Modelli di simulazione del comportamento umano in caso di incendio

La presente tesi si pone l'obiettivo di analizzare e studiare dei modelli di simulazione per prevedere l'evacuazione da ambienti interessati da un incendio. Inizialmente si è provveduto a classificare, in modo del tutto generale, alcuni dei modelli disponibili per la simulazione del comportamento di umani in presenza di incendio. A tale scopo si è osservato i codici più comuni come FDS+Evac, STEPS e Pathfinder studiando il loro funzionamento generale, ovvero i metodi su cui si basano per effettuare la simulazione dell’esodo, supportando questa analisi con particolare riferimento ai lavori effettuati da altri soggetti (vedi Capitolo 1, Introduzione), in particolar modo dal Prof. Ronchi del Politecnico di Bari. Successivamente si è passato ad analizzare nello specifico il codice FDS+Evac (Capitolo 2, Descrizione del modello Evac) perchè ritenuto tra i più completi ed affidabili, e il suo accoppiamento con il codice di simulazione di incendio FDS, permettendo così un effetto sinergico e di correlazione tra l'evoluzione dell'incendio e la conseguente evacuazione degli agenti presenti nella zona considerata, nonché dunque del loro comportamento e delle loro risposte a determinati stimoli. In particolar modo si sono andati a ricercare tutti gli algoritmi e sub-algoritmi che governano il modello, ed i parametri (soprattutto quelli di default e non, come le dimensioni dei corpi dei vari tipi di agenti presenti in FDS+Evac e le loro velocità di fuga) che influenzano l'evacuazione (Capitolo 3, Teoria del modello Evac). Inoltre, viste le caratteristiche di casualità di alcuni parametri (per esempio posizione iniziale degli agenti) del modello, è stato necessario effettuare diverse simulazioni per ottenere risposte statisticamente significative, in vista di un confronto basato su una analisi di sensitività del modello ai parametri, alla geometria e alle condizioni operative dell’incendio. Una volta descritto come funziona il modello si è passato ad analizzare alcuni esempi. Per semplicità si sono presi i due più semplici tra quelli disponibili come tutorial del modello (esempio 1a ed esempio 2a). Si è iniziato dal caso a geometria più semplice (esempio 1a) in cui è presente un'unica stanza con due porte contrapposte e l'incendio decentrato verso la porta sinistra e leggermente in basso (Figura 6). Si è voluto studiare le variazioni indotte dalla modifica di alcuni parametri come la potenza dell'incendio, la quantità di fuliggine rilasciata, il numero di persone presenti nella stanza o la tipologia di persone considerate. Quindi sono state fatte diverse run per tipo di file di input (quello del caso base dell'esempio 1a è riportato nell'Allegato 1) e si sono valutati i risultati in termini di numero di persone evacuate nel tempo (Capitolo 4, Sensitività dell'esempio 1a), e dell'andamento dell’utilizzo di una determinata porta rispetto all’altra. Questa analisi di sensitività ha permesso di valutare l’effetto di modifiche della numerosità della popolazione, modifica della potenza d’incendio, della geometria, delle emissioni di fuliggine (del valore di resa in soot), del tipo di agenti ed infine modifica della familiarità degli agenti con le porte. Analoga attività è stata svolta per l’esempio due, che presenta una maggiore complessità goemetrica (due piani) e un numero diverso di porte: un piano terra con due porte di evacuazione e una di collegamento con il piano superiore, ed un piano primo con una porta di evacuazione e una porta che collega questo piano con quello inferiore (tutte le porte hanno dimensioni uguali). Come nel caso precedente l'incendio è posizionato al piano terra vicino alla porta di sinistra e leggermente più in basso, da notare che il piano primo è collegato al piano terra attraverso un buco provvisto di parapetto, quindi i due ambienti sono collegati (Figura 139). Il confronto fra il caso 1 e 2 ha permesso di individuare a quali parametri è maggiormente sensitivo il modello di evacuazione, in particolare la potenza di incendio e la fuliggine (che influenza la visibilità). Inoltre p stato possibile osservare il comportamento di popolazioni differenti (adulti, bambini e anziani) e una popolazione formata da una loro combinazione. I risultati hanno mostrato, come atteso, che il tipo di popolazione influenza in modo significativo i risultati poiché varia la velocità di evacuazione e quindi il numero di potenziali vittime per una data taglia di incendio. Inoltre, è stato osservato che la familiarità degli agenti con una delle porte è un aspetto importante, ma che tale familiarità tende a perdersi in caso di scarsa visibilità. Un aumento della potenza di incendio aumenta i tempi di evacuazione (e al di sopra di un valore critico anche dei morti) perché rende più difficile l’esodo a causa della diminuzione della visibilità. La correlazione fra potenza di incendio e tempo totale di evacuazione è stata osservata in entrambi i casi studiati, ma con alcune differenze imputabili alla diversa geometria.