Dottorato in INFRASTRUTTURE E TRASPORTI

Titolo della tesi: Safety solutions for Smart tunnel: green island, technical devices, and technological systems for sustainable development goals

Nel lavoro finale di tesi di dottorato si affronta il tema della necessità di trovare soluzioni innovative per la sicurezza nella progettazione e gestione di gallerie resilienti, concentrandosi sull'integrazione di tecnologie verdi e dispositivi tecnici che supportano gli obiettivi di sviluppo sostenibile (SDGs). Lo studio inizia con l'analisi del concetto di rischio nel contesto delle gallerie stradali, con particolare attenzione alla necessità di garantire la progettazione delle infrastrutture basata sul rischio. Un excursus dei principali incidenti nelle gallerie stradali evidenzia l'importanza di una gestione efficace del rischio e dell'adesione ai quadri legislativi europei e italiani (Direttiva 2004/54 e Decreto 264/2006). Si prosegue introducendo il modello bow-tie come strumento fondamentale per l'analisi del rischio, esplorandone l'applicazione nella sicurezza delle gallerie stradali. Viene data particolare attenzione all'affidabilità dei sistemi di sicurezza e al contributo della pavimentazione nella valutazione del rischio, supportato da uno studio di modellazione numerica sperimentale. Questo primo step è di particolare importanza poiché rappresenta la base teorica per l'implementazione dello stato dell’arte. Difatti, i limiti di sicurezza in termini di efficacia operativa sono evidenziati dal continuo verificarsi di eventi incidentali o eventi indotti da disastri naturali che necessitano di una progettazione integrate che mira alla resilienza dell’infrastruttura stradale, costituita anche dall’asset galleria. Nella seconda sezione, l'attenzione si sposta sul concetto di galleria intelligente, allineato con i principi delle infrastrutture sostenibili. Lo studio esamina la letteratura esistente sulle soluzioni verdi per le gallerie , con particolare attenzione alle fonti di energia rinnovabile, ai progetti di infrastrutture a energia zero e ai sistemi di illuminazione per la sicurezza. L'integrazione delle tecnologie sostenibili nelle gallerie è un aspetto chiave per garantire sia la sicurezza che la sostenibilità energetica Questa fase risulta prodromica per comprendere come l’introduzione di tecnologie alternative possa impattare la progettazione delle gallerie in esercizio o di nuova apertura. Una parte significativa della ricerca è dedicata alla sicurezza antincendio nelle gallerie, anche nota come fire safety engineering. Ciò include un’analisi completa dei test antincendio in ambienti galleria, che copre le tecnologie di spegnimento degli incendi, i sistemi di ventilazione e un focus alle soluzioni antincendio a base d'acqua. Viene condotta un'analisi approfondita dei sistemi di soppressione a nebbia d'acqua, con un focus sui test antincendio su larga scala, la modellazione con Fire Dynamics Simulator (FDS) e la modellazione teorica. Nella terza sezione, il nucleo della tesi di dottorato è rappresentato dall'introduzione e concettualizzazione innovativa di un sistema di supporto decisionale (Decision Support System for Safety and Sustainability, in acronimo DS4T) per le gallerie stradali, con un focus sul suo potenziale per migliorare la sicurezza e la sostenibilità dei sistemi di sicurezza in galleria. Il sistema è progettato per fornire dati e analisi in tempo reale per un processo decisionale efficace nelle infrastrutture critiche. L'integrazione di dispositivi con ottimizzazione energetica e innovazioni tecnologiche nel sistema mira a migliorare sia la resilienza che la sostenibilità delle infrastrutture delle gallerie. L'ultima sezione presenta un caso studio, in una galleria situata nel nord Italia. Il caso studio include una panoramica del progetto del test antincendio, i test preliminari e le simulazioni CFD. I risultati del test antincendio vengono analizzati, dimostrando l'efficacia delle soluzioni di sicurezza proposte, il modello sviluppato e la loro applicabilità in ambienti reali. I risultati evidenziano l'importanza di integrare tecnologie di sicurezza innovative con pratiche sostenibili per ottenere un approccio completo alla sicurezza delle gallerie e alla resilienza antincendio degli ambienti confinati.