Analiza evacuării umane în situaţia de incendiu la o clădire pentru învăţământul superior

Transcription

1 IACSIC 2013 Întâlnirea Academică și Culturală a Studenților din Ingineria Civilă, Iași aprilie 2013 Simpozionul Național REALIZĂRI STUDENȚEȘTI Analiza evacuării umane în situaţia de incendiu la o clădire pentru învăţământul superior Îndrumător: prof. dr. ing. Dan Diaconu-Şotropa Autori: mast. Grigoraş Zeno-Cosmin mast. Daro-Marton Katalin Universitatea Tehnică Gh. Asachi, Iaşi Facultatea de Construcţii şi Instalaţii

2 Generalităţi Obiectiv analizat: Corp R - Facultatea de Construcţii şi Instalaţii Amplasament: Iaşi Categorie de importanţă: B (deosebită) Clasă de importanţă: II Regim de înălţime: P+4E Destinaţie: învăţământ superior

3 Generalităţi Structura de rezistenţă: cadre spaţiale + pereţi structurali din beton armat Grad de rezistenţă la foc: I Înălţime etaj: 3,80 m Număr de persoane adăpostite: peste 700 (grad de ocupare 50%) Funcţionalul clădirii: P-E3: 3 săli de curs (50 de persoane) + E1-E3: 1 sală pentru activitati aplicative (20 persoane) E4 : 1 sală de curs (50 de persoane) Localizare incendiu: sală pentru festivitaţi (parter) Tip mobilier: birou HRR=250 kw/m 2 (EC1 1-2) Sitaţii posibile ale evacuării: S1 evacuare prin două ieşiri S2 evacuare doar prin ieşirea principală

4 Generalităţi

5 Instrumentul cercetării FDS (Fire Dynamics Simulator): dezvoltat de către National Institute of Standards and Technology of U.S.A. (NIST); teoria dinamicii fluidelor; ecuaţii Navier-Stokes pentru viteză redusă; metoda volumelor finite; FDS+Evac 2.2.1: dezvoltat de către Technical Research Centre of Finland (VTT) ; comportamentul uman modelul social Helbing; SmokeView: post-procesor pentru vizualizarea rezultatelor;

6 Baze teoretice: modelul deplasării umane algoritmul de deplasare are implementat modelul Helbing modificat de Longston ( forţă socială F soc ); persoană = agent ecuaţie de mişcare individuală proprietăţi şi strategii de evacuare proprii (momente/forţe de contact şi psihologice); agenţii se deplasează în geometrii 2D; mărimea unui agent este reprezentată de 3 cercuri; mulţime de oameni = fluid incompresibil, bidimensional; mişcarea agenţilor = curgerea unui fluid provocată de către un ventilator;

7 Baze teoretice: interacţiunea incendiu-agenţi acces direct la proprietăţile incendiului (temperatură, vizibilitate, niveluri de radiaţie, concentraţie de gaze toxice, etc.); selectarea ieşirilor este modelată ca o problemă de optimizare a timpului de evacuare; algoritmul de selectare a ieşirilor foloseşte: densitatea fumului pentru calculul vizibilităţii şi efectele toxice ale gazelor (FED); FED (Fractional Effective Dose) - FED=FEDCO x HVCO2 + FEDO2 FED<1 mediu neletal;

8 Timpii specifici procesului de evacuare TESD > TESC TESD (eng. ASET) timpul evacuării în siguranţă disponibil; TESC (eng. RSET) timpul evacuării în siguranţa cerut; t pre timpul de pre-evacuare t det timpul de detecţie t reac timpul de reacţie t depl timpul de deplasare

9 Date de intrare FDS+Evac foloseşte proprietăţi stocastice pentru caracteristicile agenţilor (modelul pentru persoane adulte): t det t reac R d R t R s viteza de deplasare (condiţii normale) viteza minimă de deplasare în fum înălţime de deplasare în fum s 1-9 s 0,44-0,58 m 0,3 m 0,19 m 0,95-1,55 m/s 0,1 m/s 1,6 m Dimensiunea unui volum finit este de 0,20 0,20 0,38 m pentru dispersia fumului şi evacuare persoanelor.

10

11 Simulare numerică S1 evacuare prin două ieşiri t simulare =460 s S2 evacuare doar prin ieşirea principală t simulare =526 s t depl =340 s t depl =406 s

12 Parametri critici Conform P118-99: temperatura max C radiaţia max 2,5 kw/m 2 vizibilitatea min 10 m

13 Simulare numerică Notă: IP - ieşire principală, IS - ieşire secundară, CSS - casă scări secundară, ICSS-intrare casă scări secundară

14 Rezultate obţinute Notă: IP - ieşire principală, CSS - casă scări secundară, ICSS-intrare casă scări secundară. FED max =0,04 (S1) FED max =0,06 (S2)

15 Concluzii şi dezvoltări ulterioare timpii de deplasare (S1-S2) >>> timpii de deplasare P118-99; t depl FDS+Evac P S1-340 s S2-406 s 125 s condiţiile critice pentru evacuarea persoanelor se instalează într-un timp foarte scurt; parametrul cel mai restrictiv este vizibilitatea; extinderea analizei, prin simulare numerică, privind adoptarea măsurilor de protecţie pasivă (ventilarea către exteriorul clădirii a fumului şi gazelor fierbinţi) şi/sau activă (prevederea de perdele din apă în zonele critice ale clădirii); încercare exprimentală pentru calibrarea modelului; validarea sau invalidarea rezultatelor; 63 s