sono legate alla definizione di una velocità di propagazione del fuoco (imposta costante a priori) ed al fatto che si presume che il fuoco si propaghi monodimensionalmente indipendentemente dalla configurazione del combustibile. Pertanto, questi modelli proposti sono validi mantenendo la geometria del compartimento a forme molto semplici (rettangoli al più), comunque non considerando la propagazione del fuoco sulla larghezza del compartimento. Inoltre, il carico di combustibile deve essere uniformemente distribuito e la densità di rilascio termico “RHRf” [W/m2] uniforme, limitando il campo di applicabilità di queste soluzioni a problemi molto semplici. In aggiunta, l’incendio è considerato sempre in condizioni controllate dal combustibile presente, il che è una forte supposizione.[…]

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