Eindcolloquium Martin Klein Ontwikkeling van ICARES Ifc Compatible Agent based egREss Simulation Brandveiligheidstoetsing d.m.v. het simuleren van evacuaties Afstudeercommissie: - Prof.dr.ir. B. de VriesTU/e, Design Systems - Prof. ir. W. ZeilerTU/e, Installatietechnologie - Drs. ing. M. Kobes MIFireE Nederlands Instituut Fysieke Veiligheid - NIBRA

2/39Eindcolloquium Martin Klein Inhoud presentatie Inleiding Invoer gebouwgeometrie Evacuatiemodel Rookmodel Koppeling evacuatiemodel en rookmodel Conclusies Demo ICARES

3/39Eindcolloquium Martin Klein Inleiding: waarom simulatie? Interesse in brandveiligheid Actueel onderwerp  Prestatiegericht ontwerpen  Gebouw informatie modellen  Simulatiemodellen Combinatie bouwtechniek / informatica

4/39Eindcolloquium Martin Klein Inleiding: bestaande modellen Personen worden niet individueel gesimuleerd. Ruimte wordt vereenvoudigd door node-arc representatie. Geen uitspraak over veiligheid m.b.v. een brandmodel. Gebouwgeometrie moet voor elk model apart worden ingevoerd, nog weinig mogelijkheden voor importeren van (3D) CAD bestanden.

5/39Eindcolloquium Martin Klein Inleiding: doelstelling Het kunnen simuleren van de evacuatie van een gebouw, waarbij:  personen zich individueel bewegen en gedragen in een continue ruimte;  per individu een oordeel wordt gegeven over de omstandigheden tijdens de vluchtpoging;  de geometrische invoer voor het model voor zover mogelijk automatisch wordt gegenereerd uit een 3D gebouw informatie model;

6/39Eindcolloquium Martin Klein Inleiding: testomgeving Vertigo Vloer 9  26 ruimten  Twee uitgangen

7/39Eindcolloquium Martin Klein Inhoud presentatie Inleiding Invoer gebouwgeometrie Evacuatiemodel Rookmodel Koppeling evacuatiemodel en rookmodel Conclusies Demo ICARES

8/39Eindcolloquium Martin Klein Invoer gebouwgeometrie Probleem: meerdere formaten voor gebouw informatie model. Industry Foundation Classes (IFC): methode om bouwproject op een uniforme manier te omschrijven. Doel: betere communicatie tussen verschillende softwarepakketten. IFC CAD systemen Bouwkundige software

9/39Eindcolloquium Martin Klein Verwerking IFC file IFC Rookmodel Evacuatiemodel

10/39Eindcolloquium Martin Klein Verwerking IFC file Tijdens verwerken IFC file:  Informatie expliciet maken, combineren, anders formuleren enz.

11/39Eindcolloquium Martin Klein Verwerking IFC file IFC Rookmodel Evacuatiemodel

12/39Eindcolloquium Martin Klein Verwerking IFC: beperkingen Problemen door verschillen in opbouw van de IFC file, als gevolg van verschillende CAD software. Eén bouwlaag mogelijk. Specifieke situaties  Schuifdeuren  Ruimte in ruimte

13/39Eindcolloquium Martin Klein Inhoud presentatie Inleiding Invoer gebouwgeometrie Evacuatiemodel Rookmodel Koppeling evacuatiemodel en rookmodel Conclusies Demo ICARES

14/39Eindcolloquium Martin Klein Evacuatiemodel Personen bewegen en gedragen zich individueel in een continue ruimte Individuele aspecten:  Afweging meerdere routes  Individuele loopsnelheid  Individuele pre-movement tijd  Interactie tussen agents Continue ruimte:  Kortste route algoritme  Stuurgedrag

15/39Eindcolloquium Martin Klein Invoer evacuatiemodel Afweging van verschillende uitgangen  6 aspecten meegerekend: Toegankelijkheid van de uitgang Gewenning aan de uitgang Zichtbaarheid/opvallendheid van de uitgang Afstand tot de uitgang (kortste route algoritme) Keuze van nabije personen Zichtbaarheid van de uitgang vanuit de startpositie  Belang van elke aspect te veranderen m.b.v. gewichten  Score voor elke agent – uitgang combinatie Gebruiker Berekend

16/39Eindcolloquium Martin Klein Invoer evacuatiemodel Loopsnelheid  Neemt af bij conflicten met andere agents Pre-movement tijd  Grote invloed op evacuatietijd  Moeilijk in te schatten [uit: SFPE Engineering Guide]

17/39Eindcolloquium Martin Klein Stuurgedrag evacuatiemodel Stuurgedrag  Ontwijken van andere agents en obstakels, volgen van het pad  Door combinatie van gedragsvormen: boogvorming, opstoppingen, tegengestelde stromen enz. [

18/39Eindcolloquium Martin Klein Resultaten evacuatiemodel Na inlezen in bronbestand:  Totale en gemiddelde evacuatietijd  Verdeling over uitgangen  Per agent: Afgelegde afstand Doorkruiste ruimten (!) Loopsnelheid gedurende evacuatie  Per ruimte: Bezetting gedurende evacuatie

19/39Eindcolloquium Martin Klein Beperkingen evacuatiemodel 2D; één bouwlaag Geen directe koppeling met rookmodel Stuurgedrag werkt niet optimaal bij hoge populatie- dichtheid

20/39Eindcolloquium Martin Klein Inhoud presentatie Inleiding Invoer gebouwgeometrie Evacuatiemodel Rookmodel Koppeling evacuatiemodel en rookmodel Conclusies Demo ICARES

21/39Eindcolloquium Martin Klein Analyse rookmodellen Gezochte eigenschappen:  Netwerk model (min. 30 ruimten)  Uitvoer: giftige stoffen, temperatuur, optische rookdichtheid.  Invoer te automatiseren m.b.v. aparte bestanden  Resultaten te exporteren

22/39Eindcolloquium Martin Klein Analyse rookmodellen

23/39Eindcolloquium Martin Klein Keuze rookmodel CFAST: Consolidated Model of Fire Growth and Smoke  Ontwikkeld door National Institute of Standards and Technology  Alle benodigde uitvoer, tevens te exporteren  Tot 30 ruimten mogelijk, 50 doorstroomopeningen  Goed te automatiseren invoerbestanden

24/39Eindcolloquium Martin Klein Invoer rookmodel Vanuit bronbestand:  Gebouwgeometrie (3D)  Doorstroomopeningen  Simulatietijd, output interval Via user interface CFAST:  Brandspecificatie

25/39Eindcolloquium Martin Klein Beperkingen rookmodel Netwerk model, minder nauwkeurig dan field model Niet geschikt voor vrij indeelbare ruimten

26/39Eindcolloquium Martin Klein Inhoud presentatie Inleiding Invoer gebouwgeometrie m.b.v. IFC Evacuatiemodel Rookmodel Koppeling evacuatiemodel en rookmodel Conclusies Demo ICARES

27/39Eindcolloquium Martin Klein Koppeling rook- en evacuatiemodel Gebruikelijk: totale benodigde tijd < beschikbare tijd ICARES: individuele benadering  Evacuatiemodel  Ruimte waarin elk persoon zich bevindt op ieder tijdstip.  CFAST  (schadelijke) omstandigheden in elke ruimte op ieder tijdstip. + = Per individu wordt een oordeel gegeven over de omstandigheden tijdens de vluchtpoging.

28/39Eindcolloquium Martin Klein Koppeling rook- en evacuatiemodel Omstandigheden:  Verstikkende stoffen [dosis]  Lucht- en stralingstemperatuur [dosis]  Irriterende stoffen [concentratie]  Verduistering door rook [concentratie] Methode nodig om omstandigheden te formuleren als gezondheidsrisico.

29/39Eindcolloquium Martin Klein Fractional Effective Dose Algemeen: Cumulatief effect afzonderlijke stoffen Voor irriterende stoffen: Fractional Effective Concentration (FEC) Aan te houden eis : <0.3

30/39Eindcolloquium Martin Klein Beperkingen koppeling Manier van koppelen is indirect  Ongunstig effect op resultaten W/m 2 Aantal personen mStralingsfluxRookvrije hoogte

31/39Eindcolloquium Martin Klein Beperkingen koppeling Manier van koppelen is indirect  Gunstig effect op resultaten [uit: Jin, T., ‘Visibility through fire smoke’]

32/39Eindcolloquium Martin Klein Inhoud presentatie Inleiding Invoer gebouwgeometrie m.b.v. IFC Evacuatiemodel Rookmodel Koppeling evacuatiemodel en rookmodel Conclusies Demo ICARES

33/39Eindcolloquium Martin Klein ICARES schematisch Spec. invoer evacuatiemodel Gebouw informatie model Spec. invoer rookmodel Bronbestand Evacuatiemodel Resultaten Rookmodel Ontwerper User Interface

34/39Eindcolloquium Martin Klein Conclusies Doelstellingen:  Personen bewegen en gedragen zich individueel. Individuele loopsnelheid, pre-movement tijd, routekeuze Stuurgedrag werkt niet optimaal bij hoge dichtheid  Per individu wordt een oordeel gegeven over de omstandigheden tijdens de vluchtpoging. FED, FEC en OD waarden per persoon incl. grafieken Koppeling beide modellen niet real-time  De geometrische invoer wordt voor zover mogelijk automatisch gegenereerd uit een 3D gebouw informatie model. IFC file als uitgangspunt Eén verdieping

35/39Eindcolloquium Martin Klein Conclusies Testsituatie  Evacuatietijd: 5 – 7 minuten (looptijd 1.5 – 2.5 min.)  FED verstikkende stoffen en FEC blijven laag (< 0,05)  FED hitte en OD overschrijden de grens in enkele scenario’s  Hoogte van de ruimten en open/gesloten deuren grote invloed op omstandigheden  Aantal personen en verdeling weinig invloed (max. 100 getest)

36/39Eindcolloquium Martin Klein Conclusies Verbeteringen aan het model  Verbetering van interactie tussen agents  Meer validatie van het model met experimentele data t.b.v.: Inzicht in uitgangkeuze (gewicht aspecten) Betere schatting pre-movement tijd  Snellere verwerking van data Uitbreidingen  Invloed van brand op evacuatie (loopsnelheid / pre-movement tijd)  Meer gedragsaspecten, bijv.: Veranderen van route tijdens vluchtpoging Invloed van sociale rolverdeling  Meerdere verdiepingen (IFC import én evacuatiemodel)

37/39Eindcolloquium Martin Klein Demo ICARES

38/39Eindcolloquium Martin Klein Demo ICARES

39/39Eindcolloquium Martin Klein Vragen…