UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale dei Progetti e delle Infrastrutture TESI DI LAUREA Comportamento di barriere porose soggette ad esplosione Relatore Candidato Ch. mo Prof. Ing. Andrea Prota Raffaele Di Nardo Correlatore Matr. 532/105 Ing. Domenico Asprone ANNO ACCADEMICO 2006/2007
INDICE Caratteristiche e obiettivi del progetto SAS-2006 Esplosioni e loro effetti nell’aria Prove sperimentali di esplosioni condotte in cava Analisi teorico-sperimentale
IL PROGETTO SAS-2006 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 LA BARRIERA Elementi prefabbricati in cls Elementi tubolari in GFRP Assemblaggio dei moduli
ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA ESPLOSIONE Improvviso e violento rilascio di energia meccanica, con produzione di gas ad altissima temperatura e pressione Deflagrazione Detonazione • Velocità della fiamma lenta (<1000 m/s) • Velocità della fiamma alta (>1000 m/s) • Effetto di sola spinta • Effetto distruttivo
ESPLOSIONI IN ARIA LIBERA PRESSIONE ANDAMENTO TIPICO DELL’ONDA DI PRESSIONE NEL TEMPO Picco di pressione FORMULE DI HENRYCH Impulso positivo Durata della fase positiva Tempo di arrivo TEMPO
PROVE SPRERIMENTALI CONFIGURAZIONE BASE 3 m 1, 5 m DB 4 m
PROVE SPRERIMENTALI Configurazione del primo scoppio: 5 Kg@5 m 0, 20 m S 1 DTOT=9, 00 m S 6 DB=5, 00 m DS=4, 00 m 1, 95 m 2, 00 m
PROVE SPRERIMENTALI Configurazione scoppio: 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m Configurazionedel delsecondo primo scoppio: 0, 20 m 9, 00 7, 00 mm 5, 003, 00 m m 4, 00 m 1, 95 m 2, 00 m
PROVE SPRERIMENTALI Configurazione del terzo scoppio: 5 Kg@0, 5 m secondo scoppio: 5 Kg@3 m 0, 20 m 7, 00 m 4, 50 m 0, 50 m 3, 00 m 1, 00 m 4, 00 m 1, 95 m 2, 00 m
PROVE SPRERIMENTALI VIDEO: 5 Kg@5 m
PROVE SPRERIMENTALI VIDEO: 5 Kg@3 m
PROVE SPRERIMENTALI VIDEO: 5 Kg@0, 5 m
PROVE SPRERIMENTALI Primo scoppio : 5 Kg @ 5 m NESSUN DANNO Secondo scoppio : 5 Kg @ 3 m Terzo scoppio : 5 Kg @ 0, 5 m ROTTURA A TAGLIO
PROVE SPRERIMENTALI S 6 S 1 Primo scoppio : Sensore S 1 100 75 Pressione (Kpa) 75 50 25 50 -12% 25 0 0 -25 Primo scoppio : Sensore S 6 100 -25 0 5000 10000 15000 Time (μs) 20000 25000 30000
PROVE SPRERIMENTALI S 6 S 1 Secondo scoppio : Sensore S 6 100 75 75 Pressione (Kpa) Secondo scoppio : Sensore S 1 100 50 25 -47% 25 0 0 -25 50 -25 0 5000 10000 15000 Time (μs) 20000 25000 30000
PROVE SPRERIMENTALI S 6 S 1 Terzo scoppio : Sensore S 6 100 75 75 Pressione (Kpa) Terzo scoppio : Sensore S 1 100 50 25 0 0 -25 -36% -25 0 5000 10000 15000 Time (μs) 20000 25000 30000
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE DOCUMENTAZIONE DISPONIBILE IN LETTERATURA Barriera continua Modello di Zhou e Hao (AP) Modello di Chapman et al. (FP, PF) Barriera porosa Analisi 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 WA 1: Carica necessaria a generare PNBA WB 1: Carica necessaria a generare PNBB PNBA 1: Pressione in aria libera generata da WA 1 PNBA: Aliquota PNB di che incontra l’interpalo PB 1: Pressione ridotta generata da WB 1 PBP = PB 1 + PNBA 1
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE Confronto tra valori sperimentali e valori numerici SCOPPI 5 Kg@5 m 5 Kg@3 m 5 Kg@0, 5 m 32, 7 30, 6 63 32, 8 16, 3 38, 6 22, 9 41, 5 41, 9 33 19, 1 31, 2 27, 9 56, 6 63, 9 Sensore S 6 PNBS 6 [KPa] 1° Modello PBP con AP [KPa] PBP con FP [KPa] 2° Modello PBP con AP [KPa] PBP con FP [KPa]
ANALISI TEORICO-SPERIMENTALE Scelta del modello migliore 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 S 6 [KPa] 32, 7 30, 6 63, 0 Pressioni registrate da S 1 [KPa] 37, 2 58, 0* 98, 0 Fattori di riduzione 12% 47% 36% *Ricavato numericamente tramite Henrych
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’attenz
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