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FACOLTA’ DI INGEGNERIA
Corso di Laurea inIngegneria Gestionale dei Progetti e delle Infrastrutture
TESI DI LAUREA
Comportamento di barriere porose soggette ad esplosione
Relatore
Ch.mo Prof. Ing. Andrea Prota
Correlatore
Ing. Domenico Asprone
Candidato
Raffaele Di Nardo
Matr. 532/105
ANNO ACCADEMICO
2006/2007
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II
Caratteristiche e obiettivi del progetto SAS-2006
Esplosioni e loro effetti nell’aria
Prove sperimentali di esplosioni condotte in cava
Analisi teorico-sperimentale
INDICE
Progetto per la sicurezza aeroportuale gestito ed eseguito da 5 aziende di cui AMRA è la capofila
Obiettivi: Strutture magneticamente trasparenti per la protezione di infrastrutture strategiche della comunicazione aerea
IL PROGETTO SAS-2006
IL PROGETTO SAS-2006
LA BARRIERA
Elementi tubolari in GFRP
Elementi prefabbricati in cls
Assemblaggio dei moduli
ESPLOSIONE
Deflagrazione
ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA
Improvviso e violento rilascio di energia meccanica, con produzione di gas ad altissima temperatura e pressione
Detonazione•Velocità della fiamma lenta (<1000m/s)
•Effetto di sola spinta
•Velocità della fiamma alta (>1000m/s)
•Effetto distruttivo
ANDAMENTO TIPICO DELL’ONDA DI PRESSIONE NEL TEMPO
ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA
Picco di pressione
Tempo di arrivo
Impulso positivo
Durata della fase positiva
PRE
SSI
ON
E
TEMPO
FORMULE DI HENRYCH
32
288.305.4662.0
RRRp
PROVE SPRERIMENTALI
CONFIGURAZIONE BASE
1,5m
DB
1,5m
3 m
4 m
PROVE SPRERIMENTALI
Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m
1,95 m
DS=4,00 m 2,00 m
0,20 m
DB=5,00 mDTOT=9,00 mS1 S6
PROVE SPRERIMENTALI
Configurazione del secondo scoppio: 5Kg@3m
1,95 m
4,00 m 2,00 m
0,20 m
5,00 m9,00 m 3,00 m7,00 m
Configurazione del primo scoppio: 5Kg@5m
PROVE SPRERIMENTALI
1,95 m
4,00 m 2,00 m
0,20 m
3,00 m7,00 m
Configurazione del terzo scoppio: 5Kg@0,5m
4,50 m 0,50 m
1,00 m
Configurazione del secondo scoppio: 5Kg@3m
PROVE SPRERIMENTALI
VIDEO: 5Kg@5m
PROVE SPRERIMENTALI
VIDEO: 5Kg@3m
PROVE SPRERIMENTALI
VIDEO: 5Kg@0,5m
PROVE SPRERIMENTALI
Primo scoppio : 5 Kg @ 5 m
Secondo scoppio : 5 Kg @ 3 m
Terzo scoppio : 5 Kg @ 0,5 m
NESSUN DANNO
ROTTURA A TAGLIO
Primo scoppio : Sensore S1
-25
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Time (μs)
Primo scoppio : Sensore S6
-25
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Time (μs)
Pre
ssio
ne (
Kpa
)
Pre
ssio
ne (
Kpa
)
-12%
PROVE SPRERIMENTALI
S1 S6
-47%
Secondo scoppio : Sensore S1
-25
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Time (μs)
Secondo scoppio : Sensore S6
-25
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Time (μs)
Pre
ssio
ne (
Kpa
)
Pre
ssio
ne (
Kpa
)
PROVE SPRERIMENTALI
S1 S6
-36%
Terzo scoppio : Sensore S1
-25
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Time (μs)
Terzo scoppio : Sensore S6
-25
0
25
50
75
100
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Time (μs)
Pre
ssio
ne (
Kpa
)
Pre
ssio
ne (
Kpa
)
PROVE SPRERIMENTALI
S1 S6
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE
DOCUMENTAZIONE DISPONIBILE IN LETTERATURA
Barriera continuaModello di Zhou e Hao (AP)
Modello di Chapman et al. (FP,PF)
Barriera porosaAnalisi di Britain et al.
Analisi di Doyle et al.
Analisi fluidodinamica dell’iterazione tra onda d’urto e barriera porosa
Si sono generati due modelli “specifici” in funzione della porosità della barriera
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE
2° MODELLO
PNB : Onda incidente tramite Henrych
PNBB: Aliquota PNB di che incontra il palo
PNBA: Aliquota PNB di che incontra l’interpalo
WA1: Carica necessaria a generare PNBA
WB1: Carica necessaria a generare PNBB
PNBA1: Pressione in aria libera generata da WA1
PB1: Pressione ridotta generata da WB1
PBP = PB1 + PNBA1
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE
Confronto tra valori sperimentali e valori numerici
1° ModelloPBP con AP [KPa] 32,8 38,6 41,5PBP con FP [KPa] 16,3 22,9 41,9
2° ModelloPBP con AP [KPa] 33 31,2 56,6PBP con FP [KPa] 19,1 27,9 63,9
Sensore S6
PNBS6 [KPa] 32,7 30,6 63
SCOPPI 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE
Scelta del modello migliore
*Ricavato numericamente tramite Henrych
Previsioni numeriche 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m
Pressioni a valle della barriera [KPa]
33.0 31.2 57.0
Pressioni in aria libera con Henrych [KPa]
36.4 58.0 88.0
Fattori di riduzione 9% 46% 35%
Valori sperimentali 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0,5 m
Pressioni registrate da S6 [KPa]
32,7 30,6 63,0
Pressioni registrate da S1 [KPa]
37,2 58,0* 98,0
Fattori di riduzione 12% 47% 36%
CONCLUSIONI
Analisi dei risultati sperimentali ricavati dalle prove di esplosione condotte in cava
Analisi della riduzione del picco di pressione a valle della barriera
Sviluppo di modelli numerici specifici
Validazione di tali modelli tramite il confronto tra dati sperimentali e numerici
Grazie per l’attenzione