Aval. do Dimens. de Saídas de Emerg. e Tempo de Abandono de Edificações Utiliz. Mét. de Sim. Comp. by Lenita Sena

FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

AVALIAÇÃO DO DIMENSIONAMENTO DE SAÍDAS DE EMERGÊNCIA E TEMPO DE ABANDONO DE EDIFICAÇÕES UTILIZANDO MÉTODO DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Relatório Final – Iniciação Científica Bolsa IC/FUPAM 2008-2009 Lenita Franco de Sena Orientadora: Profª Drª Rosaria Ono

São Paulo 2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Sumário 1. Introdução _______________________________________________________1 Objetivos_________________________________________________________1 Projeto Inicial _____________________________________________________1 Trabalho Final_____________________________________________________2 Cronograma ______________________________________________________2 2. Referências Bibliográficas ___________________________________________4 MUNICÍPIO DE SÃO PAULO _________________________________________4 CORPO DE BOMBEIROS DO ESTADO DE SÃO PAULO __________________6 ESTADO DE SÃO PAULO ___________________________________________7 OMINE, Eliza Miyuki ________________________________________________8 GONÇALVES, Rafael Otoni __________________________________________9 VALENTIN, Marcos Vargas _________________________________________10 3. buildingEXODUS _________________________________________________14 O Software ______________________________________________________14 Realizando uma simulação__________________________________________14 4. Testando o Software ______________________________________________23 Objetivos e Descrição______________________________________________23 Resultados ______________________________________________________24 5. Cálculos ________________________________________________________30 Dimensionamento_________________________________________________30 Exemplo 1: __________________________________________________________________ 30 Exemplo 2: __________________________________________________________________ 39 Exemplo 3: __________________________________________________________________ 49

Análise dos Resultados Obtidos ______________________________________58 Exemplo 1: __________________________________________________________________ 59 Exemplo 2: __________________________________________________________________ 62 Exemplo 3: __________________________________________________________________ 66

6. Simulações______________________________________________________71 Introdução_______________________________________________________71 Caso 1 – Montagem e Análises ______________________________________76 Exemplo 1: __________________________________________________________________ 76 Exemplo 2: __________________________________________________________________ 94 Exemplo 3: _________________________________________________________________ 115

Caso 1 - Conclusões _____________________________________________138 Conclusão sobre o Exemplo 1: _________________________________________________ 138 Conclusão sobre o Exemplo 2: _________________________________________________ 139 Conclusão sobre o Exemplo 3: _________________________________________________ 139 IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Caso 2 – Montagem e Análises _____________________________________141 Exemplo 1: _________________________________________________________________ 141 Exemplo 2: _________________________________________________________________ 148 Exemplo 3: _________________________________________________________________ 156

Caso 2 - Conclusões _____________________________________________164 Conclusão sobre o Exemplo 1: _________________________________________________ 164 Conclusão sobre o Exemplo 2: _________________________________________________ 166 Conclusão sobre o Exemplo 3: _________________________________________________ 166

7. Conclusões Finais _______________________________________________168 8. Bibliografia _____________________________________________________174 9. Anexos ________________________________________________________176

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1. Introdução Objetivos Dentre os objetivos principais a serem atingidos estavam: assimilar os conceitos básicos de segurança contra incêndio em edificações e compreender a função de modelos computacionais no dimensionamento das saídas de emergência em projetos arquitetônicos e o tempo de evacuação resultante para avaliar a eficácia dessas saídas. Este último também funcionaria como suporte ao projeto de pesquisa da orientadora, a Profª Drª Rosaria Ono.

Projeto Inicial Frente aos vários edifícios que sofreram com a ação do fogo em âmbito mundial, o Brasil apresenta uma série de exemplos trágicos que levaram à perda de centenas de vida e em alguns casos até ao colapso estrutural de edificações. Foi apenas após as tragédias ocorridas na década de 1970 (Edifício Andraus e Edifício Joelma) que a primeira legislação relativa à segurança contra incêndio foi elaborada, em 1974 pelo município de SP e em 1983 pelo Estado. Diante desta situação – e também visando a preservação da população e do patrimônio edificado – chega-se à conclusão de que o projeto e a construção de edifícios devem ser acompanhados da preocupação com o projeto de segurança contra incêndio. Isso não significa apenas a instalação de sistemas prediais modernos, de custo elevado, que de nada servirão se tais edifícios não contarem com elementos para favorecer o abandono rápido e seguro dos ocupantes. Nos dias atuais, a responsabilidade dos arquitetos no desenvolvimento destes projetos – sejam eles novos ou de adaptação dos edifícios antigos às novas regras – é imensa, exigindo conhecimentos e estudos detalhados sobre o assunto. Sendo assim, optou-se por utilizar um método computacional para simular os diferentes critérios de dimensionamentos, a fim de realizar um estudo comparativo entre normas existentes, códigos de obras e regulamentações. Para tanto, escolheuse trabalhar com o software inglês buildingEXODUS, cuja licença foi obtida por meio de uma doação do Instituto Brasileiro de Siderurgia/Centro Brasileiro de Construção em Aço (IBS/CBCA) para a FAUUSP, para desenvolvimento de pesquisas na área IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional de Segurança Contra Incêndio. Sob posse da orientadora, Profª Drª Rosaria Ono, o programa já foi utilizado em estudos desenvolvidos pela aluna Eliza Omine (Iniciação Científica, CNPq/PIBIC 2005-2006) e pelo arquiteto Marcos Vargas Valentin (Mestrado FAUUSP 2005-2008).

Trabalho Final Para realizar a comparação entre as normas existentes, decidiu-se eleger legislações de segurança contra incêndio vigentes no Estado de São Paulo. Sendo assim, elegeu-se o Código de Obras e Edificações do município e a Instrução Técnica nº 11 do Corpo de Bombeiros para efeitos de dimensionamento. Isso porque as duas normas apresentam grandes diferenças com relação à estimativa de população e também no que se refere ao dimensionamento das saídas. Com relação aos modelos a serem simulados, optou-se por trabalhar com edifícios de múltiplos pavimentos por estes serem mais críticos com relação às medidas de segurança e elaboração de métodos eficientes de abandono. Além disso, as duas normas eleitas para o trabalho também apresentam formas diferentes de lidar com esse tipo de edificação – com relação a classificações, critérios de altura e determinação de valores para dimensionamento. Sendo assim, fixou-se como meta final deste trabalho: comparar os métodos de dimensionamento do Código de Obras e Edificações com os da Instrução Técnica nº11 a partir da simulação com o software buildingEXODUS do abandono de edificações de múltiplos pavimentos, a fim de verificar a qual a real eficiência de tais métodos (ao longo do desenvolvimento do trabalho, ao se ampliar os conhecimentos sobre os recursos do programa, pode-se acrescentar mais elementos nesta comparação).

Cronograma Durante a elaboração deste relatório final, montou-se a tabela abaixo, com o cronograma das atividades realizadas durante a pesquisa, no período de setembro de 2008 a agosto de 2009.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Ativida des Levantamento Bibliográfico Leitura do manual do buildingEXODUS Testes de compreensão do software Realização dos cálculos Elaboração dos layouts finais Construção dos modelos - Caso 1 Execução das simulações - Caso 1 Análise dos resultados - Caso 1 Construção dos modelos - Caso 2 Execução das simulações - Caso 2 Análise dos resultados - Caso 2 Elaboração do relatório final

1 2 X X

3 X X

9 10 11 12

X X X X X X X

X X X X X X

X X X X

Os dois primeiros meses de trabalho foram de levantamento bibliográfico sobre segurança contra incêndio (livros, artigos e normas, a serem descritos mais adiante) e trabalhos anteriores que já trataram sobre o tema, especialmente em edificações altas e que também tenham utilizado o buildingEXODUS em suas análises. A seguir, passou-se para a leitura do manual do programa e conseqüentes testes de aplicação do que era lido (tudo detalhado ao longo deste trabalho). Compreendido o funcionamento do software, foram criadas as edificações de exemplo. As rotas de fuga foram calculadas de acordo com as duas normas escolhidas – COE e IT nº11 – para que os layouts das saídas e escadas pudessem ser determinados – trabalho esse finalizado ainda em 2008. Com o início do ano de 2009, passou-se para a confecção dos modelos no software para realizar as simulações. A elaboração dos modelos do Caso 1 tomou mais tempo do que a do Caso 2 porque todos os elementos tiveram que ser inseridos pela primeira vez – no Caso 2, apenas as escadas foram alteradas, aproveitando tudo o que já havia sido elaborado anteriormente. Assim que as simulações eram realizadas, os resultados eram analisados para permitir comparações já nas análises seguintes. Os últimos dois meses (julho e agosto) foram dedicados à finalização das análises e elaboração deste relatório final.

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2. Referências Bibliográficas Para a elaboração deste trabalho, foram utilizadas referências provenientes de várias fontes: normas técnicas de segurança contra incêndio, pesquisas já concluídas de iniciação científica, teses de mestrado e o próprio manual do software. Todas estas fontes serão citadas e resumidas abaixo – com exceção do resumo do manual do buildingEXODUS, que se encontra no próximo capítulo deste trabalho, destinado à descrição do programa.

MUNICÍPIO DE SÃO PAULO Lei Municipal Nº 11.228 de 25.06.1992 (Código De Obras e Edificações) – Capítulo 12: Circulação e Segurança. São Paulo, 1992. O código de segurança contra incêndio vigente nos dias atuais no município de São Paulo teve sua última revisão há 17 anos. A lei estabelece critérios para dimensionamento e determinação do tipo e quantidade das rotas de fuga de uma edificação – aquelas a construir e aquelas que necessitam de adaptação aos novos padrões (estas seguem as especificações do Anexo 17 desta lei). Também apresenta especificações para corrimãos, rampas, revestimentos, compartimentação dos pavimentos e o potencial de risco dos materiais empregados. Com relação às rotas de fuga, o COE as divide em dois tipos básicos: privativo (ou restrito) e coletivo (para serem consideradas privativas, as rotas devem estar numa edificação destinada a qualquer uso, com área menor ou igual a 250m², altura menor ou igual a 6m e lotação menor ou igual a 100 pessoas). Cada um possui um tipo de dimensionamento, com larguras mínimas diferentes. Por exemplo, para espaços de circulação – escadas, rampas, corredores e vestíbulos – os privativos devem ter larguras mínimas de 0,80m enquanto os coletivos devem ter no mínimo 1,20m. Já as escadas, as privativas devem ter pelo menos 0,60m de largura, vencendo desníveis de no máximo 3,20m, enquanto as coletivas devem ter no mínimo 1,20m. Para calcular a largura necessária de uma escada coletiva, é necessário seguir os requisitos e critérios estabelecidos nesta lei (uma descrição resumida deste método de cálculo encontra-se na parte de Cálculos deste trabalho). IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Primeiramente, calcula-se a população estimada do edifício de acordo com a tabela 12.6.1 do Código, que estabelece uma relação de ocupantes por área de acordo com o uso. Esse valor é corrigido em função da altura, de acordo com os critérios estabelecidos e descritos na norma. Esta última população encontrada é utilizada para estabelecer a largura das rotas (escadas, rampas e corredores) ao ser dividido por 30 e multiplicando-se o resultado por 0,30m – segundo o COE, a cada módulo de 0,30m é possível a passagem de 30 pessoas. Apesar de ser utilizado este módulo de 0,30m para compor as rotas de fuga, na verdade o Código de Obras considera 0,60m como módulo para a passagem de uma pessoa – ou seja, a largura que uma pessoa ocupa para se deslocar – até por isso a largura mínima é de 1,20m, para permitir a passagem de duas pessoas por vez. Apesar disso, como coloca VALENTIN (2008), “a única diferença entre uma escada de 1,20m e outra de 1,50m é o nível de conforto que sua dimensão proporcionará aos seus usuários”, pois só será possível a passagem simultânea de dois ocupantes em ambas. Quanto ao número necessário de escadas, o COE estabelece, na tabela 12.8.1, as distâncias máximas a serem percorridas em cada pavimento – de acordo com as características do edifício. Se a distância de um ponto até a escada mais próxima é superior ao valor tabelado, é necessário inserir uma nova escada no layout definido (entretanto, a distância mínima entre as entradas de duas escadas deve ser de 10m). No que diz respeito à necessidade de escadas protegidas ou não, é exigida uma escada protegida quando o uso é residencial multifamiliar e hospedagem, com altura superior a 12m; ou quando possui qualquer outro uso, mas com altura superior a 9m ou lotação superior a 100 pessoas. Se o uso é residencial com altura superior a 80m, se o uso é qualquer outro com altura superior a 36m ou superior a 9m com lotação de mais de 100 pessoas, é necessário colocar mais de uma escada protegida no layout (as distâncias máximas, conforme já descrito, é que vão determinar o número exato necessário). O COE também faz determinações referentes aos Sistemas de Segurança – instalações e equipamentos, como iluminação, sinalização e alarmes, que devem funcionar em situações de emergência. Segundo o item 12.11.3, a instalação de

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional todos estes recursos sempre que a edificação necessitar – de acordo com o explicado anteriormente – de pelo menos um espaço de circulação protegido.

CORPO DE BOMBEIROS DO ESTADO DE SÃO PAULO Saída De Emergência em Edifícios (Instrução Técnica Nº 11). São Paulo, 2005. Das legislações sobre segurança contra incêndio em vigor, as Instruções Técnicas foram as últimas a sofrerem revisões – o que aconteceu cinco anos atrás. Elaboradas como um complemento do Decreto Estadual nº 46.076/2001, cada uma aborda um critério técnico específico relativo a medidas de segurança (saídas de emergência, sinalização, iluminação, segurança estrutural). Por ser um complemento, todas as classificações e tabelas exigidas pela IT para seus cálculos fazem parte do DE nº 46.076 (uma descrição resumida do método de cálculo segundo esta norma encontra-se na parte de Cálculos deste trabalho). O primeiro passo, assim como no COE, é estimar a população segundo a tabela de relação de ocupantes por área por uso da edificação. Este valor deve ser dividido

pela

capacidade

unidade

passagem

(acessos/descargas,

escadas/rampas e portas), resultando no número de unidades de passagem necessário para cada rota. Para converter esse número em largura, basta multiplicálo por 0,55m que é o módulo adotado pela IT nº11 como necessário para uma pessoa se deslocar – apesar deste módulo, a largura mínima aceita por esta norma é de 1,20m, numa forma de uniformizar com as outras legislações existentes. Na IT, tem-se várias especificações detalhas para projeto de acessos, rampas, escadas, guarda-corpos, corrimãos, enfim, de todos os elementos necessários na edificação para garantir a segurança dos usuários. Todos são acompanhados de imagens – ao contrário do COE – o que facilita bastante a compreensão do que é exigido. Diferentemente do Código de Obras, a Instrução Técnica não vincula sua população estimada à altura da edificação (no COE há uma correção da população em função da altura do edifício), apenas à área do pavimento. Este é um dos fatores que pode gerar diferenças entre os cálculos nas duas normas. Como as rotas de fuga são dimensionadas em função da população, no caso de edificações muito IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional altas, os critérios do COE podem resultar em larguras muito superiores às calculadas segundo a IT – vale ressaltar que, no município de São Paulo, o que prevalece são as dimensões obtidas com o COE; já no resto do Estado, os critérios da IT prevalecem. Outra diferença entre as duas normas é que a IT possui uma tabela (Tabela 6) que determina, de acordo com a área dos pavimentos e altura da edificação, o número mínimo e o tipo de escadas necessárias em cada caso. Mesmo assim, de acordo com a tabela de distâncias máximas a serem percorridas, o layout dos pisos pode levar a necessidade de mais escadas. Para fins de projetos, por ser mais detalhada, a IT nº11 é mais eficiente do que o COE para se obter as melhores opções de segurança a incêndios. Mas, como colocado acima, as dimensões e especificações gerais do Código de Obras ainda são prevalecentes no município de São Paulo. ESTADO DE SÃO PAULO Decreto Estadual nº 46.076 de 31.08.2001. São Paulo, 2001. O Decreto estabelece, em âmbito estadual, os procedimentos regulamentares de segurança contra incêndio em edificações e áreas de risco. Determina as normas que todas as edificações precisam cumprir, com relação à altura, adoção de medidas contra incêndio, dimensionamento de saídas, entre outras. Seu anexo é composto de várias tabelas (utilizadas, por exemplo, pela IT nº 11) para determinar os requisitos básicos necessários. A primeira é a tabela de classificação por uso e ocupação, pois cada tipo de edificação possui determinações específicas – alguns tipos apresentam riscos maiores que outros, por isso necessitam de medidas diferenciadas (por exemplo, depósitos de explosivos e habitações). Para cada tipo de edificação, há uma nova tabela diferente, para especificar quais medidas de segurança são exigidas, de acordo com a altura. As medidas vão desde segurança estrutural e compartimentação vertical até o controle de acabamentos e instalações de chuveiros automáticos. Vale colocar que as tabelas determinam as medidas obrigatórias, mas nada impede a instalação das que não foram exigidas para complementar a segurança dos usuários.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Tais tabelas podem ser utilizadas como complemento à outras legislações, inclusive o COE – muitas das especificações do DE não são nem citadas no Código de Obras.

OMINE, Eliza Miyuki Comparação de Métodos de Dimensionamento de Rotas de Fuga em Edifícios de Grande Altura. Pesquisa de Iniciação Científica CNPq/PIBIC 20052006. O relatório final da pesquisa realizada por Eliza Miyuki Omine, também orientada pela Profª Drª Rosaria Ono, serviu como base para este trabalho, já que trabalha com a questão do dimensionamento de rotas de fuga em edificações de múltiplos pavimentos utilizando o software buildingEXODUS como base para a comparação. Entretanto, não se quis fazer do presente trabalho apenas uma continuação deste anterior, mas uma revisão e um aprofundamento do assunto, tanto da comparação entre as legislações de segurança contra incêndio vigentes no país como de uso do programa em questão. A aluna sofreu alguns imprevistos ao longo da pesquisa – a licença do programa expirou e demorou alguns meses até que fosse renovada, impedindo a utilização do software – o que a levou a fazer algumas alterações em seu projeto inicial. A idéia era simular vários edifícios existentes calculando os caminhos e escadas de acordo com a NBR9077, o Código de Obras e Edificações de São Paulo e a Instrução Técnica nº11 do Corpo de Bombeiros de São Paulo. Por causa deste percalço, o tempo ficou limitado e apenas um edifício foi escolhido para as simulações: o Fórum Trabalhista Ruy Barbosa, localizado na Barra Funda, em São Paulo. Talvez para aproveitar o excesso de tempo “disponível” devido ao imprevisto acima, a aluna realizou uma extensa pesquisa bibliográfica, inserindo em seu trabalho fichamentos de várias fontes (teses de mestrados, normas, artigos publicados) sobre segurança contra incêndio. Estes relatórios de leitura foram extremamente úteis para um aprofundamento maior no assunto. Com relação à simulação, o trabalho é bem sucinto, sem grandes aprofundamentos – talvez até pela falta de tempo. São simulados apenas quatro IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional pavimentos (térreo e mais três) porque “o processamento de dados por parte do computador começou a divagar”, fazendo apenas uma estimativa do tempo de abandono. A população utilizada foi calculada por estimativa de uso diário do edifício e não segundo os critérios das normas escolhidas para comparação. Isso representa um parâmetro a menos para comparar – já que os critérios de estimativa de população também são bem diferentes e também poderiam ser alvo de análises e comparações. Antes de comentar as conclusões finais, vale destacar certo erro na forma de interpretação da aluna ao montar um layout baseado na IT nº11 com escadas de 1,10m de largura. Apesar de esta norma considerar 0,55m como módulo de passagem, como colocado no resumo sobre esta norma a largura mínima admitida para as rotas é de 1,20m, sendo errôneo determinar escadas com 1,10 como optou por fazer. Fora isso, pode-se dizer que não utiliza muitos dados das simulações para suas análises. É colocado que não houve grandes diferenças entre os layouts das diferentes legislações – apenas 0,10m nas escadas – o que, segundo a aluna, foi o único motivo para as diferenças de tempo entre as simulações baseadas em cada caso. Como o edifício não foi simulado por completo – com todos os seus 19 pavimentos – realmente não seria possível uma análise muito profunda. Considerando uma população aproximada de 250 pessoas por pavimento (foi adotada uma população de 1000 pessoas para o edifício; como estas foram geradas randomicamente não é certo de que todos os andares contem com o mesmo número de ocupantes), dividida entre quatro escadas, ter-se-ia uma média de 80 pessoas por escada por pavimento. Sendo apenas três pavimentos – já que o térreo é o próprio pavimento de saída – é menos provável que ocorram aglomerações e congestionamento nas escadas do que se os 19 andares fossem desenhados (neste caso, seriam 1200 pessoas a mais por escada!). Se o Fórum tivesse sido simulado por completo, os resultados seriam bem diferentes, permitindo, talvez, análises mais profundas sobre as legislações. Por tudo o que foi colocado acima, optou-se por trabalhar com edifícios “completos” neste trabalho – desenhando todos os seus pavimentos no programa – mesmo que isso implicasse numa sobrecarga que levasse o computador a demorar muito mais tempo para processar os dados das simulações. Além disso, também se

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional decidiu por estabelecer as populações de acordo com os cálculos efetuados para cada norma, e não por estimativa de acordo com o tipo de uso do edifício.

GONÇALVES, Rafael Otoni Segurança Contra Incêndio em Edifícios de Grande Altura. Pesquisa de Iniciação Científica, 2004. O relatório final da pesquisa realizada por Rafael Otoni Gonçalves, orientando da Profª Drª Rosaria Ono, também serviu como base para este trabalho por tratar da questão da proteção contra incêndio em edificações de múltiplos pavimentos – tipo este escolhido como alvo do presente trabalho. A pesquisa concentrou-se nas medidas que devem ser adotadas para proteger a população de tais edifícios e facilitar o abandono rápido e seguro dos ocupantes em caso de incêndio. É um trabalho teórico que contém análises de vários edifícios existentes, avaliando se eles sejam os requisitos básicos de segurança. Da parte teórica do trabalho, tirou-se muitas informações sobre o desenvolvimento dos incêndios, as diversas fases que os compõem; os tipos de materiais que devem ou não ser utilizados; e, principalmente, os principais elementos que devem ser considerados durante um projeto para garantir a proteção dos usuários – como o entorno, para que a implantação seja feita da melhor maneira possível; os revestimentos; determinação de rotas de fuga; determinação da posição de escadas; medidas preventivas. Além disso, trata de todos os riscos adicionais correspondentes a edifícios de grande altura (que configuram limitações ao trabalho dos bombeiros e exigem medidas mais complexas). Resumidamente, pode-se dizer que foi uma leitura importante para se compreender a importância das medidas de segurança em edifícios altos (principalmente os com mais de 20 pavimentos), e agregar novos argumentos para a escolha deste tipo de edificação para o desenvolvimento deste trabalho.

VALENTIN, Marcos Vargas Saídas de Emergência em Edifícios Escolares. Dissertação de Mestrado, FAUUSP, 2008.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Esta dissertação, novamente sob orientação da Profª Drª Rosaria Ono, trata do dimensionamento de rotas de fuga em edifícios escolares (que podem ser generalizados como edifícios não muito altos, como o próprio autor coloca, apesar da elevação de gabarito dos prédios escolares mais contemporâneos), através de análises com o software buildingEXODUS. A primeira parte da dissertação aborda o projeto e construção de edifícios escolares no Estado de São Paulo – o que não é muito relevante para este trabalho, já que quer se trabalhar com edificações de múltiplos pavimentos. Em seguida, o autor faz uma listagem das legislações edilícias do Estado sobre segurança contra incêndio. É um capítulo bem interessante, pois se vê que são poucas as normas criadas para tal fim; além disso, as primeiras delas não estabeleciam muitas medidas de segurança, apenas dimensões (pé-direito, janelas e aberturas em geral), proibições (fogueiras e fogos de artifício) e determinação de alarme aos sineiros de igreja. As legislações só começaram a ficar mais normativas no começo do século XX (década de 1920), sendo que não foram feitas muitas revisões. Por exemplo, a lei nº 11.228 vigente até hoje no município de São Paulo (o COE) foi elaborada em 1992, não tendo sido revisada até os dias atuais. Apesar da promulgação do Decreto Estadual nº 46.076 em 2001 e das Instruções Técnicas – revisadas em 2004 – o Código de Obras ainda prevalece no Município (apesar da revisão em 2004, os critérios-base para a IT nº 11 foram retirados da NBR9077, de 1993 – mais de uma década anterior). Como crítica, pode-se colocar que as legislações vigentes atualmente (o COE/1992 no município de São Paulo, a IT/2004 e o DE 46.076/2001 no Estado de São Paulo, e a NBR9077/1993 no país) possuem um grande número de divergências, desde o que se refere a modulações até exigências básicas, como distâncias máximas e tipos de escadas (essas divergências são justamente a razão da existência de trabalhos e pesquisas como este, que visam comparar as legislação e verificar a eficiência de cada uma). Encerrada a parte de legislações, o autor faz uma análise sobre normas baseadas em desempenho e um levantamento dos modelos computacionais existentes para simular incêndios e abandono de edificações – entre eles, o buildingEXODUS. As normas baseadas em desempenho são uma alternativa às prescritivas – como as brasileiras. Trabalham com objetivos e não regras, levando a IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional uma gama muito ampla de projetos tão ou mais eficientes do que os que seguem normas e dimensionamentos rígidos. Como o autor coloca, “muitos países têm percebido que a forma tradicional, puramente prescritiva, nem sempre oferece uma flexibilidade necessária que satisfaça as especificações de projeto, as necessidades funcionais ou mesmo os mais modernos métodos de projeto e de construção”. Segundo

MEACHAN

(2002),

“o

conceito

desempenho

nas

regulamentações de edifícios tende a aumentar a flexibilidade, reduzir as barreiras para inovações, aumentar a habilidade para integrar os processos, reduzir os custos gerais e aumentar o campo de fornecedores”. Ao invés de determinar modulações e valores fixos, os códigos por desempenho caracterizam-se “pela avaliação e demonstração técnica, através de métodos científicos, de alternativas que apresentam a melhor solução ao problema proposto, sob os prismas técnico e econômico”. Apesar de os códigos de desempenho apresentar-se como uma opção mais dinâmica e, talvez por isso, mais atraente, no Brasil – pelo menos por enquanto – não há uma situação favorável à implantação de tal tipo de legislação, pois há (como já descrito) um número limitado de códigos, alguns bem desatualizados, e divergentes nos vários âmbitos (municipal, estadual e federal). Além disso, não há uma consciência coletiva da população brasileira no que se refere à proteção contra incêndio; é um assunto estudado por poucos e que tem pouca ou nenhuma relevância na hora de projetar novos edifícios (TAVARES; SILVA; DUARTE; 2002). Depois desta introdução teórica, o autor parte para a escolha e análise de alguns edifícios escolares do Estado de São Paulo, para depois elaborar modelos dos mesmos para simulações com o software. Uma das questões mais importantes com a qual o autor trabalha é o fato de o programa não possuir dados relativos a crianças – o público-alvo dos edifícios estudados. Como tais não foram encontrados, o autor apenas importou os disponíveis no programa Simulex. Para cada escola – foram quatro ao todo – o autor realizou quatro simulações diferentes, alternando entre população de adultos e de crianças, número e largura de escadas e saídas. Para o Estudo 1, o autor ainda inseriu mobiliário nas salas de aula, para verificar a influência disso no tempo final. Após as simulações, o autor concluiu que o mobiliário pouco interfere no abandono – a causa principal de demora são os congestionamentos na entrada das escadas. Dessa forma, não foi inserido mobiliário na geometria de nenhum dos outros três casos de estudo. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional As simulações e análises realizadas nesta tese serviram de exemplo para as que viriam a ser realizadas neste trabalho, uma vez que o mesmo software será utilizado. Por exemplo, como foi descrito acima, adotou-se a indiferença na inserção de mobiliários como forma de “atrasar” os ocupantes no abandono. A tese também foi importante como uma forma de compreender o funcionamento do programa e a geração de dados de uma forma mais prática do que apenas através da leitura do manual.

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3. buildingEXODUS O Software EXODUS é o nome dado para uma família de softwares desenvolvidos pelo U.G.M.T., um subsidiário da Universidade de Greenwich, na Inglaterra, para realizar simulações de evacuação e movimentação de grandes grupos de pessoas dentro de estruturas complexas. Até o momento, foram desenvolvidos três deles: o airEXODUS – utilizado na indústria de aviação para design de aeronaves, treinamento de tripulantes e investigação de acidentes, entre outros possíveis usos o buildingEXODUS – utilizado na indústria de construção civil tanto para medidas de segurança contra incêndio como para avaliar a eficiência e capacidade das estruturas – e o maritimeEXODUS – utilizado pela engenharia naval para os mesmos fins que o airEXODUS. Os três softwares necessitam de uma chave hardware, chamada de dongle, sem a qual não é possível rodar nenhum dos programas – se ela for retirada, o programa fecha automaticamente. Este dongle só é cedido pela Universidade de Greenwich para fins acadêmicos, mediante o pagamento de uma licença de uso de um ano de duração, mas que pode ser renovada diversas vezes. Realizando uma simulação Antes de qualquer coisa, é preciso realizar a leitura do manual do software para entender o funcionamento do programa, os elementos que os constituem e os recursos disponíveis para as simulações. O manual explica todos os componentes e ensina as melhores formas de trabalhar com o software. Para realizar uma simulação no buildingEXODUS, é necessário elaborar um modelo do(s) ambiente(s) em estudo. O primeiro passo é determinar a geometria de cada pavimento no Geometry Mode do software. Isso pode ser feito desenhando-se linhas auxiliares – que podem ser geradas manualmente no programa ou num arquivo CAD DXF, posteriormente importado para o programa – e depois as preenchendo com nós (nodes), ou simplesmente posicionando-se os nós manualmente na tela. No buildingEXODUS, são esses nós (nodes) que definem a menor quantidade possível de espaço a ser ocupada por uma única pessoa na geometria, não IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional podendo ser ocupado por mais de um indivíduo por vez, configurando o movimento da população – as linhas são apenas referências para preencher os espaços com os nós e podem não estar visíveis durante as simulações. Ao todo, o EXODUS possui vários tipos diferentes de nós, que apresentam cores diferentes para poderem ser diferenciados, comportamento

cada

dos

com

atributos

ocupantes

–

particulares

que

influenciam

velocidade,

direção, percurso. São eles:

Free-Space padrão,

(Espaço

configura

Livre): o

nó

movimento

simples e desobstruído;

Boundary (Limite): ao ser colocado nas áreas

próximas

obstáculos

paredes, tende a ser evitado pelos ocupantes – se for necessário passar por ele, a velocidade será reduzida;

Attractor (Atrativo): atrai o ocupante para si;

Discharge

(Descarga):

recebe

ocupante que passou pelo Attractor;

Seat (Assento): representa assentos ou obstáculos, fazendo com que o ocupante dê a volta para evitá-lo ou passe por cima deles (em velocidade reduzida);

Stair (Escada): são os nós de escada, determinam uma velocidade diferenciada no ocupante;

Landing (Patamar): nós que configuram os patamares entre lances de escada; tem comportamento semelhante a dos Free-Spaces no que se refere à velocidade dos ocupantes;

Internal Exit (Saída Interna): representam saídas internas ao pavimento, mas que não levam o ocupante ao exterior do edifício – só devem ser realmente colocadas quando se quer controlar a velocidade do fluxo através de uma porta ou quando o compartimento possui mais de uma saída e quer-se determinar qual a prioritária, caso contrário, pode-se apenas deixar um nó comum, limitando as ligações dos nós adjacentes;

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External Exit (Saída Externa): são as saídas para o exterior da edificação

–

atravessarem

esse

nó,

considera-se que o ocupante completou a

TIPOS DE SAÍDAS

evacuação e está em segurança do lado de fora do edifício;

Census Region (Região Censitária): estes nós não

influenciam

comportamento

dos

Porta com Internal Exit Nodes

ocupantes, apenas geram dados sobre os ocupantes que os atravessaram;

Source (Fonte): nó para geração automática de população ao longo da simulação;

Redirection redireciona

(Redirecionamento): os

ocupantes

para

nó

que

rotas

pré-

Porta sem Internal Exit Nodes

determinadas;

Direction (Direcionamento): nó através do qual se pode controlar a direção de movimento dos

External Exit já conectada

ocupantes. Cada nó deve ser conectado aos nós adjacentes por arcos (arcs), que podem ser gerados manual ou automaticamente. São estas ligações que permitem que os ocupantes se desloquem pelo modelo e que determinam as direções que poderão ser tomadas (cada nó pode ter até oito arcos, sendo eles verticais, horizontais e/ou diagonais; entretanto, não é obrigatório um nó possuir arcos em todas as direções). Os arcos também determinam a distância entre os nós, que, no padrão do software (default), é de 0,5m - ou seja, pode-se dizer que o programa possui uma modulação de 0,5m em 0,5m. Isso porque o software foi elaborado na Inglaterra segundo uma lógica de que uma pessoa adulta andando ocupa uma largura média de aproximadamente 0,5m. Esta modulação pode ser alterada pelo usuário, de acordo com sua necessidade. Por exemplo, esses valores poderiam ser modificados para atender aos padrões das legislações brasileiras (a NBR 9077 e a Instrução Técnica nº 11 do Corpo de Bombeiros de São Paulo adotam módulos de 0,55m, enquanto o Código de Obras e Edificações de São Paulo, módulos de 0,60m). Entretanto, o mais recomendável – segundo o manual do software – é manter este valor e aproximar os valores do modelo elaborado para esta modulação, pois a diferença que se obteria no final seria mínima. (É importante lembrar que cada IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional nó/arco representa o espaço ocupado por uma única pessoa, sendo assim essa modulação só deve ser alterada para valores entre 0,3m e 1,0m, caso contrário esse preceito se torna inválido – um indivíduo não ocupa uma largura maior do que 1,0m.) Além disso, essa alteração também pode afetar o método de resolução de conflitos do programa, prejudicando um pouco a eficiência da simulação caso a mudança não seja feita corretamente. No caso de construção de um modelo de edificação de múltiplos pavimentos, é recomendável que cada pavimento seja elaborado em uma janela diferente e depois conectado aos pavimentos inferior e superior através de links. Isso significa tratar cada pavimento como uma entidade distinta até que todos estejam conectados, só aí configurando uma edificação única. Fazer as conexões corretamente garante o funcionamento da simulação e a saída da população do edifício todo. O buildingEXODUS não precisa de muitos detalhes nos layouts usados – apenas as geometrias básicas, as linhas mais significativas que definem os espaços, para estabelecer as áreas que devem ser preenchidas com os nós. Então, uma vez colocadas as linhas externas, estas devem ser preenchidas com os nós através do comando Node Flood, que preenche toda a área delimitada pelas linhas, seguido do comando Auto Connect, que gera automaticamente os arcos (arcs) de conexão entre os nós (excetuando os separados por linhas). Para uma maior eficiência, é importante que as linhas determinem um polígono fechado, caso contrário toda a janela será preenchida. Já as escadas seguem um dimensionamento diferenciado. O programa considera (baseado nos estudos de Fruin) que, ao se deslocar em uma escada, devido ao balanço lateral do corpo, cada pessoa ocupa um espaço médio de 0,76m – 0,26m a mais do que no deslocamento em linha reta – sendo esta a modulação dos nós das escadas (Stair Nodes). Se a legislação brasileira fosse levada em consideração aqui, a modulação dos nós das escadas seria idêntica a dos demais nós. Entretanto, assim como todos os elementos do EXODUS, as características das escadas também podem ser editadas pelo usuário de acordo com sua necessidade. Colocadas

escadas,

preciso

conectá-las

com

pavimentos

respectivamente superiores e inferiores para permitir que os ocupantes sejam “transferidos” de um para outro até atingirem a saída do edifício. Isso é feito através de um sistema de links, que consiste em inserir um link primário (Primary Link) em IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional um dos pavimentos a serem conectados – é indiferente se o pavimento encontra-se mais acima ou mais abaixo – e conectá-lo a um ou mais nós deste pavimento por arcos. Em seguida, no outro pavimento é colocado um link secundário (Secundary Link) que também deve ser conectado a um ou mais nós do respectivo pavimento e também aos nós de “referência” que surgem automaticamente junto com o link, representando os nós do outro pavimento, ao qual serão conectados.

Assim, os ocupantes que atingirem tais nós do pavimento mais distante da saída serão “transportados” para os nós determinados no outro pavimento. Antes de mudar do Geometry Mode para o Population Mode, é necessário inserir as saídas para o exterior da edificação (External Exits). Estas devem ser colocadas na janela e conectadas por arcos aos nós. O número de nós ao qual cada saída estará conectada é que determinará sua dimensão – lembrando que cada nó possui 0,5m. Definida toda a geometria de todo o edifício, pode-se então inserir a respectiva população no Population Mode. Existem várias formas de se gerar uma população: ela pode ser inserida randomicamente por local selecionado, por pavimento ou até mesmo no edifício inteiro; pode-se inserir pessoa por pessoa; pode-se gerar pessoas “padrão” (default) ou estabelecer as características de cada uma; pode-se criar grupos, que podem ser editados para apresentarem determinadas características; enfim, são muitas as opções existentes para este mesmo fim.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O programa possui uma série de atributos para caracterizar os indivíduos; a variação destes é que diferencia cada ocupante e dinamiza a simulação. Entre os atributos físicos, as possíveis variações são:

Gender (Sexo): masculino ou feminino;

Age (Idade) 20 – 60 anos;

Weight (Peso): 50-85kg;

Height (Altura): 154-183cm.

Isso representa que o buildingEXODUS não contém dados relativos a crianças, adolescentes ou idosos, populações estas que possuiriam atributos próprios de grande influência nos resultados de uma simulação (por exemplo, a velocidade reduzida que tornaria o fluxo mais lento e aumentaria o tempo final de evacuação). Porém, isto não significa que não se possa inserir dados relativos às características destas populações – baseados em pesquisas – de acordo com as necessidades de uso. É interessante colocar que a cor de cada ocupante varia de acordo com a idade e sexo, caracterizando-os de acordo com a imagem abaixo:

Mulher Idade <30

Homem Idade <30

Mulher Idade 30-50

Mulher Idade >50

Homem Idade 30-50

Homem Idade >50

Além destes, há outros atributos importantes para as simulações que também sofrem variações:

Drive (algo como Avanço ou Movimento): utilizado para resolução de conflitos (qual ocupante ocupará primeiro um nó ou passará primeiro pela porta, por exemplo) – varia entre 1 e 15 (sendo este o mais “forte”, ou seja, o que vai passar na frente);

Mobility (Mobilidade): indica se o ocupante possui algum impedimento físico que interfira em seu deslocamento, reduzindo sua velocidade

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional (como uma perna quebrada, por exemplo) – este valor varia entre 0 e 1, sendo 1 a mobilidade total;

Agility (Agilidade): muito parecido com a Mobilidade, este atributo é caracterizado mais pelas características físicas do ocupante – por exemplo, um ocupante mais idoso tende a ser menos ágil do que outro mais jovem – varia entre 0 e 7;

Patience (Paciência): representa o tempo que um ocupante está “disposto” a esperar (por exemplo, parado num congestionamento numa porta) antes de procurar uma nova alternativa de saída – varia entre 1 e 1000 segundos; o Quando o ocupante perde a paciência, ele entra no modo de comportamento extremo (Extreme Behaviour) o que permite que ele mude seu trajeto de acordo para deixar o edifício por outra saída que não esteja tão congestionada.

Respiratory Minute Volume - RMV: pode ser traduzido como Volume Respirado por Minuto, ou seja, a quantidade de ar que o ocupante inspira por minuto – é usado quando há dados sobre gases para determinar a influência dos gases inalados ao longo do incêndio;

Response Time (Tempo de Resposta): o tempo que o ocupante demora a começar seu deslocamento para a saída mais próxima a partir do momento que o alarme seria acionado – varia entre 0.0 e 30.0seg.;

Travel Speed (Velocidade de Deslocamento): composta por várias velocidades diferentes, todas baseadas na Velocidade de Caminhada Rápida (Fast Walk Speed), que varia entre 0.8 e 1.5m/s. As relações entre os vários valores são de 90% para a Velocidade de Caminhada (Walk Speed), 80% para Velocidade de Salto (Leap Speed) – para passar por cima de assentos, por exemplo – e 20% para Velocidade de Rastejamento (Crawl Speed);

Stair Travel Rate (Velocidade nas Escadas): os valores são baseados nos estudos de Fruin e variam, randomicamente, de acordo com o sexo e idade do ocupante;

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Também é possível criar tarefas para os ocupantes e criar grupos de indivíduos para especificar características particulares. Nisso, influenciam os seguintes atributos da população:

Familiarity

(Familiaridade):

chamado

OEK

(Occupant

Exit

Knowledge) ou Conhecimento de Saídas do Ocupante, representa o nível de familiaridade que o ocupante tem com o edifício, quais saídas ele conhece, para, a partir daí, escolher por qual delas irá deixar o edifício – caso nenhuma porta seja especificada, o ocupante se deslocará até a saída mais próxima;

Gene (Gene): quando diferente de 0, serve para identificar ocupantes, separando-os em grupos – indivíduos com o mesmo valor de Gene podem se “comunicar” entre si a até 2m de distância , compartilhando informações sobre portas disponíveis (OEK) e sobre o início do alarme;

Occupant Itinerary List – OIL (Lista de Itinerário do Ocupante): permite estabelecer uma série de tarefas que o ocupante precisa realizar antes de começar a evacuar o edifício;

Target Door (Porta Alvo): permite que um ocupante seja “direcionado” para uma porta em particular – o padrão do programa é que ele se dirija para a porta aberta mais próxima.

Os possíveis itinerários a serem criados incluem procedimentos de segurança (como fechar portas) e atividades gerais (como resgatar objetos). Todas as tarefas estipuladas precisam ser realizadas antes que o ocupante comece a se deslocar rumo a uma das saídas, sendo que elas podem ser especificadas para um único ocupante ou para um determinado grupo. Determinada a população e suas características, passa-se então para o Scenario Mode, no qual é possível editar as condições do ambiente: disponibilidade e capacidade das saídas, detalhes que possam atrasar os ocupantes (como espaços bloqueados pelo fogo, por exemplo), presença de fumaça, calor e gases tóxicos. Podem ser criadas diferentes zonas de perigo (Hazard Zones), cada qual com condições diferentes, para influenciar das mais diversas maneiras a população da simulação. O buildingEXODUS não possui componentes para prever o comportamento do incêndio no edifício; entretanto, é possível que o usuário insira manualmente especificações da evolução do fogo (o que envolve conhecimentos de mecânica de IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional fluidos, entre outros) ou então carregar dados de programas para estes fins, como o CFAST e o SMARTFIRE. Como os dados complementares não estão disponíveis neste trabalho – tanto os gerados por algum programa quanto os para serem inseridos manualmente – os atributos específicos do Scenario Mode não serão detalhados, assim como os vários recursos disponíveis no modo, visto que não terão influência nos ocupantes destas simulações. Feito tudo isso, torna-se possível avançar para o Simulation Mode para realizar, enfim, a simulação e examiná-la em detalhe: escolhendo o(s) pavimento(s) exibido(s), voltar, exibir de novo, pausar, avançar, etc. Também é possível variar a posição inicial dos ocupantes para diversificar as situações. O Simulation Mode também gera gráficos e uma lista (Output) com detalhes sobre a simulação executada, com dados gerais, informações sobre todos os ocupantes, sobre todas as saídas e tempos (de resposta, de espera, de evacuação).

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4. Testando o Software Objetivos e Descrição Para avaliar a compreensão do 2º ANDAR

software e seus componentes antes de partir para o trabalho propriamente dito, elaborou um exemplo de teste para aplicar alguns

dos

conceitos

elementos

descritos até aqui. O modelo criado para testar o programa consiste em quatro

1º ANDAR

Seat Nodes

pavimentos, sem dimensões específicas: o térreo, onde se localiza a saída para o exterior; dois pavimentos superiores (o 1º e o 2º andar) e um andar inferior (um subsolo). Também foram inseridas 20

TÉRREO

pessoas e alguns Seat Nodes. O

que

diferencia

andar

localizado acima e outro localizado abaixo é a disposição da escada. Cada Stair Node

External Exit

comporta-se como um Direction Node, ou seja, é um nó direcional. Dependendo da posição que a escada é colocada e conectada, o indivíduo vai “subir” ou “descer”

para

outro

pavimento

retângulo preto no canto do nó indica a

SUBSOLO

direção que o indivíduo irá seguir – é preciso configurar se essa direção será ascendente ou descendente ao inserir a escada). Se os arcs forem feitos errado, a simulação não irá funcionar corretamente. Vale colocar que as escadas foram elaboradas com patamares intermediários quando há mudança de direção.

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Resultados A simulação foi realizada sem problemas, gerando o arquivo abaixo (os comentários em vermelho correspondem à descrição da Output List): ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

(nome do arquivo, população total e data da simulação) Simulation of Teste.exo, with 20 People, Generated Sun Aug 02 15:56:20 2009

(número da licença) buildingEXODUS V4.02b Academic Licence No: 52885358 Expires on: 8/1/2010 Lenny

buildingEXODUS is a product of U.G.M.T. a subsidiary of the University of Greenwich ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Simulation Options Default +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

(características gerais dos ocupantes) Attribute | Average| Min| Max| ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Males | 12| 12| 12| Female | 8| 8| 8| Age | 34.90| 21.00| 55.00| Agility | 4.73| 3.12| 6.74| Drive | 8.17| 3.51| 13.53| F. Walk(m/s) | 1.28| 0.88| 1.50| Walk (m/s) | 1.15| 0.79| 1.35| Crawl (m/s) | 0.26| 0.18| 0.30| Leap (m/s) | 1.02| 0.70| 1.20| Mobility | 1.00| 1.00| 1.00| Patience (s) | 1000.00| 1000.00| 1000.00| Response (s) | 10.11| 1.57| 28.59| Weight | 65.95| 49.00| 80.00| Height | 1.71| 1.56| 1.83| +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ IC/FUPAM 2008-2009

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(características gerais do modelo) Switch |Value | ++++++++++++++++++++++++++++++++++ Angle of Movement |OFF | Avoid Congestion |OFF | Avoid Pop. Density |OFF | Crawling |ON | Extreme Behaviour |OFF | Floor Potentials |OFF | Impatient |OFF | Local Familiarity |OFF | Local Fam.Main Exits|OFF | Local Potentials |ON | Maintain Target Exit|OFF | Maintain Itinerary |OFF | Milling |OFF | Response Zones |OFF | Seat Jumping |OFF | Specified Response |OFF | Specified Resp. Time| 0.00| Stair Packing |OFF | Stair Edge Perf |ON | Smoke Redirection |OFF | Smoke Redir. Type |Woods | Smoke Gender Inf. |ON | Smoke Stagger |OFF | Smoke Viz. Coef. | 2.00| Wall Proximity |OFF | Max Sim. |OFF | Max Sim. Time | 3600.00|

Number of People out 20, first out (secs) 9.92

last 71.90

(tempo final da simulação) Final Simulation time 71.90

(origem dos ocupantes) Number of People Starting on floor 0 (Floor_-1) was 5, last exit (secs) 53.01 Number of People Starting on floor 1 (Floor_0) was 2, last exit (secs) 71.90 Number of People Starting on floor 2 (Floor_1) was 6, last exit (secs) 58.13 Number of People Starting on floor 3 (Floor_2) was 7, last exit (secs) 50.06 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Exit results table:++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional 1|Male |601 | 1|Floor_0 | 25| 80.00| 1.00| 0.00|Door_1 | 0.00| 10.69| 9.92| 0| 2|Male |880 | 2|Floor_1 | 25| 80.00| 1.00| 0.00|Door_1 | 1.44| 28.92| 25.30| 0| 3|Male |777 | 2|Floor_1 | 25| 80.00| 1.00| 0.00|Door_1 | 6.25| 29.57| 30.53| 0| 4|Female |61 | 0|Floor_-1 | 42| 57.00| 1.00| 1.57|Door_1 | 0.00| 29.61| 31.91| 0| 5|Female |466 | 1|Floor_0 | 23| 54.00| 1.00| 28.59|Door_1 | 0.00| 3.83| 32.92| 0| 6|Male |781 | 2|Floor_1 | 25| 80.00| 1.00| 0.00|Door_1 | 8.73| 31.84| 34.52| 0| 7|Male |1387 | 3|Floor_2 | 25| 80.00| 1.00| 0.00|Door_1 | 3.36| 38.07| 35.73| 0| 8|Male |156 | 0|Floor_-1 | 40| 73.00| 1.00| 11.03|Door_1 | 0.65| 30.99| 42.23| 0| 9|Female |1014 | 2|Floor_1 | 21| 62.00| 1.00| 13.32|Door_1 | 0.00| 33.55| 43.99| 0| 10|Male |1165 | 3|Floor_2 | 48| 65.00| 1.00| 1.88|Door_1 | 2.33| 39.49| 48.99| 0| 11|Male |252 | 0|Floor_-1 | 55| 72.00| 1.00| 8.79|Door_1 | 7.80| 32.97| 50.92| 0| 12|Male |1290 | 3|Floor_2 | 45| 59.00| 1.00| 9.26|Door_1 | 9.40| 35.64| 52.98| 0| 13|Male |953 | 2|Floor_1 | 32| 54.00| 1.00| 16.36|Door_1 | 2.37| 31.34| 54.29| 0| 14|Male |288 | 0|Floor_-1 | 42| 64.00| 1.00| 18.04|Door_1 | 6.36| 34.30| 59.17| 0| 15|Female |1174 | 3|Floor_2 | 25| 49.00| 1.00| 9.62|Door_1 | 14.95| 37.88| 60.89| 0| 16|Female |864 | 2|Floor_1 | 44| 56.00| 1.00| 25.50|Door_1 | 5.16| 27.13| 63.34| 0| 17|Male |1401 | 3|Floor_2 | 30| 72.00| 1.00| 11.63|Door_1 | 10.10| 41.67| 66.80| 0| 18|Female |1120 | 3|Floor_2 | 39| 64.00| 1.00| 12.06|Door_1 | 14.41| 42.93| 67.85| 0| 19|Female |216 | 0|Floor_-1 | 41| 59.00| 1.00| 23.53|Door_1 | 8.18| 32.17| 71.22| 0| 20|Female |1400 | 3|Floor_2 | 46| 59.00| 1.00| 11.09|Door_1 | 21.10| 41.08| 71.90| 0| +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ Avg| | | | | 34.9| 65.95| 1.00| 10.11| | 6.13| 31.68| 47.77| 0.0|

Internal Doors and Census Points performances :++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

(informações sobre Portas Internas e Regiões de Censo) Int. Exit: InDoor_1 Number Used: 1 First entry: 2.41 (s) Last : 2.41 (s) Avg PPM : 0.00 Flow Time: 0.00 (s) No Flow Time: 0.00 (s) MNS : 0.00 (%) Event Times (secs) None Potential: 100.00 Unit Flow Rate (occ/m/s): 1.33 1.33 Int. Exit: InDoor_1 Number Used: 2 First entry: 17.14 (s) Last : 19.51 (s) Avg PPM : 50.55 Flow Time: 2.37 (s) No Flow Time: 0.00 (s) MNS : 0.00 (%) Event Times (secs) None IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Potential: 100.00 Unit Flow Rate (occ/m/s): Forward 2 Avg.PPM : 50.55

1.33

Int. Exit: InDoor_1 Number Used: 2 First entry: 14.46 (s) Last : 16.07 (s) Avg PPM : 74.40 Flow Time: 1.61 (s) No Flow Time: 0.00 (s) MNS : 0.00 (%) Event Times (secs) None Potential: 100.00 Unit Flow Rate (occ/m/s): 1.33 1.33 Forward 2 Avg.PPM : 74.40 Int. Exit: InDoor_1 Number Used: 3 First entry: 11.46 (s) Last : 26.37 (s) Avg PPM : 12.07 Flow Time: 14.91 (s) No Flow Time: 8.90 (s) MNS : 59.70 (%) Event Times (secs) None Potential: 100.00 Unit Flow Rate (occ/m/s): 1.33 1.33 Forward 2 Avg.PPM : 24.89 End of Internal Doors and Census Points data

Door performances :++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

(informações sobre as Saídas Externas) Ext. Exit: Door_1 Number Used: 20 First entry: 9.92 (s) Last : 71.90 (s) Avg PPM : 19.36 Flow Time: 61.98 (s) No Flow Time: 22.79 (s) MNS : 36.77 (%) Event Times (secs) None Type: General Potential: 100.00 Attractiveness: 100.00 Unit Flow Rate (occ/m/s): 1.33 1.33

OPS = 0.000 End of Door data ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Analisando estes dados e as imagens durante a simulação, vê-se que a população de 20 pessoas (gerada randomicamente) era composta de 12 homens e 8 mulheres, com idades entre 21 e 55 anos, com alturas entre 1,56m e 1,83m, e pesos entre 49 e 80kg. Estes indivíduos estavam dispostos da seguinte maneira: 5 no subsolo, 2 no andar térreo, 6 no 1º andar e 7 no 2º. A evacuação total do edifício demorou 71,9seg., ou seja, 1min11,9seg. O output também revela que o primeiro ocupante a deixar o prédio demorou apenas 9,92seg. e estava no andar térreo. Já o último ocupante – no caso, uma ocupante – demorou os tais 1min11,9seg. e estava no 2º andar – conseqüentemente mais distante da saída. Todos os ocupantes que se encontram nos compartimentos internos passaram pelas respectivas portas internas e todos os ocupantes saíram pela mesma External Exit, visto que o edifício só contava com uma. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Saída única para os ocupantes no interior do compartimento

Como a população era bem reduzida, não houve congestionamento nas escadas, por isso a eficiência e rapidez na evacuação simulada – pouco mais de um minuto. Aproveitando-se o exercício de teste, é possível entender o conceito de mapa de potencial dos pisos (Floor Potential Map) do programa. O mapa de potencial, como o abaixo, é gerado no Simulation Mode e indica as rotas prioritárias a serem seguidas pelos ocupantes no processo de evacuação. Cada um dos nós existente no modelo possui um valor de potencial, sendo que os conectados com as saídas externas (External Exits) possuem os menores. A partir deles, os potenciais vão aumentando a cada nó, em alcance circular, até os mais distantes – localizados nos pavimentos mais distantes do andar de saída – incluindo as escadas.

MAPA DE POTENCIAL DO 2º PAVIMENTO DO EXERCÍCIO TESTE

O objetivo de cada um dos ocupantes é atingir a saída para o exterior do edifício. A lógica que o software utiliza para chegar a tanto é de que o ocupante busque sempre o próximo nó de potencial menor do que aquele no qual ele se encontra (os ocupantes nunca se movimentam para nós com potencial maior do que IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional aqueles que eles já ocupam, no máximo igual – a menos que ele tenha entrado no modo de Extreme Behaviour, no qual não segue mais o padrão de potencial dos nós). Devido à esta lógica de sempre seguir para o nó de menor potencial, algumas vezes os ocupantes podem seguir caminhos “menos práticos” para chegar às saídas, chegando a se aproximar demais de paredes (o que, no caso de um incêndio real, pode ser perigoso já que elas podem superaquecer pela exposição ao fogo) e fazer curvas desnecessárias.

Caminho feito pelo ocupante segundo o Potential Map, se aproximando da parede Possibilidades de caminho mais prováveis e sem se aproximar das paredes

Footfall Map (caminho feito pelos ocupantes)

Potential Route Map

Quando se gera um Potential Map no Simulation Mode, pode escolher entre um com setas – como a figura anterior – ou um com manchas de contorno. Em layouts pequenos e zoom bem próximo é possível diferenciar as setas; entretanto, quando um layout muito grande é simulado, para exibir o desenho inteiro, é possível que a distância faça as setas se misturarem, parecem mais manchas de cor do que flechas direcionais. A lógica das cores é a do sistema RGB, variando entre azul, vermelho e verde, sucessivamente, sem que nenhuma destas signifique uma distância maior, – os nós próximos de mesma cor possuem o mesmo valor potencial – apenas depende da cor inicial no pavimento mais distante pois, devido às escadas, cada pavimento é uma “continuação” do anterior. Os potenciais de cada nó podem ser alterados manualmente pelo usuário ou pela inserção de Attractors e Discharges e de Internal Exits – neste caso, a alteração é apenas no interior dos compartimentos limitados por essas portas.

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5. Cálculos Dimensionamento Depois

funcionamento

compreender do

software

buildingEXODUS através do exercício teste, partiu-se para o trabalho de comparação das normas de segurança contra incêndios vigentes em São Paulo. EXEMPLO 3 EXEMPLO 2 EXEMPLO 1

Para tanto, criou-se um novo exercício com três exemplos de edifícios fictícios simples.

Primeiramente, as rotas de fuga dos três exemplos serão calculadas segundo o Código de Obras e Edificações do município de São Paulo e segundo a Instrução Técnica nº11 do Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo – os cálculos detalhados estão expressos abaixo – para depois serem montados modelos para realizar simulações com o programa e comparar a eficiência dos valores obtidos (salvo a porcentagem de erro permitida pelo fato de se estar realizando uma simulação eletrônica, que não corresponde totalmente à situação real). Exemplo 1: - Edifício de escritórios; - Térreo mais 15 pavimentos-tipo (sem layout definido); - 2 subsolos para estacionamento; - Área de 800m² por pavimento (40m x 20m); - Pé-direito de 3,06m (degraus com altura de 0,17m).

Croquis esquemáticos – Planta e Perspectiva (sem escala).

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Cálculos segundo o Código de Obras e Edificações:

Classificação: (O Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo

especificamente não fornece classificações para as edificações; por isso, serão usados os parâmetros estabelecidos no Decreto Estadual nº 46076/01). O edifício pode ser classificado quanto à sua ocupação como fazendo parte do grupo D (Serviço Profissional); divisão D-1 - Local para Prestação de Serviço Profissional ou Condução de Negócios. Com relação aos subsolos, visto que possuem uso diferente do restante do edifício (estacionamento), estes podem ser enquadrados no grupo G (Serviços Automotivos e Assemelhados); divisão G-1 – Garagem Sem Acesso De Público e Sem Abastecimento, a fim de se obter valores para o dimensionamento das rotas de fuga. Conforme definido por norma, as escadas vindas dos pavimentos superiores para o andar de saída da edificação e as vindas dos subsolos para este mesmo pavimento devem ser descontínuas (para evitar que, no caso de uma emergência, os ocupantes dirijam-se por engano para os andares subterrâneos ao invés de deixar a edificação). Portanto, os cálculos podem ser realizados separadamente e resultar em valores diferenciados, sem prejudicar o resultado final. Quanto à altura (H = 45,90m), a edificação faz parte do tipo VI – Edificação Alta (Acima de 30,0m). Isso define, segundo a Tabela 6D do Decreto, que o edifício precisa contar com todas as medidas de segurança contra incêndio, como segurança estrutural, compartimentação horizontal e vertical, iluminação e sinalização de emergência, alarmes, extintores e chuveiros automáticos. Nos subsolos (H = 6,12m), segundo a Tabela 6G.1, as únicas medidas não exigidas são a compartimentação vertical e os chuveiros automáticos – o que não significa que estes não possam ser instalados para garantir uma maior segurança na edificação. Estas classificações permitirão estimar a população e os demais valores necessários para o dimensionamento das rotas de fuga.

População:

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Baseado nas classificações acima, o edifício se enquadraria na divisão de Comércio e Serviços - Setores sem acesso ao público (áreas de trabalho) do COE, cuja população deve ser calculada pela relação 7 m²/pessoa. Assim, sendo 800 m² a área de cada pavimento: Lpav. tipo = 800 m² ÷ 7 m²/pessoa ≈ 114 pessoas por pavimento. Já os subsolos se enquadrariam mais adequadamente na divisão de Prestação de Serviços Automotivos do COE, tendo uma relação de 30 m²/pessoa para fins de cálculo de lotação. Assim, sendo a área dos subsolos de 800 m²: Lsubsolo = 800 m² ÷ 30 m²/pessoa ≈ 27 pessoas por pavimento. Como não foi determinada nenhuma ocupação específica (comércio, serviço, habitação, etc.) para o piso térreo, este foi considerado apenas como um local de entrada/recepção e não um pavimento ocupado, ou seja, não foi contabilizada nenhuma população para este pavimento. Sendo assim, como resultado obtém-se 1764 pessoas no edifício, sendo 1710 nos pavimentos-tipo e 54 nos subsolos.

Escadas: A quantidade e tipo de escada necessária para cada edificação é

determinada de acordo com o uso e a altura do edifício, e também de acordo com a lotação de cada pavimento. A altura do edifício considera o valor entre a cota do pavimento de saída da edificação e a cota do último pavimento. Sendo assim, neste exemplo, tem-se: o Pavimentos-tipo: Ho = 45,90m, Lpav.

tipo

= 114 pessoas, Uso =

Serviços; o Subsolos: Ho = 6,12m, Lsubsolo = 27 pessoas, Uso = Garagem. Tendo isso em vista, pode-se determinar, de acordo com o COE, que, para uma edificação com uso que não “residencial multifamiliar”, “com altura superior a 36m”, são necessárias pelo menos duas escadas protegidas e com antecâmaras – o Código não estabelece a quantidade exata, apenas que a edificação deverá “dispor de mais de uma escada”, portanto o número de escadas será determinado pela máxima distância a ser percorrida. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Com relação aos subsolos, como o uso não é nem residencial multifamiliar e nem de hospedagem, a altura não superior a 9m e a lotação não é superior a 100 pessoas, determina-se que não há necessidade de escadas protegidas. O número de escadas também será determinado pela máxima distância a ser percorrida.

Valores para K: “K” é uma constante, estabelecida por tabela no COE de acordo com

as características da edificação. De certa forma, determina a capacidade de passagem de cada rota de fuga. Os valores são divididos entre três tipos de edificação: residencial, prestação de serviços de saúde e demais usos. No caso deste exemplo, tanto para os pavimentos-tipo quanto para os subsolos, os valores usados serão os correspondentes a “demais usos”. Já que os pavimentos-tipo - conforme o enunciado - não possuem um layout definido em planta, serão considerados como “coletivo aberto” para corredores e rampas. Entretanto, as escadas vão precisar ser protegidas (como já verificado). Sendo assim, têm-se os seguintes valores para K: o Para corredores e rampas – 100; o Para escadas – 160. Os

subsolos,

que,

por

serem

estacionamentos,

também

não

apresentam layout definido, também deverão ser considerados como “coletivo aberto”; como as escadas também não precisam ser protegidas, os valores para K serão: o Para corredores e rampas – 100; o Para escadas – 65.

Cálculo de Y: Através da fórmula Y = Ho + 3 ≥ 1, obtém-se o valor Y, relacionado com 15

a altura da edificação e necessário para o cálculo da lotação corrigida de cada pavimento, como será mostrado mais para frente (o valor mínimo a ser adotado é 1). o Pavimentos-tipo:

Y = 45,90 + 3 = 3,26 ≥ 1 15

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional o Subsolos:

Y = 6,12 + 3 = 0,61 1 15

Lotação Corrigida: Para dimensionar as rotas de fuga, o COE determina que a lotação de

“cada ambiente setor ou andar” calculada anteriormente deverá ser corrigida “em virtude da distância entre o local de origem e a via de escoamento a dimensionar”. Esta correção está diretamente relacionada com a altura da edificação e com a capacidade de passagem da rota de fuga. A fórmula utilizada para o cálculo é Lc = 60 · Lo · Y K o Pavimentos-tipo: •

Corredores e rampas: Lc = 60 222,984 ≈ 223 pessoas.

•

Escadas: Lc = 60

114

pessoas.

114

3,26 =

100 ·

3,26 = 139,365 ≈ 140

160

o Subsolos: •

Corredores e rampas: Lc = 60 · 27 · 1 = 16,20 ≈ 17 pessoas.

•

100

Escadas: Lc = 60 · 27 · 1 = 24,923 ≈ 25 pessoas. 65

Dimensionamento das rotas de fuga: Todas as rotas de fuga deverão ser constituídas por módulos de 0,30m

que permitem a passagem de 30 pessoas cada (no entanto, a largura mínima admitida é de 1,20m, sendo que uma pessoa ocupa 0,60m para passar). o Pavimentos-tipo: •

Corredores e rampas: 223 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 8 módulos = 2,40m de largura.

•

Escadas: 140 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 5 módulos = 1,50m de largura.

o Subsolos:

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional •

Corredores e rampas: 17 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

•

Escadas: 25 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

Distâncias máximas a serem percorridas: Utilizando a Tabela 12.8.1 do COE, pode-se estabelecer as distâncias

máximas a serem percorridas pelos ocupantes durante a evacuação do edifício. Considerando-se tanto os pavimentos-tipo como os subsolos como abertos (por não apresentarem um layout definido em planta) e que os pavimentos-tipo possuam um sistema de chuveiros automáticos instalado (isso porque o COE determina que edificações que necessitem de mais de uma escada protegida precisam dispor do Sistema Especial de Segurança, o que inclui chuveiros automáticos – além disso, como já visto, o Decreto 46076 também determina que a edificação precise contar com chuveiros automáticos). Assim, tem-se: o Pavimentos-tipo:

Andar de saída da edificação: De qualquer ponto até o exterior: 68m. Da escada até o exterior: 38m.

Demais andares: De qualquer ponto até uma escada: 38m.

o Subsolos:

Andar de saída da edificação: De qualquer ponto até o exterior: 45m (68m se forem

instalados chuveiros automáticos). Da escada até o exterior: 25m (38m se forem instalados chuveiros automáticos).

Demais andares: De qualquer ponto até uma escada: 25m (38m se forem

instalados chuveiros automáticos).

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Cálculos segundo a Instrução Técnica nº11/2004:

Classificação: (Quanto à ocupação e à altura, a IT nº11 utiliza-se dos mesmos

critérios que o Decreto Estadual nº 46076/01. Além desses, a IT também estabelece outros grupos de classificação para determinar valores para os dimensionamentos, como será mostrado abaixo). O edifício pode ser classificado quanto à sua ocupação como fazendo parte do grupo D (Serviço Profissional); divisão D-1 - Local para Prestação de Serviço Profissional ou Condução de Negócios. Com relação aos subsolos, visto que possuem uso diferente do restante do edifício (estacionamento), estes podem ser enquadrados no grupo G (Serviços Automotivos e Assemelhados); divisão G-1 – Garagem Sem Acesso De Público e Sem Abastecimento, a fim de se obter valores para o dimensionamento. Conforme definido por norma, as escadas vindas dos pavimentos superiores para o andar de saída da edificação e as vindas dos subsolos para este mesmo pavimento devem ser descontínuas (para evitar que, no caso de uma emergência, os ocupantes dirijam-se por engano para os andares subterrâneos ao invés de deixar a edificação). Portanto, os cálculos podem ser realizados separadamente e resultar em valores diferenciados sem prejudicar o resultado final. Quanto à altura (H = 45,90m), a edificação faz parte do tipo VI – Edificação Alta (Acima de 30,0m). Isso define, segundo a Tabela 6D do Decreto, que o edifício precisa contar com todas as medidas de segurança contra incêndio, como segurança estrutural, compartimentação horizontal e vertical, iluminação e sinalização de emergência, alarmes, extintores e chuveiros automáticos. Nos subsolos (H = 6,12m), segundo a Tabela 6G.1, as únicas medidas não exigidas são a compartimentação vertical e os chuveiros automáticos – o que não significa que estes não possam ser instalados para uma maior segurança na edificação. Sendo assim, de acordo com os critérios da própria IT nº11, no quesito Características Construtivas, este exemplo se encaixaria no grupo Z (Edificação concebida para limitar: a. o rápido crescimento do incêndio; b. a propagação vertical do incêndio; c. o colapso estrutural). Além disso, ainda de acordo com os critérios da IT nº11, a edificação ainda pode ser classificada, IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional quanto às suas dimensões em planta, no grupo O (Edificação de Grande Pavimento - Spav. = 800m² > 750m²), no grupo Q (Edificação com Grande Subsolo - Ssubsolo = 800m² > 500m²) e no grupo U (Edificação Muito Grande Stotal = 12.000m² > 5.000m²). Estas classificações permitirão estimar a população e os demais valores necessários para o dimensionamento das rotas de fuga.

População: Segundo a IT nº11, a lotação de um edifício do grupo D deve ser

calculada utilizando-se a relação de 1 pessoa a cada 7m². Assim, sendo 800 m² a área de cada pavimento: Lpav. tipo = 800 m² ÷ 7 m² ≈ 114 pessoas por pavimento. Ainda segundo a IT nº11, ocupações do grupo G-1 – como é o caso dos subsolos - têm suas lotações calculadas a partir da relação de 1 pessoa a cada 40 vagas de veículos. Considerando uma vaga de veículo com área média de 12,5m² (5m x 2,5m), isso leva a uma relação de 1 pessoa a cada 500m². Assim, sendo a área dos subsolos de 800 m²: Lsubsolo = 800 m² ÷ 500 m² ≈ 2 pessoas por pavimento. Como não foi determinada nenhuma ocupação específica (comércio, serviço, habitação, etc.) para o piso térreo, este foi considerado apenas como um local de entrada/recepção e não um pavimento ocupado, ou seja, não foi contabilizada nenhuma população para este pavimento. Sendo assim, como resultado, obtém-se 1714 pessoas no edifício, sendo 1710 nos pavimentos-tipo e 4 nos subsolos.

Escadas: A quantidade e tipo de escada necessária para cada edificação é

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional o Pavimentos-tipo: Ho = 45,90m, Spav. = 800m², Ocupação = D-1; o Subsolos: Ho = 6,12m, Ssubsolo = 800m², Ocupação = G-1. Tendo isso em vista, pode-se determinar, de acordo com a IT nº11, que, para uma edificação do grupo D, pertencente ao grupo O e com altura superior a 30m são necessárias duas escadas à prova de fumaça, ou seja, protegidas e com antecâmaras. Com relação aos subsolos, a ocupação G1, do grupo O e com altura maior que 6m e menor que 12m estabelece a necessidade de duas escadas não enclausuradas (escadas comuns).

Valores para C: “C” é uma constante, estabelecida por tabela na IT nº11 de acordo com

a ocupação da edificação, que determina a capacidade de passagem de cada rota de fuga. Sendo assim, têm-se os seguintes valores para C: o Pavimentos-tipo - D-1:

Acessos/Descargas: 100;

Escadas/Rampas: 60;

Portas: 100.

o Subsolos – G-1:

Acessos/Descargas: 100;

Escadas/Rampas: 60;

Portas: 100.

Dimensionamento das rotas de fuga: As dimensões das rotas de fuga da edificação são dadas pela divisão

da população do pavimento pela capacidade C da unidade de passagem. Todas as rotas de fuga serão constituídas por unidades de passagem de 0,55m (no entanto, apesar disso, a largura mínima admitida é de 1,20m, e não de 1,10m). o Pavimentos-tipo: •

Acessos/Descargas: N = 114 ÷ 100 = 1,14 ≈ 2 unidades = 1,20m de largura (mínimo);

•

Escadas/Rampas: N = 114 ÷ 60 = 1,9 ≈ 2 unidades = 1,20m de largura (mínimo);

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional •

Portas: N = 114 ÷ 100 = 1,14 ≈ 2 unidades = 1,20m de largura (mínimo).

o Subsolos: •

Acessos/Descargas: N = 2 ÷ 100 = 0,02 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Escadas/Rampas: N = 2 ÷ 60 = 0,033 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Portas: N = 2 ÷ 100 = 0,02 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo).

Distâncias máximas a serem percorridas: De acordo com a ocupação e as características construtivas da

edificação é possível estabelecer as distâncias máximas a serem percorridas pelos ocupantes durante a evacuação do edifício. No caso de plantas sem layout inicial definido (como é o caso dos pavimentos e subsolos da edificação deste exemplo), a IT nº11 determina que as distâncias em tabela sejam reduzidas em 30%. Além disso, também devido às características construtivas já discutidas na classificação do edifício, fica estabelecido que a edificação precisa contar com um sistema de chuveiros e detectores automáticos. o Pavimentos-tipo - Z, D-1, com 2 escadas:

55m · 70% = 38,5m.

o Subsolos – Z, G-1, com 2 escadas:

65m · 70% = 45,5m.

Exemplo 2: - Edifício de escritórios; - Térreo mais 30 pavimentos-tipo (sem layout definido); - 3 subsolos para estacionamento; - Área de 600m² por pavimento (30m x 20m); - Pé-direito de 3,06m (degraus com altura de 0,17m).

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Croquis esquemáticos – Planta e Perspectiva (sem escala).

Cálculos segundo o Código de Obras e Edificações:

Classificação: (O Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Quanto à altura (H = 91,80m), a edificação faz parte do tipo VI – Edificação Alta (Acima de 30,0m). Isso define, segundo a Tabela 6D do Decreto, que o edifício precisa contar com todas as medidas de segurança contra incêndio, como segurança estrutural, compartimentação horizontal e vertical, iluminação e sinalização de emergência, alarmes, extintores e chuveiros automáticos. Nos subsolos (H = 9,18m), segundo a Tabela 6G.1, as únicas medidas não exigidas são a compartimentação vertical e os chuveiros automáticos – o que não significa que estes não possam ser instalados para garantir uma maior segurança na edificação. Estas classificações permitirão estimar a população e os demais valores necessários para o dimensionamento das rotas de fuga.

População: Baseado nas classificações acima, o edifício se enquadraria na divisão

de Comércio e Serviços - Setores sem acesso ao público (áreas de trabalho) do COE, cuja população deve ser calculada pela relação 7 m²/pessoa. Assim, sendo 600 m² a área de cada pavimento: Lpav. tipo = 600 m² ÷ 7 m²/pessoa ≈ 86 pessoas por pavimento. Já os subsolos se enquadrariam mais adequadamente na divisão de Prestação de Serviços Automotivos do COE, tendo uma relação de 30 m²/pessoa para fins de cálculo de lotação. Assim, sendo a área dos subsolos de 600 m²: Lsubsolo = 600 m² ÷ 30 m²/pessoa = 20 pessoas por pavimento. Como não foi determinada nenhuma ocupação específica (comércio, serviço, habitação, etc.) para o piso térreo, este foi considerado apenas como um local de entrada/recepção e não um pavimento ocupado, ou seja, não foi contabilizada nenhuma população para este pavimento. Sendo assim, como resultado obtém-se 2640 pessoas no edifício, sendo 2580 nos pavimentos-tipo e 60 nos subsolos.

Escadas:

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional A quantidade e tipo de escada necessária para cada edificação é determinada de acordo com o uso e a altura do edifício, e também de acordo com a lotação de cada pavimento. A altura do edifício considera o valor entre a cota do pavimento de saída da edificação e a cota do último pavimento. Sendo assim, neste exemplo, tem-se: o Pavimentos-tipo: Ho = 91,80m, Lpav.

tipo

= 86 pessoas, Uso =

Serviços; o Subsolos: Ho = 9,18m, Lsubsolo = 20 pessoas, Uso = Garagem. Tendo isso em vista, pode-se determinar, de acordo com o COE, que, para uma edificação com uso que não “residencial multifamiliar”, “com altura superior a 36m”, são necessárias pelo menos duas escadas protegidas e com antecâmaras – o Código não estabelece a quantidade exata, apenas que a edificação deverá “dispor de mais de uma escada”, portanto o número de escadas será determinado pela máxima distância a ser percorrida. Com relação aos subsolos, como o uso não é nem residencial multifamiliar e nem de hospedagem, a lotação não é superior a 100 pessoas, mas a altura é superior a 9m determina-se que é necessária ao menos uma escada protegida e com antecâmara. O número exato de escadas também será determinado pela máxima distância a ser percorrida.

Valores para K: “K” é uma constante, estabelecida por tabela no COE de acordo com

as características da edificação. De certa forma, determina a capacidade de passagem de cada rota de fuga. Os valores são divididos entre três tipos de edificação: residencial, prestação de serviços de saúde e demais usos. No caso do nosso exemplo, tanto para os pavimentos-tipo quanto para os subsolos, os valores usados serão os correspondentes a “demais usos”. Já que os pavimentos-tipo - conforme o enunciado - não possuem um layout definido em planta, serão considerados como “coletivo aberto” para corredores e rampas. Entretanto, as escadas precisam ser protegidas (como já verificado). Sendo assim, têm-se os seguintes valores para K: o Para corredores e rampas – 100; o Para escadas – 160. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Os

subsolos,

que,

por

serem

estacionamentos,

também

não

apresentam layout definido, também deverão ser considerados como “coletivo aberto”; como a(s) escada(s) também precisa(m) ser protegida(s), os valores para K serão: o Para corredores e rampas – 100; o Para escadas – 160.

Cálculo de Y: Através da fórmula Y = Ho + 3 ≥ 1, obtém-se o valor Y, relacionado com 15

a altura da edificação e necessário para o cálculo da lotação corrigida de cada pavimento, como será mostrado mais para frente (o valor mínimo a ser adotado é 1). o Pavimentos-tipo:

Y = 91,80 + 3 = 6,32 ≥ 1 15

o Lotação corrigida: Y = 9,18 + 3 = 0,81 1 15

Lotação Corrigida: Para dimensionar as rotas de fuga, o COE determina que a lotação de

Corredores e rampas: Lc = 60 · 86 · 6,32 = 326,112 ≈ 327 pessoas.

•

100

Escadas: Lc = 60 pessoas.

6,32 = 203,82 ≈ 204

160

o Subsolos: •

Corredores e rampas: Lc = 60 · 20 · 1 = 12 pessoas. 100

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional •

Escadas: Lc = 60 · 20 · 1 = 7,5 ≈ 8 pessoas. 160

Dimensionamento das rotas de fuga: Todas as rotas de fuga deverão ser constituídas por módulos de 0,30m

que permitem a passagem de 30 pessoas cada (no entanto, a largura mínima admitida é de 1,20m, sendo que uma pessoa ocupa 0,60m para passar). o Pavimentos-tipo: •

Corredores e rampas: 327 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 11 módulos = 3,30m de largura.

•

Escadas: 204 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 7 módulos = 2,10m de largura.

o Subsolos: •

Corredores e rampas: 12 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

•

Escadas: 08 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

Distâncias máximas a serem percorridas: Utilizando a Tabela 12.8.1 do COE, pode-se estabelecer as distâncias

Andar de saída da edificação: De qualquer ponto até o exterior: 68m. Da escada até o exterior: 38m.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Demais andares: De qualquer ponto até uma escada: 38m.

o Subsolos:

Andar de saída da edificação: De qualquer ponto até o exterior: 68m. Da escada até o exterior: 38m.

Demais andares: De qualquer ponto até uma escada: 38m.

Cálculos segundo a Instrução Técnica nº11/2004:

Classificação: (Quanto à ocupação e à altura, a IT nº11 utiliza-se dos mesmos

critérios que o Decreto Estadual nº 46076/01. Além desses, a IT também estabelece outros grupos de classificação para determinar valores para os dimensionamentos, como será mostrado abaixo). O edifício pode ser classificado quanto à sua ocupação como fazendo parte do grupo D (Serviço Profissional); divisão D-1 - Local para Prestação de Serviço Profissional ou Condução de Negócios. Com relação aos subsolos, visto que possuem uso diferente do restante do edifício (estacionamento), estes podem ser enquadrados no grupo G (Serviços Automotivos e Assemelhados); divisão G-1 – Garagem Sem Acesso De Público e Sem Abastecimento, a fim de se obter valores para o dimensionamento. Conforme definido por norma, as escadas vindas dos pavimentos superiores para o andar de saída da edificação e as vindas dos subsolos para este mesmo pavimento devem ser descontínuas (para evitar que, no caso de uma emergência, os ocupantes dirijam-se por engano para os andares subterrâneos ao invés de deixar a edificação). Portanto, os cálculos podem ser realizados separadamente e resultar em valores diferenciados sem prejudicar o resultado final. Quanto à altura (H = 91,80m), a edificação faz parte do tipo VI – Edificação Alta (Acima de 30,0m). Isso define, segundo a Tabela 6D do Decreto, que o edifício precisa contar com todas as medidas de segurança contra incêndio, como segurança estrutural, compartimentação horizontal e vertical, iluminação e sinalização de emergência, alarmes, extintores e IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional chuveiros automáticos. Nos subsolos (H = 9,18m), segundo a Tabela 6G.1, as únicas medidas não exigidas são a compartimentação vertical e os chuveiros automáticos – o que não significa que estes não possam ser instalados para uma maior segurança na edificação. Sendo assim, de acordo com os critérios da própria IT nº11, no quesito Características Construtivas, este exemplo se encaixaria no grupo Z (Edificação concebida para limitar: a. o rápido crescimento do incêndio; b. a propagação vertical do incêndio; c. o colapso estrutural). Além disso, ainda de acordo com os critérios da IT nº11, a edificação ainda pode ser classificada, quanto às dimensões em planta, no grupo N (Edificação de Pequeno Pavimento - Spav. = 600m² < 750m²), no grupo Q (Edificação com Grande Subsolo - Ssubsolo = 600m² > 500m²) e no grupo U (Edificação Muito Grande Stotal = 18.000m² > 5.000m²). Estas classificações permitirão estimar a população e os demais valores necessários para o dimensionamento das rotas de fuga.

População: Segundo a IT nº11, a lotação de um edifício do grupo D deve ser

calculada utilizando-se a relação de 1 pessoa a cada 7m². Assim, sendo 600 m² a área de cada pavimento: Lpav. tipo = 600 m² ÷ 7 m² ≈ 86 pessoas por pavimento. Ainda segundo a IT nº11, ocupações do grupo G-1 – como é o caso dos subsolos - têm suas lotações calculadas a partir da relação de 1 pessoa a cada 40 vagas de veículos. Considerando uma vaga de veículo com área média de 12,5m² (5m x 2,5m), isso leva a uma relação de 1 pessoa a cada 500m². Assim, sendo a área dos subsolos de 600 m²: Lsubsolo = 600 m² ÷ 500 m² ≈ 2 pessoas por pavimento. Como não foi determinada nenhuma ocupação específica (comércio, serviço, habitação, etc.) para o piso térreo, este foi considerado apenas como um local de entrada/recepção e não um pavimento ocupado, ou seja, não foi contabilizada nenhuma população para este pavimento. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Sendo assim, como resultado, obtém-se 2586 pessoas no edifício, sendo 2580 nos pavimentos-tipo e 6 nos subsolos.

Escadas: A quantidade e tipo de escada necessária para cada edificação é

determinada de acordo com a ocupação e a altura do edifício, e também de acordo com a área de cada pavimento. A altura do edifício considera o valor entre a cota do pavimento de saída da edificação e a cota do último pavimento. Sendo assim, neste exemplo, tem-se: o Pavimentos-tipo: Ho = 91,80m, Spav. = 600m², Ocupação = D-1; o Subsolos: Ho = 9,18m, Ssubsolo = 600m², Ocupação = G-1. Tendo isso em vista, pode-se determinar, de acordo com a IT nº11, que, para uma edificação do grupo D, pertencente ao grupo N e com altura superior a 30m, são necessárias duas escadas à prova de fumaça, ou seja, protegidas e com antecâmaras. Com relação aos subsolos, a ocupação G1, do grupo N e com altura maior que 6m e menor que 12m, estabelece a necessidade de uma escada não enclausurada (escada comum).

Valores para C: “C” é uma constante, estabelecida por tabela na IT nº11 de acordo com

a ocupação da edificação, que determina a capacidade de passagem de cada rota de fuga. Sendo assim, têm-se os seguintes valores para C: o Pavimentos-tipo - D-1:

Acessos/Descargas: 100;

Escadas/Rampas: 60;

Portas: 100.

o Subsolos – G-1:

Acessos/Descargas: 100;

Escadas/Rampas: 60;

Portas: 100.

Dimensionamento das rotas de fuga:

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional As dimensões das rotas de fuga da edificação são dadas pela divisão da população do pavimento pela capacidade C da unidade de passagem. Todas as rotas de fuga serão constituídas por unidades de passagem de 0,55m (no entanto, apesar disso, a largura mínima admitida é de 1,20m, e não de 1,10m). o Pavimentos-tipo: •

Acessos/Descargas: N = 86 ÷ 100 = 0,86 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Escadas/Rampas: N = 86 ÷ 60 = 1,43 ≈ 2 unidades = 1,20m de largura (mínimo);

•

Portas: N = 86 ÷ 100 = 0,86 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo).

o Subsolos: •

Acessos/Descargas: N = 2 ÷ 100 = 0,02 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Escadas/Rampas: N = 2 ÷ 60 = 0,033 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Portas: N = 2 ÷ 100 = 0,02 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo).

Distâncias máximas a serem percorridas: De acordo com a ocupação e as características construtivas da

edificação, é possível estabelecer as distâncias máximas a serem percorridas pelos ocupantes durante a evacuação do edifício. No caso de plantas sem layout inicial definido (como é o caso dos pavimentos e subsolos da edificação deste exemplo), a IT nº11 determina que as distâncias em tabela sejam reduzidas em 30%. Além disso, também devido às características construtivas já discutidas na classificação do edifício, fica estabelecido que a edificação precisa contar com um sistema de chuveiros e detectores automáticos. o Pavimentos-tipo - Z, D-1, com 2 escadas:

55m · 70% = 38,5m.

o Subsolos – Z, G-1, com 1 escada: IC/FUPAM 2008-2009

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55m · 70% = 38,5m.

Exemplo 3: - Edifício de apartamentos; - Térreo mais 14 pavimentos-tipo (segundo o croqui); - 2 subsolos para estacionamento; - Área de 280m² por pavimento (28m x 10m); - Pé-direito de 3,06m (degraus com altura de 0,17m).

Croquis esquemáticos – Planta e Perspectiva (sem escala).

Cálculos segundo o Código de Obras e Edificações:

Classificação: (O Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo

especificamente não fornece classificações para as edificações; por isso, serão usados os parâmetros estabelecidos no Decreto Estadual nº 46076/01). O edifício pode ser classificado quanto à sua ocupação como fazendo parte do grupo A (Residencial); divisão A-2 – Habitação Multifamiliar. Com relação aos subsolos, visto que possuem uso diferente do restante do edifício (estacionamento), estes podem ser enquadrados no grupo G (Serviços Automotivos e Assemelhados); divisão G-1 – Garagem Sem Acesso De Público e Sem Abastecimento, a fim de se obter valores para o dimensionamento. Conforme definido por norma, as escadas vindas dos pavimentos superiores para o andar de saída da edificação e as vindas dos subsolos para este mesmo pavimento devem ser descontínuas (para evitar que, no caso de uma emergência, os ocupantes dirijam-se por engano para os andares subterrâneos ao invés de deixar a edificação). Portanto, os cálculos podem

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional ser realizados separadamente e resultar em valores diferenciados sem prejudicar o resultado final. Quanto à altura (H = 42,84m), a edificação faz parte do tipo VI – Edificação Alta (Acima de 30,0m). Isso define, segundo a Tabela 6A do Decreto, que o edifício precisa contar com todas as medidas de segurança contra incêndio, como segurança estrutural, compartimentação vertical, iluminação e sinalização de emergência, alarmes e extintores – entretanto, não há menção a chuveiros automáticos nesta tabela. Nos subsolos (H = 6,12m), segundo a Tabela 6G.1, as únicas medidas não exigidas são a compartimentação vertical e os chuveiros automáticos – o que não significa que estes não possam ser instalados para garantir uma maior segurança na edificação. Estas classificações permitirão estimar a população e os demais valores necessários para o dimensionamento das rotas de fuga.

População: Baseado nas classificações acima, o edifício se enquadraria na divisão

de Habitação, cuja população deve ser calculada pela relação 15 m²/pessoa. Assim, sendo 280 m² a área de cada pavimento: Lpav. tipo = 280 m² ÷ 15 m²/pessoa ≈ 19 pessoas por pavimento. Já os subsolos se enquadrariam mais adequadamente na divisão de Prestação de Serviços Automotivos do COE, tendo uma relação de 30 m²/pessoa para fins de cálculo de lotação. Assim, sendo a área dos subsolos de 280 m²: Lsubsolo = 280 m² ÷ 30 m²/pessoa ≈ 10 pessoas por pavimento. Como não foi determinada nenhuma ocupação específica (comércio, serviço, habitação, etc.) para o piso térreo, este foi considerado apenas como um local de entrada/recepção e não um pavimento ocupado, ou seja, não foi contabilizada nenhuma população para este pavimento. Sendo assim, como resultado obtém-se 286 pessoas no edifício, sendo 266 nos pavimentos-tipo e 20 nos subsolos.

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Escadas: A quantidade e tipo de escada necessária para cada edificação é

tipo

= 19 pessoas, Uso =

Residencial Multifamiliar; o Subsolos: Ho = 6,12m, Lsubsolo = 10 pessoas, Uso = Garagem. Tendo isso em vista, podemos determinar, de acordo com o COE, que, para uma edificação com “uso residencial multifamiliar”, “com altura superior a 12m”, são necessárias pelo menos uma escada protegida e com antecâmara. O número exato de escadas será determinado pela máxima distância a ser percorrida. Com relação aos subsolos, como o uso não é nem residencial multifamiliar e nem de hospedagem, a altura não superior a 9m e a lotação não é superior a 100 pessoas, determina-se não há necessidade de escadas protegidas. O número exato de escadas também será determinado pela máxima distância a ser percorrida.

Valores para K: “K” é uma constante, estabelecida por tabela no COE de acordo com

as características da edificação. De certa forma, determina a capacidade de passagem de cada rota de fuga. Os valores são divididos entre três tipos de edificação: residencial, prestação de serviços de saúde e demais usos. No caso do nosso exemplo, para os pavimentos-tipo os valores usados serão do tipo “residencial”, enquanto para os subsolos, os valores serão para “demais usos”. Como os pavimentos-tipo possuem um layout definido em planta, podemos considerar as rotas de fuga como “protegido” tanto para corredores e rampas como para escadas. Sendo assim, têm-se os seguintes valores para K: o Para corredores e rampas – 240; o Para escadas – 100.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Os subsolos, que, por serem estacionamentos, por não apresentam layout definido, deverão ser considerados como “coletivo aberto”; como as escadas também não precisam ser protegidas, os valores para K serão: o Para corredores e rampas – 100; o Para escadas – 65.

Cálculo de Y: Através da fórmula Y = Ho + 3 ≥ 1, obtém-se o valor Y, relacionado com 15

a altura da edificação e necessário para o cálculo da lotação corrigida de cada pavimento, como será mostrado mais para frente (o valor mínimo a ser adotado é 1). o Pavimentos-tipo:

Y = 42,84 + 3 = 3,056 ≥ 1 15

o Lotação corrigida: Y = 6,12 + 3 = 0,61 1 15

Lotação Corrigida: Para dimensionar as rotas de fuga, o COE determina que a lotação de

Corredores e rampas: Lc = 60 · 19 · 3,056 = 14,516 ≈ 15 pessoas.

•

240

Escadas: Lc = 60 · 19 · 3,056 = 34,84 ≈ 35 pessoas. 100

o Subsolos: •

Corredores e rampas: Lc = 60 · 10 · 1 = 6 pessoas. 100

•

Escadas: Lc = 60 · 10 · 1 = 9,23 ≈ 10 pessoas. 65

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Dimensionamento das rotas de fuga: Todas as rotas de fuga serão constituídas por módulos de 0,30m que

permitem a passagem de 30 pessoas cada (no entanto, a largura mínima admitida é de 1,20m, sendo que uma pessoa ocupa 0,60m para passar). o Pavimentos-tipo: •

Corredores e rampas: 15 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

•

Escadas: 35 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 2 módulos = 1,20m de largura (mínimo).

o Subsolos: •

Corredores e rampas: 06 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

•

Escadas: 10 pessoas ÷ 30 pessoas ≈ 1 módulo = 1,20m de largura (mínimo).

Distâncias máximas a serem percorridas: Utilizando a Tabela 12.8.1 do COE, pode-se estabelecer as distâncias

máximas a serem percorridas pelos ocupantes durante a evacuação do edifício. Considerando-se os pavimentos-tipo como coletivo protegido (conforme já citado) e os subsolos como abertos (por não apresentarem um layout definido em planta), e considerando que os pavimentos-tipo possuem um sistema de chuveiros automáticos instalado (isso porque, apesar de não ser exigido pelo Decreto 46076, o COE determina que edificações que necessitem de mais de uma escada protegida precisam dispor do Sistema Especial de Segurança, o que inclui chuveiros automáticos). Assim, tem-se: o Pavimentos-tipo:

Andar de saída da edificação: De qualquer ponto até o exterior: 68m. Da escada até o exterior: 45m.

Demais andares: De qualquer ponto até uma escada: 45m.

o Subsolos: IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Andar de saída da edificação: De qualquer ponto até o exterior: 45m (68m se forem

instalados chuveiros automáticos). Da escada até o exterior: 25m (38m se forem instalados chuveiros automáticos).

Demais andares: De qualquer ponto até uma escada: 25m (38m se forem

instalados chuveiros automáticos). Cálculos segundo a Instrução Técnica nº11/2004:

Classificação: (Quanto à ocupação e à altura, a IT nº11 utiliza-se dos mesmos

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional a Tabela 6G.1, as únicas medidas não exigidas são a compartimentação vertical e os chuveiros automáticos – o que não significa que estes não possam ser instalados para uma maior segurança na edificação. Sendo assim, de acordo com os critérios da própria IT nº11, no quesito Características Construtivas, este exemplo se encaixaria no grupo Z (Edificação concebida para limitar: a. o rápido crescimento do incêndio; b. a propagação vertical do incêndio; c. o colapso estrutural). Além disso, ainda de acordo com os critérios da IT nº11, a edificação ainda pode ser classificada, quanto às dimensões em planta, no grupo N (Edificação de Pequeno Pavimento - Spav. = 280m² < 750m²), no grupo P (Edificação com Pequeno Subsolo - Ssubsolo = 280m² > 500m²) e no grupo T (Edificação Grande 1.500m² < Stotal = 3.920m² < 5.000m²). Estas classificações permitirão estimar a população e os demais valores necessários para o dimensionamento das rotas de fuga.

População: Segundo a IT nº11, a lotação de um edifício do grupo A-2 deve ser

calculada considerando-se 2 pessoas por dormitório. No caso de um apartamento com até dois dormitórios (como o exemplo, segundo o croqui), a sala também deve ser considerada como um dormitório. Assim, têm-se três dormitórios em cada um dos quatro apartamentos por andar: Lpav.

tipo

= 3 dormitórios · 2 pessoas · 4 apartamentos = 24

pessoas por pavimento. Ainda segundo a IT nº11, ocupações do grupo G-1 – como é o caso dos subsolos - têm suas lotações calculadas a partir da relação de 1 pessoa a cada 40 vagas de veículos. Considerando uma vaga de veículo com área média de 12,5m² (5m x 2,5m), isso leva a uma relação de 1 pessoa a cada 500m². Assim, sendo a área dos subsolos de 280 m², temos: Lsubsolo = 280 m² ÷ 500 m² ≈ 1 pessoa por pavimento.

IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Como não foi determinada nenhuma ocupação específica (comércio, serviço, habitação, etc.) para o piso térreo, este foi considerado apenas como um local de entrada/recepção e não um pavimento ocupado, ou seja, não foi contabilizada nenhuma população para este pavimento. Sendo assim, como resultado, obtém-se 338 pessoas no edifício, sendo 336 nos pavimentos-tipo e 2 nos subsolos.

Escadas: A quantidade e tipo de escada necessária para cada edificação é

determinada de acordo com a ocupação e a altura do edifício, e também de acordo com a área de cada pavimento. A altura do edifício considera o valor entre a cota do pavimento de saída da edificação e a cota do último pavimento. Sendo assim, neste exemplo, tem-se: o Pavimentos-tipo: Ho = 42,84m, Spav. = 280m², Ocupação = A-2; o Subsolos: Ho = 6,12m, Ssubsolo = 280m², Ocupação = G-1. Tendo isso em vista, pode-se determinar, de acordo com a IT nº11, que, para uma edificação do grupo A, pertencente ao grupo N e com altura superior a 30m, é necessária uma escada à prova de fumaça, ou seja, protegida e com antecâmara. Com relação aos subsolos, a ocupação G-1, do grupo N e com altura maior que 6m e menor que 12m, estabelece a necessidade de uma escada não enclausurada (escada comum).

Valores para C: “C” é uma constante, estabelecida por tabela na IT nº11 de acordo com

a ocupação da edificação, que determina a capacidade de passagem de cada rota de fuga. Sendo assim, têm-se os seguintes valores para C: o Pavimentos-tipo – A-2:

Acessos/Descargas: 60;

Escadas/Rampas: 45;

Portas: 100.

o Subsolos – G-1: IC/FUPAM 2008-2009

Acessos/Descargas: 100; 56

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Escadas/Rampas: 60;

Portas: 100.

Dimensionamento das rotas de fuga: As dimensões das rotas de fuga da edificação são dadas pela divisão

Acessos/Descargas: N = 24 ÷ 60 = 0,4 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Escadas/Rampas: N = 24 ÷ 45 = 0,533 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Portas: N = 24 ÷ 100 = 0,24 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo).

o Subsolos: •

Acessos/Descargas: N = 1 ÷ 100 = 0,01 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Escadas/Rampas: N = 1 ÷ 60 = 0,017 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo);

•

Portas: N = 1 ÷ 100 = 0,01 ≈ 1 unidade = 1,20m de largura (mínimo).

Distâncias máximas a serem percorridas: De acordo com a ocupação e as características construtivas da

edificação, podemos estabelecer as distâncias máximas a serem percorridas pelos ocupantes durante a evacuação do edifício. No caso de plantas sem layout inicial definido (como é o caso dos subsolos da edificação deste exemplo), a IT nº11 determina que as distâncias em tabela sejam reduzidas em 30%. Além disso, também devido às características construtivas já discutidas na classificação do edifício, fica estabelecido que a edificação precisa contar com um sistema de chuveiros e detectores automáticos. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional o Pavimentos-tipo - Z, A-2, com 1 escada:

55m.

o Subsolos – Z, G-1, com 1 escada:

55m · 70% = 38,5m.

Análise dos Resultados Obtidos Para facilitar a comparação, organizou-se todos os resultados obtidos com os cálculos na tabela abaixo:

DISTÂNCIAS MÁXIMAS

LARGURAS

TABELA COMPARAT IV A CORREDORES ESCADAS Nº DE ESCADAS E TIPO

ANDAR DE SAÍDA *

DEMAIS ANDARES

Pavimento-tipo Subsolo Pavimento-tipo Subsolo Pavimento-tipo Subsolo De qualque r ponto ao e xterior P avimento-tipo Da es cada ao exterior De qualque r ponto ao e xterior Subsolo ** Da es cada ao exterior De qualque r ponto P avimento-tipo a escada De qualque r ponto Subsolo** a escada

EXEMPLO 1

EXE MPL O 2

E XEMP LO 3

COE 2,40m 1,20m 1,50m 1,20m 2 EP 1 NE

IT11 1, 20m 1, 20m 1, 20m 1, 20m 2 PF 2 NE

COE 3,30m 1,20m 2,10m 1,20m 2 EP 1 EP

IT11 1,20m 1,20m 1,20m 1,20m 2 PF 1 NE

COE 1,2 0m 1,2 0m 1,2 0m 1,2 0m 1 EP 1 NE

IT11 1,20m 1,20m 1,20m 1,20m 1 PF 1 NE

68m

38,5m

68m

38,5m

68m

55m

38m

38,5m

38m

38,5m

45m

55m

68m

45,5m

68m

38,5m

68m

38,5m

38m

45,5m

38m

38,5m

38m

38,5m

38m

38,5m

38m

38,5m

45m

55m

38m

45,5m

38m

38,5m

38m

38,5m

* Como o andar de saída é o mesmo, ado tou-se a menor distânc ia estabelecida - assim, a m aior t amb ém seria atendida. ** Para e scolha do s valores, foi co nsiderad o o uso de chuveiros automáticos em todos os pavimentos s ubterrâneos . NE - E sc ada Comum EP - Esca da P ro tegida (enclaus urada) PF - Escada à Prova de Fumaça (co m antecâmara)

Antes de começar as análises, é interessante citar que nenhuma das duas normas escolhidas para a comparação (Código de Obras e Edificações do município de São Paulo e Instrução Técnica nº11 do Corpo de Bombeiros de São Paulo) estabelece que todas as escadas previstas para as edificações estudadas precisem contar com a largura obtida no cálculo – o total pode ser dividido entre as várias escadas existentes, desde que todas elas possuam pelo menos 1,20m de largura, que é o mínimo exigido em ambos os casos. Entretanto, se a questão da segurança dos ocupantes fosse considerada antes das questões praticidade e economia, ou seja, se a teoria fosse considerada acima da prática (em especial, da prática comercial vigente nos dias de hoje), não seria um erro que todas as escadas possuíssem a largura total obtida, visto que os cálculos são baseados na população – mesmo que estimada – da edificação e na IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional capacidade de fluxo das rotas de fuga – portas, escadas e corredores. No caso da obstrução de uma (ou mais) das escadas, por exemplo, seria importante garantir a segurança de todos os ocupantes pela(s) outra(s) escada(s) restante(s) – se essa possuir apenas metade da largura calculada, talvez a população demore o dobro do tempo para deixar o edifício, considerando-se válida a hipótese de o tempo final ser proporcional à largura das escadas. Neste trabalho, as larguras calculadas serão consideradas como larguras oficiais para todas as escadas que forem determinadas em cada layout, a fim de tentar estimar se o tempo de evacuação é realmente proporcional às larguras calculadas e se as normas não são falhas em seus critérios – seja por serem insuficientes ou sobressalentes. As comparações serão feitas através de simulações com o software buildingEXODUS, conforme já colocado, segundo os layouts que serão descritos abaixo.

Exemplo 1: Para o exemplo 1, o resultado obtido com o Código de Obras exige – nos pavimentos-tipo – 1,50m de largura de escadas enquanto a Instrução Técnica nº11 exige apenas 1,20m. Além disso, ambos exigem um mínimo de duas escadas protegidas – mas, dependendo da distância (ver distâncias máximas na tabela acima), pode ser necessário um número maior de escadas. Sendo dois o número mínimo de escadas exigido pela IT para este caso e 1,20m a largura mínima exigida para uma escada, a “largura final” neste exemplo será de 2,40m – o dobro do estabelecido por cálculo. Com relação ao COE, também são exigidas pelo menos duas escadas com largura mínima de 1,20m; conseqüentemente, não seria possível inserir duas escadas de 0,75m. Para atender tais requisitos, obtém-se uma largura “final” de 2,40m – também acima do estabelecido por cálculo. Sendo assim, todos os layouts de pavimentos-tipo, baseados nos cálculos do COE ou da IT, seriam “iguais”, pois apresentariam duas (ou mais, dependendo da distância) escadas de 1,20m. Entretanto, conforme já descrito, será adotado que as duas escadas do layout baseado nos cálculos do COE terão 1,50m de largura e que as duas escadas do layout baseado nos cálculos da IT terão 1,20m de largura – que são as larguras obtidas nos cálculos realizados. Assim, será possível comparar tanto o dimensionamento como a validade de se dividir a largura calculada entre várias IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional escadas (pode-se considerar que o layout baseado na IT corresponde ao layout que seria elaborado também para o cálculo do COE numa situação real). Já para os subsolos, ambos os cálculos resultaram em escadas com 1,20m de largura; entretanto, a IT exige um mínimo de duas escadas, enquanto o COE só exige uma – lembrando que este é um valor mínimo. Estes valores serão considerados para determinação dos layouts, respeitando-se as distâncias máximas permitidas em cada pavimento. Layouts baseados nos cálculos do COE: Utilizando-se os dados e critérios colocados acima, definiu-se que os pavimentos-tipo contarão com duas escadas com 1,50m de largura cada. Sendo o pé-direito – conforme determinado no enunciado – de 3,06m e considerando-se degraus de 0,17m x 0,28m, têm-se um total de 18 degraus, resultando em caixas de escadas de 3,00m x 5,50m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,50m de largura. Já os subsolos contarão com apenas uma escada com 1,20m de largura, resultando em uma caixa de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. É importante colocar que estes valores foram aproximados para uma modulação de 0,5m para facilitar a elaboração do layout no buildingEXODUS, como já foi descrito. Baseado nisso, determinou-se os seguintes layouts de pavimentos para a realização de duas simulações (lembrando que existem inúmeras combinações, variando de acordo com cada projeto; estes foram escolhidos para o trabalho sem razões específicas senão a simplicidade):

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S01

A primeira simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S01) apresenta uma escada centralizada em um dos limites dos pavimentos subterrâneos (o que, como se pode ver pelas distâncias a serem percorridas, IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional exigiriam a instalação de chuveiros automáticos no pavimento) e duas escadas, uma em cada limite lateral dos pavimentos-tipo. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior do edifício, numa mesma fachada.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S03

A segunda simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S03) apresenta uma segunda alternativa de layout, com a escada dos subsolos centralizada no pavimento, também exigindo a instalação de chuveiros automáticos. Nos pavimentos-tipo, optou-se por colocar as duas escadas em cantos opostos diagonalmente. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior, opostas, nas laterais do edifício. Layouts baseados nos cálculos da IT: Utilizando-se os dados e critérios colocados acima, definiu-se que os pavimentos-tipo contarão com duas escadas com 1,20m de largura cada. Sendo o pé-direito – conforme determinado no enunciado – de 3,06m e considerando-se degraus de 0,17m x 0,28m, têm-se um total de 18 degraus, resultando em caixas de escadas de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. Já os subsolos também contarão com duas escadas de 1,20m de largura, resultando em caixas de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. Lembrando que estes valores foram aproximados para uma modulação de 0,5m para facilitar a elaboração do layout no buildingEXODUS, como já foi descrito. Baseado nisso, determinou-se os seguintes layouts de pavimentos para a realização de duas simulações (lembrando que existem inúmeras combinações, variando de acordo com cada projeto; estes foram escolhidos para o trabalho sem razões específicas senão a simplicidade):

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SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S02

A primeira simulação com base nos cálculos segundo a IT nº11 (denominada S02) apresenta duas escadas nos pavimentos subterrâneo (este é o único exemplo no qual o número de escadas necessário calculado com a IT é diferente dos cálculos segundo o COE), nos cantos do pavimento, opostos diagonalmente. Nos pavimentos-tipo, cada uma das escadas foi localizada no centro das laterais do edifício. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior do edifício, opostas, no centro das fachadas maiores.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S04

A segunda simulação com base nos cálculos segundo a IT nº11 (denominada S04) também apresenta duas escadas nos pavimentos subterrâneo, opostas, no centro dos lados maiores do pavimento. Já nos pavimentos-tipo, optou-se por colocá-las nos cantos, opostos diagonalmente. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior, opostas, nas laterais do edifício. Exemplo 2: Para o exemplo 2, o resultado obtido com o Código de Obras exige – nos pavimentos-tipo – 2,10m de largura de escadas enquanto a Instrução Técnica nº11 exige apenas 1,20m. Além disso, ambos exigem um mínimo de duas escadas protegidas – mas, dependendo da distância (ver distâncias máximas na tabela acima), pode ser necessário um número maior de escadas. Sendo dois o número mínimo de escadas exigido pela IT para este caso e 1,20m a largura mínima exigida para uma escada, a “largura final” neste exemplo IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional será de 2,40m – o dobro do estabelecido por cálculo. Com relação ao COE, também são exigidas pelo menos duas escadas com largura mínima de 1,20m; conseqüentemente, não seria possível inserir duas escadas de 1,05m. Para atender tais requisitos, obtém-se uma largura “final” de 2,40m – também acima do estabelecido por cálculo. Sendo assim, todos os layouts de pavimentos-tipo, baseados nos cálculos do COE ou da IT, seriam “iguais”, pois apresentariam duas (ou mais, dependendo da distância) escadas de 1,20m. Entretanto, conforme já descrito, será adotado que ambas as escadas do layout baseado nos cálculos do COE terão 2,10m de largura e que ambas as escadas do layout baseado nos cálculos da IT terão 1,20m de largura – que são as larguras obtidas nos cálculos realizados. Assim, será possível comparar tanto o dimensionamento como a validade de se dividir a largura calculada entre várias escadas (pode-se considerar que o layout baseado na IT corresponde ao layout que seria elaborado também para o cálculo do COE numa situação real). Já para os subsolos, ambos os cálculos resultaram em escadas com 1,20m de largura, sendo exigida apenas uma caixa de escada por pavimento. Estes valores serão considerados para determinação dos layouts, respeitando-se as distâncias máximas permitidas em cada pavimento. Layouts baseados nos cálculos do COE: Utilizando-se os dados e critérios colocados acima, definiu-se que os pavimentos-tipo contarão com duas escadas com 2,10m de largura cada. Sendo o pé-direito – conforme determinado no enunciado – de 3,06m e considerando-se degraus de 0,17m x 0,28m, têm-se um total de 18 degraus, resultando em caixas de escadas de 4,50m x 7,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 2,10m de largura. Já os subsolos contarão com apenas uma escada com 1,20m de largura, resultando em uma caixa de aproximadamente 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. É importante colocar que estes valores foram aproximados para uma modulação de 0,5m para facilitar a elaboração do layout no buildingEXODUS, como já foi descrito. Baseado nisso, determinou-se os seguintes layouts de pavimentos para a realização de duas simulações (lembrando que existem inúmeras combinações, IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional variando de acordo com cada projeto; estes foram escolhidos para o trabalho sem razões específicas senão a simplicidade):

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S05

A primeira simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S05) apresenta uma escada centralizada em um dos limites laterais dos pavimentos subterrâneos e duas escadas centralizadas nos limites das fachadas maiores dos pavimentos-tipo. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior do edifício, numa mesma fachada lateral.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S07

A segunda simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S07) apresenta uma segunda alternativa de layout, com a escada dos subsolos centralizada num dos limites de maior dimensão do pavimento, enquanto nos pavimentos-tipo, optou-se por centralizar as duas escadas, opostas, nas laterais. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior, em uma das fachadas maiores do edifício. Layouts baseados nos cálculos da IT: Utilizando-se os dados e critérios colocados acima, definiu-se que os pavimentos-tipo contarão com duas escadas com 1,20m de largura cada. Sendo o pé-direito – conforme determinado no enunciado – de 3,06m e considerando-se degraus de 0,17m x 0,28m, têm-se um total de 18 degraus, resultando em caixas de

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional escadas de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. Já os subsolos contarão com uma escada de 1,20m de largura, resultando em uma caixa de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. Lembrando que estes valores foram aproximados para uma modulação de 0,5m para facilitar a elaboração do layout no buildingEXODUS, como já foi descrito. Baseado nisso, determinou-se os seguintes layouts de pavimentos para a realização de duas simulações (lembrando que existem inúmeras combinações, variando de acordo com cada projeto; estes foram escolhidos para o trabalho sem razões específicas senão a simplicidade):

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S06

A primeira simulação com base nos cálculos segundo a IT nº11 (denominada S06) apresenta uma escada centralizada em uma das laterais dos pavimentos subterrâneo e, nos pavimentos-tipo, duas escadas opostas, no centro dos lados maiores dos pavimentos. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior, ambas na mesma lateral do edifício, oposta à escada vinda do subsolo.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S08

A segunda simulação com base nos cálculos segundo a IT nº11 (denominada S08) também apresenta apenas uma escada nos pavimentos subterrâneo,

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional centralizada em um dos lados de maior dimensão. Nos pavimentos-tipo, as escadas foram localizadas no centro das laterais do piso. No térreo, optou-se por três saídas para o exterior, na mesma fachada, uma das de maior dimensão. Isso, para testar a influência de uma terceira saída na evacuação, se há ou não diminuição no congestionamento nas demais portas (se é que este existirá). Exemplo 3: Para o exemplo 3, tanto o resultado obtido com o Código de Obras como o obtido com a Instrução Técnica nº11 exigem – nos pavimentos-tipo – apenas uma escada com largura de 1,20m – mas, dependendo da distância (ver distâncias máximas na tabela acima), pode ser necessário um número maior de escadas. Já para os subsolos, ambos os cálculos resultaram em escadas com 1,20m de largura, sendo exigida apenas uma caixa de escada por pavimento. Estes valores serão considerados para determinação dos layouts, respeitando-se as distâncias máximas permitidas em cada pavimento. Sendo assim, todos os layouts de pavimentos-tipo, baseados nos cálculos do COE ou da IT, seriam “iguais”, pois apresentariam uma (ou mais, dependendo da distância) escada de 1,20m. A única diferença entre as duas normas seria na questão da população – a população por pavimento-tipo estimada com a IT é maior do que a do COE. Além disso, neste exemplo, não há como usar o critério estabelecido neste trabalho usado nos outros dois exemplos – de considerar a largura calculada como oficial em todas as escadas – pois ambos os casos são iguais. Por isso, apenas para este caso, para poder estabelecer relações de comparação, optou-se por determinar dois layouts adicionais: o primeiro dobrando o número de escadas calculado (para ambas as normas, apesar de serem iguais), e um segundo, mantendo o número calculado de uma caixa de escadas, porém, aumentando um módulo – de acordo com o determinado em cada norma – na largura das escadas. Como resultado, a escada do layout do COE ficou com 1,80m, enquanto a do layout da IT ficou com 1,65m. Layouts baseados nos cálculos do COE:

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Utilizando-se os dados e critérios colocados acima, definiu-se que tanto os pavimentos-tipo quanto os subsolos contarão com uma escada com 1,20m de largura, no primeiro caso. Sendo o pé-direito – conforme determinado no enunciado – de 3,06m e considerando-se degraus de 0,17m x 0,28m, têm-se um total de 18 degraus, resultando em caixas de escadas de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. No segundo caso, mantêm-se o layout dos subsolos e coloca-se uma segunda escada nos pavimentos-tipo, com os mesmos 1,20m de largura, mantendo as dimensões das caixas em 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. No terceiro caso, os subsolos são novamente mantidos, mas a escada – agora novamente numa caixa única – passa a ter 1,80m de largura, ou seja, a caixa possui 3,50m x 6,00m. É importante colocar que estes valores foram aproximados para uma modulação de 0,5m para facilitar a elaboração do layout no buildingEXODUS, como já foi descrito. Baseado nisso, determinou-se os seguintes layouts de pavimentos para a realização de três simulações (lembrando que existem inúmeras combinações, variando de acordo com cada projeto; estes foram escolhidos para o trabalho sem razões específicas senão a simplicidade):

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S09

A primeira simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S09) apresenta uma escada centralizada em um dos limites de maior dimensão dos pavimentos subterrâneos e uma escada centralizada, externa ao pavimento, na fachada oposta, dos pavimentos-tipo. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior do edifício, opostas, cada uma numa lateral.

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SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S13

A segunda simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S13) apresenta uma segunda alternativa de layout, mas desta vez com duas escadas nos pavimentos-tipo, localizadas na mesma fachada, externa ao pavimento, uma em cada ponta. Isso para verificar se o aumento no número de escadas, neste caso, permitiria uma evacuação mais rápida. O layout dos subsolos não sofreu alterações. No térreo, mantiveram-se as duas saídas laterais, em lados opostos.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S15

A terceira simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S15) apresenta outra alternativa para este exemplo, desta vez com uma escada um módulo maior do que a obtida em cálculo – 0,60m, resultando numa escada de 1,80m – nos pavimentos-tipo. Isso para verificar se o tempo final de evacuação sofreria alterações com este aumento, verificando, de modo bem superficial, a validade desta dimensão mínima. Optou-se por manter a caixa de escada na mesma posição do primeiro layout e também por não alterar o layout dos pavimentos subterrâneos. O layout das saídas do pavimento térreo também foi mantido. Layouts baseados nos cálculos da IT: Utilizando-se os dados e critérios colocados acima, definiu-se que tanto os pavimentos-tipo quanto os subsolos contarão com uma escada com 1,20m de largura, no primeiro caso. Sendo o pé-direito – conforme determinado no enunciado – de 3,06m e considerando-se degraus de 0,17m x 0,28m, têm-se um total de 18

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional degraus, resultando em caixas de escadas de 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. No segundo caso, mantêm-se o layout dos subsolos e coloca-se uma segunda escada nos pavimentos-tipo, com os mesmos 1,20m de largura, mantendo as dimensões das caixas em 2,50m x 5,00m, sendo 2 lances de 9 degraus cada, com patamares intermediários de 1,20m de largura. No terceiro caso, os subsolos são novamente mantidos, mas a escada – agora novamente numa caixa única – passa a ter 1,65m de largura, ou seja, a caixa possui 3,50m x 6,00m. É importante colocar que estes valores foram aproximados para uma modulação de 0,5m para facilitar a elaboração do layout no buildingEXODUS, como já foi descrito. Baseado nisso, determinou-se os seguintes layouts de pavimentos para a realização de três simulações (lembrando que existem inúmeras combinações, variando de acordo com cada projeto; estes foram escolhidos para o trabalho sem razões específicas senão a simplicidade):

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S10

A primeira simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada

S10) apresenta uma escada centralizada em um dos limites de maior dimensão dos pavimentos subterrâneos e uma escada centralizada, externa ao pavimento, na fachada oposta, dos pavimentos-tipo. No térreo, optou-se por duas saídas para o exterior do edifício, opostas, cada uma numa lateral.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S14

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional A segunda simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S14) apresenta uma segunda alternativa de layout, mas desta vez com duas escadas nos pavimentos-tipo, localizadas na mesma fachada, externa ao pavimento, uma em cada ponta. Isso para verificar se o aumento no número de escadas, neste caso, permitiria uma evacuação mais rápida. O layout dos subsolos não sofreu alterações. No térreo, mantiveram-se as duas saídas laterais, em lados opostos.

SUBSOLO

TÉRREO

PAVIMENTO TIPO

LAYOUTS - S16

A terceira simulação com base nos cálculos segundo o COE (denominada S16) apresenta outra alternativa para este exemplo, desta vez com uma escada um módulo maior do que a obtida em cálculo – 0,55m, resultando numa escada de 1,65m – nos pavimentos-tipo. Isso para verificar se o tempo final de evacuação sofreria alterações com este aumento, verificando, de modo bem superficial, a validade desta dimensão mínima. Optou-se por manter a caixa de escada na mesma posição do primeiro layout e também por não alterar o layout dos pavimentos subterrâneos. O layout das saídas do pavimento térreo também foi mantido.

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6. Simulações Introdução Feitos os cálculos e elaborados os layouts, tornou-se possível montar os modelos para realizar as simulações de cada exemplo com o buildingEXODUS. Conforme já descrito, serão feitas quatro simulações para o exemplo 1, quatro para o exemplo 2 e seis para o exemplo 3, gerando um total de 14 simulações. É importante salientar que na elaboração destes modelos, optou-se por sempre utilizar os métodos e os recursos mais simples na modelagem. Isso porque o objetivo principal deste trabalho é avaliar o dimensionamento das rotas de fuga de acordo com as duas legislações escolhidas, de forma a compará-las, não sendo essencial explorar os vários recursos do programa para enriquecer os modelos. Ao invés disso é, na verdade, uma forma de analisar na prática quais recursos são realmente importantes e que devem ser trabalhados para garantir mais validade nas simulações e quais seriam mais um complemento para variar os resultados. Por isso, desde escolha do desenho das plantas – simples, sem layouts definidos ou com apenas os limites essenciais – optou-se por sempre utilizar as geometrias mais básicas (valores inteiros, a fim de facilitar a adaptação do ambiente à modulação do programa; caixas de escadas localizadas nos cantos, sem exigir grandes desenhos de projeto); por não se inserir mobiliário ou formas de direcionar os ocupantes e por deixar as condições dos ambientes segundo o padrão (default) do software. Com relação à população, decidiu-se inserir a população mais simples randômica, sem qualquer tipo de grupo ou alterações no perfil básico do software, sem grupos ou tarefas, apenas selecionando cada pavimento para assegurar o valor de ocupantes calculado. Conforme sugerido no manual, essa opção só deve ser escolhida quando se utiliza um grupo reduzido de ocupantes ou então quando o usuário não tem muito interesse nos valores específicos dos atributos de cada indivíduo – como é o caso dos exemplos aqui simulados, sendo mais importante o contexto geral da evacuação do que seus detalhes. Por tudo isso, optou-se então por elaborar as plantas dos exemplos no AutoCAD, salvar em formato DXF e depois importar para o software; isso para tornar a montagem mais fácil e mais rápido. Foram elaborados – conforme já mostrado – IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional três arquivos em DXF diferentes para cada exemplo: um com a planta dos subsolos, um para o térreo e um para os pavimentos-tipo, todos com as respectivas caixas de escada devidamente dimensionadas e com as aberturas de saída para o exterior da edificação (no caso do pavimento térreo). Como se optou por manter a modulação padrão do EXODUS – 0,5m x 0,5m – todas as medidas presentes nas plantas dos exemplos (dimensões de pavimentos e caixas de escadas, posicionamento das escadas e das portas, etc.) foram aproximadas segundo estes valores. Entretanto, quando não se altera a modulação do programa, cria-se um conflito de interpretação no que se refere às escadas. Como já foi dito, a modulação dos nós de escadas no programa é diferente dos demais nós, considerando uma largura de 0,76m para a unidade de passagem de uma pessoa. Sendo assim, para se elaborar o modelo de um edifício calculado de acordo com as legislações vigentes no Brasil, pode-se adotar duas interpretações diferentes: pensando-se em dimensões ou em unidades de passagem. Segundo as duas legislações analisadas neste trabalho, o valor mínimo admitido para uma escada é de 1,20m. Este valor fixo significa que cada escada deve ter capacidade para que duas pessoas passem ao mesmo tempo por vez – isso porque o COE considera que cada pessoa ocupa 0,60m e a IT, 0,55m. Porém se, ao inserir a escada, o usuário apenas definir a largura de 1,20m, sem alterar a modulação dos nós, o programa irá interpretar que apenas um indivíduo pode passar por vez – só consideraria dois para uma largura de pelo menos 1,52m – criando uma escada com uma fila individual de Stair Nodes. Pensando nisso, decidiu-se trabalhar com essas duas variações – apenas a dimensão calculada e pensando em unidades de passagem – em todos os 14 modelos criados, para poder comparar não só as duas legislação mas a forma de interpretação do software buildingEXODUS. Como já foi visto, os seguintes valores foram calculados para as escadas:

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Exemplo 3

Exemplo 2 Exemplo 1

ESCADAS Pav-tipo S ubsolo COE S0 1 1,50m 1,20 m IT S0 2 1,20m 1,20 m COE S0 3 1,50m 1,20 m IT S0 4 1,20m 1,20 m 2,10m 1,20 m COE S0 5 S0 6 1,20m 1,20 m IT COE S0 7 2,10m 1,20 m S0 8 1,20m 1,20 m IT COE S0 9 1,20m 1,20 m IT S1 0 1,20m 1,20 m 1,20m 1,20 m COE S1 3 IT S1 4 1,20m 1,20 m 1,80m 1,20 m COE S1 5 S1 6 1,65m 1,20 m IT

Largura das escadas

Os modelos montados para o Caso 1 considerarão a modulação do software apenas inserindo as larguras calculadas. Assim, o programa irá desenhar uma escada com um número de nós proporcional à adaptação da largura à modulação, resultando nas seguintes relações:

Exemplo 3

Exemplo 2 Exemplo 1

ESCADAS Pav-tipo S ubsolo COE S0 1 2 1 IT S0 2 1 1 COE S0 3 2 1 IT S0 4 1 1 2 1 COE S0 5 S0 6 1 1 IT COE S0 7 2 1 S0 8 1 1 IT COE S0 9 1 1 IT S1 0 1 1 1 1 COE S1 3 IT S1 4 1 1 2 1 COE S1 5 S1 6 2 1 IT

Número de nós em cada exemplo

Já os modelos montados para o Caso 2 consideração a largura das escadas convertidas em unidades de passagem, inserindo no programa um valor proporcional para que o número de nós gerados seja o de unidades calculadas, resultando nas seguintes relações:

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Exemplo 3

Exemplo 2 Exemplo 1

ESCADAS Pav-tipo Subsolo COE S0 1 2 2 S0 2 2 2 IT COE S0 3 2 2 S0 4 2 2 IT 3 2 COE S0 5 IT S0 6 2 2 COE S0 7 3 2 IT S0 8 2 2 COE S0 9 2 2 S1 0 2 2 IT COE S1 3 2 2 S1 4 2 2 IT COE S1 5 3 2 S1 6 3 2 IT

Número de nós em cada exemplo

Comparando-se os modelos elaborados para o Caso 1 com os elaborados para o Caso 2, como é mostrado na tabela abaixo, é possível ver que, exceto nos modelos do COE do exemplo 1 (destacados em vermelho na tabela), em todos os demais houve um aumento de um nó em todas as escadas. Isso significa que será possível que uma pessoa a mais passe ao mesmo tempo nas escadas, o que pode influenciar diretamente no tempo final, diminuindo-o (justamente para verificar se isso é verdadeiro é que se decidiu fazer a comparação entre os dois casos).

Exemplo 3

Exemplo 2 Ex emplo 1

ESCADAS COE IT COE IT COE IT COE IT COE IT COE IT COE IT

S0 1 S0 2 S0 3 S0 4 S0 5 S0 6 S0 7 S0 8 S0 9 S1 0 S1 3 S1 4 S1 5 S1 6

Caso 1 Pav-tipo Subsolo 2 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1

C aso 2 Pav-tipo Subsolo 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 2 3 2

Número de nós em cada exemplo

No mais, com relação às escadas, em todos os exemplos foram considerados degraus de 0,17m de altura por 0,28m de profundidade, vencendo pés-direitos de 3,06m – o que resulta num total de 18 degraus, que foram divididos em dois lances. Então, para se adequar as normas, colocou-se um patamar intermediário entre os

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional lances devido à mudança de direção, posicionando Landing Nodes conforme a figura.

Stair Nodes

Landing Nodes Como também é possível notar na figura, os nós da escada são como Direction Nodes – a faixa preta no canto do nó representa a parte mais baixa do degrau, ou seja, o ocupante irá para o próximo nó em direção à outra faixa preta (é bom ressaltar que, como o objetivo do ocupante é atingir um local seguro, ou seja, o exterior da edificação, a população só irá se deslocar em uma direção nas escadas, que é a que a levará para mais próximo da saída – por isso é importante posicionar os Stair Nodes de maneira correta ou então a simulação não irá funcionar adequadamente). Em todos os modelos criados, as escadas foram colocadas fora das respectivas caixas – pois como o tamanho não é exatamente o mesmo, pode atrapalhar a visualização e confundirem-se com os demais nós – sendo conectadas aos pavimentos pelos patamares (Landings), conectados ao lance que vem do patamar intermediário superior e ao que leva ao patamar

Pavimento de referência

intermediário inferior, conforme a figura ao lado. Prontos os modelos, é possível rodar as simulações no Simulation Mode. Conforme sugerido no manual do software, decidiu-se por realizar cada simulação cinco vezes e obter uma média dos cinco tempos finais. Isso porque permite corrigir possíveis erros quando se verificam diferenças muito significantes, até porque uma simulação nunca é igual à outra. No que diz respeito à resolução de conflitos, por exemplo, quando dois ou mais ocupantes querem ocupar o mesmo nó, primeiro avalia-se qual deles chegou mais próximo daquela posição primeiro e em seguida,

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional compara-se o valor do Drive (“Condução”) de cada um – o que tiver o valor maior “passa” primeiro. Isso influencia no tempo final de evacuação do edifício. Além disso, o fato de cada ocupante ter características próprias – velocidade, agilidade, mobilidade – e do tempo de resposta variar a cada vez, significa que a cada vez que uma nova simulação é rodada, o deslocamento dos ocupantes será diferente, com um ocupante diferente chegando primeiro às portas/escadas/saídas, interferindo no andamento de toda a população, alterando o tempo final da evacuação. Para diminuir o número de análises a serem realizadas, escolheu-se – aleatoriamente – uma entre as cinco simulações de cada exemplo para ser analisada mais a fundo abaixo – com imagens – para verificar o comportamento dos ocupantes e a causa de possíveis demoras em cada exemplo.

Caso 1 – Montagem e Análises Como já descrito, no Caso 1 as escadas foram inseridas por sua largura e não por capacidade de passagem. Dessa forma, as escadas foram adaptadas à modulação do programa (0,76m por Stair Node) pelo próprio software.

Exemplo 1: Edifício de escritórios, com 15 pavimentos e 2 subsolos, cada um com área de 800 m². Para este edifício, foram elaboradas quatro simulações (S01, S02, S03 e S04), as duas ímpares baseadas nos cálculos segundo o COE e as duas pares baseadas na IT nº11; sendo que as duas primeiras apresentam um layout de escadas e as duas últimas, uma segunda alternativa. o Simulação S01: Nesta simulação, cada uma das duas escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 1,50m, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a dois nós (nodes). Já a que percorre os pavimentos subterrâneos possui 1,20m de largura, correspondendo a um nó (node). Ou seja, para o programa (de acordo com a lógica adotada neste

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Caso 1), nas escadas dos tipos é possível a passagem de duas pessoas por vez, enquanto nos pavimentos subterrâneos só passa uma pessoa. Simulação S 01 1 13: 14,2 13: 11,0 2 3 13: 13,7 4 13: 06,2 5 13: 19,2 13:12,9 Média

Com as simulações, verificou-se que as 1764 pessoas presentes no edifício – 54 nos subsolos e 1710 no restante do edifício – seguindo os parâmetros

descritos

acima,

levam

cerca

13min12,9s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Primeiramente, examinando os mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada para análise, pode-se compreender qual será o caminho predominante

adotado

pelos

ocupantes. Como pode ser visto ao lado, todos os pavimentos apresentam uma simetria

distribuição

direcionamento dos ocupantes, o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga

população

nenhuma das escadas. Entretanto, como pode ser visto melhor no detalhe, a população dos pavimentos subterrâneos será direcionada apenas para a saída 1, de acordo com a posição da porta da caixa de escada – isso significa que mais pessoas sairão pela porta 1 do que pela 2, o que pode implicar na formação de aglomerações nesta saída, retardando a evacuação. Com relação à evacuação simulada, percebe-se que se formam pequenas aglomerações rápidas nas entradas das escadas IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional dos pavimentos subterrâneos, devido à limitação de passagem na escada. Essas

aglomerações

duram

alguns poucos segundos, e logo os ocupantes entram na escada e se deslocam até a saída mais próxima – no caso, como já colocado,

saída

mais

esquerda na planta. Nos demais pavimentos, a população se encaminha normalmente para as escadas; quando estas atingem sua capacidade máxima, começa a formação de gargalos na entrada das mesmas. Apesar da existência dessas aglomerações, elas não são muito grandes – a população por pavimento é de 114 pessoas o que, dividido entre as duas escadas (no caso de uma divisão representaria

simétrica), 52

ocupantes

para cada lado, sendo que parte deles entra na escada quase que imediatamente. Examinando-se o pavimento de saída, confirma-se a idéia de pequenos congestionamentos na saída da esquerda pelo

maior

número

ocupantes

dirigindo-se a ela. Mas, graças aos 2,0m de largura da saída, os gargalos se desfazem rapidamente, sem que os ocupantes precisem esperar no térreo por muito tempo. Vale acrescentar que foi inserida uma Census Line cruzando verticalmente no centro do pavimento, de forma a provar se não há mesmo fluxo “cruzado” de ocupantes entre as saídas. De modo geral, verifica-se uma evacuação de baixo para cima, com o esvaziamento dos pavimentos mais baixos primeiro, mantendo os ocupantes IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional estáticos nos últimos pavimentos. Como não ficou estabelecido o andar no qual o incêndio teve início, isso poderia representar maiores perigos para esta população, uma vez que estão mais distantes das saídas e de medidas alternativas – a escada dos bombeiros, por exemplo, não chegaria aos últimos pavimentos. Os

últimos

ocupantes

entram na escada 8 minutos após o “alarme” ser dado. Segue-se

deslocamento

minutos nas

escadas,

facilitado pela possibilidade de passagem de dois ocupantes por vez em cada escada. O último ocupante chega ao térreo com 13min08seg, levando mais 11 segundos para chegar ao exterior. O fluxo no térreo mantémse

sempre

constante,

sem

nenhuma aglomeração – afora aquela já citada acima. Nesta arquivo

simulação

gerado

final

simulação (S01AE), percebe-se que há uma predominância de mulheres que estavam nos últimos andares da edificação entre os últimos ocupantes a deixar o prédio, confirmando – conforme já descrito na parte anterior - que elas possuem velocidades mais reduzidas e menor capacidade de passar a frente (Gene) e por isso acabam ficando para trás e que os andares mais altos são os últimos a se esvaziarem.

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Além disso, analisando os dados gerados para as Census Regions (o programa considera como duas por serem formadas por duas fileiras de Census Nodes), verifica-se que não há mesmo fluxo “cruzado” no pavimento térreo, de acordo com o mapa de potencial gerado. Para que os ocupantes cruzassem o pavimento e utilizassem a outra porta – que, para ele, estaria mais longe – seria necessário realizar ajustes no mapa de potencial do pavimento de saída. o Simulação S02: IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Nesta simulação, cada uma das duas escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 1,20m, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a um nó (node). A escada única que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, do mesmo modo correspondente a um nó (node). Ou seja, para o programa (de acordo com a lógica adotada neste Caso 1), nestas escadas só é possível a passagem de uma pessoa por vez. Simulação S02 1 17: 43,1 15: 02,8 2 3 18: 09,4 4 17: 15,3 15: 44,0 5 16:46,9 Média

Com as simulações, verificou-se que as 1714 pessoas presentes no edifício – 4 nos subsolos e 1710 no restante do edifício – seguindo os parâmetros

descritos

acima,

levam

cerca

16min46,9s para deixar o edifício utilizando as duas

adotado

pelos

ocupantes. Como pode ser visto ao lado, assim com na primeira simulação, todos uma

pavimentos

simetria

apresentam

distribuição

direcionamento dos ocupantes, o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga

população

nenhuma das escadas. Entretanto, no térreo, pode-se ver uma divisão entre as saídas: os ocupantes que chegam ao térreo pelo lado esquerdo saem pela saída de cima (segundo o layout apresentado abaixo) enquanto os que chegam pela direita saem pela saída IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional de baixo – diferentemente da situação anterior, aqui há 2 escadas nos pavimentos subterrâneos.

Divisão de fluxos

Analisando a simulação, percebe-se a população dos subsolos (2 ocupantes por pavimento) é insuficiente para formação de gargalos ou para congestionamento na escada. Já nos demais pavimentos – que possuem 114 ocupantes cada observa-se

deslocamento

normal da população rumo às escadas, e, antes do primeiro minuto, já está totalmente aglomerada na entrada de uma das duas escadas existentes no pavimento. No

térreo,

direcionamento população

devido

verifica-se incomum ao

mapa

um na de

potencial – o caminho realizado pelos ocupantes não corresponde àquele que seria realizado numa situação real, dada a proximidade com as paredes e a curva efetuada. Entretanto, como ficou estabelecido que as portas de saídas só iriam contar com 1,0m de largura – para fins de comparação – percebe-se uma constante formação de gargalos nelas. Novamente,

têm-se

uma

evacuação de baixo para cima, com um

esvaziamento

preliminar

dos

primeiros pavimentos, enquanto os

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional últimos contam com grandes gargalos, bem maiores que no caso anterior. Isso porque, devido à largura das escadas, só é possível a passagem de um ocupante por vez no interior delas, o que atrasa um pouco a população quando comparado com o caso S01. Neste exemplo, os ocupantes da escada da direita chegam ao térreo – e, conseqüentemente, ao exterior do edifício – muito mais rápido do que os ocupantes que utilizam a outra escada. Isso poderá acontecer também em outros casos presentes neste trabalho e, na verdade, tem a ver com características específicas dos ocupantes (idade, pessoa, altura) que influenciam em suas velocidades (deslocamento no pavimento e nas escadas), já que se manteve uma simetria nos layouts elaborados (salvo as exceções que apresentem deformações – descritas ao longo da análise – nos mapas de potencial). O

último

ocupante

chegar ao pavimento de saída pelo lado esquerdo o faz 1 minuto depois de o último ocupante do lado direito ter deixado o edifício, 15min19seg após o início da evacuação. Ele ainda leva cerca de 30 segundos até que consiga deixar o edifício. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S02AE), percebese uma predominância de homens advindos do 1º andar entre os primeiros ocupantes a deixar o prédio. Ao contrário disso, entre os últimos ocupantes, há uma predominância feminina, advinda dos últimos pavimentos.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Comparando-se com a S01, percebe-se que a diferença básica entre Simulação S01 Média 13: 12,9

Simulação S02 16:46 ,9

os dois casos está no tempo final, que varia cerca de 5 minutos.

Segundo as análises feitas, verifica-se que isso é conseqüência direta do dimensionamento das escadas, pois, no primeiro caso – valores obtidos segundo os critérios do COE – a largura do modelo (que, conforme já explicado, é a utilizada em todas as escadas) permite a passagem de dois ocupantes por vez nas escadas, enquanto no segundo caso – com valores obtidos segundo os critérios da IT nº11 – a largura obtida permite apenas a passagem de um ocupante por vez. Isso gera maiores congestionamentos nas escadas e, conseqüentemente, aglomerações maiores nas entradas das mesmas. Apesar disso, não se pode realmente dizer que os critérios da IT são muito restritos, já que a diferença é de apenas 5 minutos. De modo geral, isso não significa uma defasagem muito grande; porém – como já foi colocado e ainda será colocado mais vezes – qualquer diferença de tempo a mais, por menor que seja, representa um tempo maior de exposição da população ao incêndio e aos seus efeitos. Se a edificação não tiver sido projetada corretamente, atendendo a todos os requisitos de segurança, a integridade física da população pode estar ameaçada. o Simulação S03: Simulação S 03 1 10: 24,8 10: 23,8 2 3 10: 19,3 4 10: 25,1 5 10: 22,1 10:23,0 Média

Nesta

simulação

características

S01,

–

que

diferindo

segue

apenas

posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população

levou

cerca

10min23,0s

para

abandonar a edificação (lembrando que este valor é

uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Começando novamente a análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada, percebe-se que assim com nas duas primeiras simulações, todos os pavimentos apresentam uma simetria na distribuição do direcionamento dos ocupantes, o que indica IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional que

possivelmente

sobrecarga

não

haverá

população

nenhuma das escadas. Entretanto,

como

pode

ser

visto melhor no detalhe, a população dos pavimentos subterrâneos será totalmente direcionada para a saída da direita, de acordo com a posição da porta da caixa de escada – isso significa que mais pessoas sairão pela direita do que pela esquerda, o que pode implicar em aglomerações. Analisando simulada,

vê-se

a que,

posicionamento

(centralizada)

nos

evacuação pelo

novo escada

pavimentos

subterrâneos, não há formação de gargalos na entrada da mesma, apesar dos 17 ocupantes presentes em cada andar. Nos pavimentos-tipo, ocorre

uma

divisão

normal

população, visualmente simétrica, com formação de aglomerações na entrada das escadas depois que estas chegam

seu

limite

capacidade. Já no pavimento de saída, observa-se

novamente

que a

população segue um caminho incomum, ao invés de uma linha reta em direção a saída – isso para estar sempre “o mais perto possível” da saída, seguindo o mapa de potencial, como já foi explicado anteriormente. Com respeito ao fluxo de ocupantes, é possível caracterizá-lo como contínuo, uma vez que as escadas permitem a passagem de dois ocupantes por vez, mas moderado, visto que a maioria dos ocupantes não entra imediatamente IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional na escada, apresentando um tempo mínimo de espera. Por isso, e pelo fato de as saídas possuírem 2,0m de largura, não há formação de aglomerações nas portas – o máximo que se vê são

pequenas

aglomerações

rápidas na saída da direita, já que todos os ocupantes dos subsolos são

direcionados

para

ela,

aumentando temporariamente o número de pessoas a passar por essa porta. Uma vez que toda a população do subsolo deixou o edifício, o fluxo nas saídas volta ao “normal”. Mais uma vez, verifica-se uma evacuação de baixo para cima, com o esvaziamento dos primeiros pavimentos e formação de gargalos nos últimos. Pode-se dizer

que

esta

situação

apresenta-se como uma tendência que poderia também ser vista num caso real – o que será discutido com mais ênfase na conclusão final deste exercício. Os entram

últimos caixa

ocupantes de

escada

7min30seg depois do início da evacuação, chegando ao térreo 2min30seg depois – desta vez, observa-se uma simultaneidade nas duas caixas de escada. Com 10min22seg, todos os ocupantes encontram-se em segurança no exterior do edifício. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S03AE), na parte relativa aos dados das External Exits, observa-se que ambas as saídas foram usadas ao longo de toda a evacuação – a diferença de “uso” entre elas é de apenas alguns segundos. Vê-se que a porta da esquerda (Door_1) é utilizada por 846 ocupantes enquanto a da direita (Door_2) é utilizada por 72 ocupantes a mais. Considerando-se que toda a população dos pavimentos subterrâneos – 54 pessoas – é direcionada para esta saída, seriam apenas IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional 18 ocupantes a mais do que do outro lado, indicando que realmente a divisão de fluxos foi simétrica, como previsto no início da análise ao se observar os mapas de potencial deste exemplo.

Comparando-se com a S01 – que possui os mesmos padrões de Simulação S01 Média 13:12,9

Simulação S 03 10:23 ,0

dimensões,

mas

com

layout

diferente – é possível dizer que o

layout apresentado na S03 mostrou-se mais eficaz, já que o tempo final médio das simulações caiu em 3 minutos – o que significa, a grosso modo, que a população estaria em segurança no exterior do edifício, protegida do fogo e de seus efeitos (calor, fumaça) com cerca de 3 minutos de antecedência. Posicionar a escada – no caso, a que percorre os subsolos – no centro do pavimento ao invés de colocá-la numa das extremidades (mesmo que centralizada) reduz o percurso que os ocupantes mais distantes terão que IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional andar o que, por conseguinte, reduz o tempo que estes levarão para chegar até o exterior do prédio. Já nos pavimentos-tipo, deixar as escadas linearmente mais distantes torna o “raio de influência” – os nós próximos direcionados para cada escada, de acordo com o mapa de potencial – mais uniforme, ou seja, todos os ocupantes percorrerão mais ou menos a mesma distância para chegar à escada, sem que nenhum ande distâncias elevadas. Por um lado isso tenderia a uma situação crítica, na qual todos os ocupantes chegariam à escada ao mesmo tempo – já que teriam um deslocamento equivalente; entretanto, como a velocidade e o tempo de resposta ao “alarme” variam de ocupante a ocupante, a probabilidade de esta situação acontecer torna-se mínima, colocando este layout um pouco melhor por reduzir o tempo de deslocamento da população. o Simulação S04: Simulação S04 1 18: 39,1 17: 47,6 2 3 19: 14,5 4 17: 59,2 5 17: 59,1 18:19,9 Média

Nesta

simulação

características

S02,

–

que

diferindo

segue

apenas

posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população

levou

cerca

18min19,9s

para

abandonar a edificação (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Começando novamente a análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada, percebe-se que assim com nas duas primeiras simulações, todos os pavimentos apresentam uma simetria na distribuição do direcionamento dos ocupantes, o que indica que provavelmente não haverá sobrecarga de população em nenhuma das escadas.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Quanto ao térreo, percebe-se que as saídas estão “divididas” e dois blocos: os ocupantes que – segundo a orientação do layout abaixo – descem dos pavimentos-tipo pela esquerda ou sobem dos subterrâneos por “baixo” (pela caixa localizada na parte inferior da planta) saem pela porta da esquerda, enquanto os que descem dos pavimentos-tipo pela direita ou sobem dos subterrâneos por “cima” (pela caixa localizada na parte superior da planta) saem pela porta da direita – isso porque neste caso existem 2 caixas de escada percorrendo

pavimentos

subterrâneos. Ou seja, existe certo balanço na distribuição da população; entretanto, isso faz com que não haja fluxo de pessoas no centro do pavimento.

Área sem fluxo de ocupantes.

Analisando a evacuação simulada, vê-se que a população dos subsolos não é tão considerável a ponto de provocar congestionamentos de quaisquer níveis. Já nos pavimentos-tipo, devido à largura limitada das escadas

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elevado

número

ocupantes,

formam-se

grandes

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional aglomerações nas entradas das caixas de escadas, depois que as mesmas já estão no limite de sua capacidade. Conforme visto em todos os casos anteriores, têm-se uma evacuação de baixo para cima, com a evacuação inicial dos primeiros pavimentos – isso porque suas populações têm maior facilidade para entrarem nas escadas, uma vez que enfrentam menos congestionamento e, de certa forma, menos concorrência. Isso também faz com que a população dos pavimentos mais altos apresente menor mobilidade, já que, com a entrada andares

dos

ocupantes

abaixo,

eles

dos não

conseguem entrar nas escadas; conseqüentemente, gargalos

maiores

formam-se nestes

pavimentos. Cabe colocar aqui que, num caso real, isso pode ser prejudicial à população do edifício como um todo já que os ocupantes que se encontram nos andares mais altos – logo, mais distantes das saídas – têm maior dificuldade para conseguirem deixar a edificação e ficam expostos por mais tempo aos perigos do fogo e gases tóxicos – em alguns casos, se a edificação

não

rigorosamente

seguir critérios

segurança, a própria integridade física

edifício

comprometida

pelo

pode

ser

incêndio,

colocando a população sob um risco maior ainda. Enquanto isso, no térreo, o fluxo permanece “constante” e sem formação de aglomerações nas saídas. A razão disso está no fato de o congestionamento nas escadas e nas entradas das mesmas ser tão grande que torna bem fraco o fluxo de ocupantes chegando ao térreo, não sendo suficiente para congestionar essas portas. IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O último pavimento do edifício (15º) só é completamente evacuado com mais de 13 minutos depois do início do processo de evacuação. O 14º e o 13º pavimentos ainda não estão completamente vazios, enquanto nos demais pavimentos ainda restam apenas alguns poucos ocupantes (entre 1 e 5 no máximo) – o resto da população já se encontra no interior das caixas de escada. O fluxo no térreo continua tranqüilo. O último ocupante a entrar na escada só o faz aos 16min – isso representa que a população só pode ser considerada “segura” dentro da caixa de escada (que, segundo as normas, deve ser protegida contra os efeitos do fogo, logo, a população estaria segura em seu interior) 16min depois do alarme ter sido dado no edifício. Este ocupante chega ao térreo 17min44, levando mais 15seg para atingir o exterior do edifício. Percebe-se

que

evacuação pela escada do lado esquerdo “termina” antes do que a pelo lado direito; isso apenas por, conforme descrito acima, características

próprias

dos

ocupantes que a utilizam. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S04AE), percebese que os dez últimos ocupantes a deixar a edificação são mulheres – o que novamente confirmar a questão da velocidade de deslocamento feminina – e que todas esperaram entre 1 e 2 minutos ao longo da evacuação. Além disso, vê-se que a diferente de ocupantes que utilizaram cada porta externa é de apenas 16 pessoas, confirmando a divisão “simétrica” da população entre as duas caixas de escadas nos pavimentos-tipo – conforme a análise dos mapas de potencial.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Comparando-se com a S03 – que possui o mesmo layout, porém com Simulação S03 Média 10:23,0

Simulação S 04 18:19 ,9

dimensionamentos

diferentes,

obtidos através dos critérios do COE

– verifica-se uma diferença de 8 minutos nos tempos finais médios das simulações pelos mesmos motivos que a diferença de tempo entre a S01 e a S02: os cálculos segundo o COE resultam em larguras – nos modelos deste Caso 1 – que permitem a passagem de duas pessoas por vez nas escadas, enquanto do dimensionamento da IT nº11 só é possível um ocupante por vez, gerando maiores congestionamentos nas escadas e, conseqüentemente, maiores aglomerações nas entradas das mesmas.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Além disso, quando se compara esta simulação com a S02 – que Média

Simulação S02 16: 46,9

Simulação S 04 18:19 ,9

apresenta o mesmo padrão de dimensões,

mas

com

layout

diferente – percebe-se mais um agravante para a questão descrita acima. A S02 apresenta um layout com escadas mais próximas, gerando “raios de influência” – os nós próximos direcionados para cada escada, de acordo com o mapa de potencial – desiguais (alguns ocupantes percorrem distâncias maiores para chegar até a escada; já na S04, as escadas estão mais distantes, gerando raios mais uniformes) – ou seja, todos os ocupantes percorrem quase que a mesma distância até a escada mais próxima. Por um lado (como foi descrito na comparação entre a S01 e a S03), isso seria positivo, uma vez que reduziria o tempo de deslocamento da população e poderia significar uma diminuição no tempo final de evacuação do edifício. Entretanto, neste caso específico, conforme explicado acima, as escadas só permitem a passagem de uma pessoa por vez, o que gera maiores congestionamentos e maiores aglomerações nas escadas. Tendo um layout que permite que a população não chegue toda ao mesmo tempo à escada poderia otimizar a evacuação, uma vez que diminuiria o tempo de espera na porta da escada. Então, neste exemplo específico, este segundo layout parece ser um pouco melhor – como se pode ver, o tempo médio final foi apenas 2 minutos menor.

Entretanto,

importante

colocar

que

qualquer

espécie

congestionamento ou aglomeração que mantenha a população na espera por um tempo prolongado – seja se deslocando no pavimento, seja esperando a vez para entrar na escada – é extremamente perigoso para a população, uma vez que os ocupantes ficam expostos ao fogo e aos gases tóxicos produzidos. O modelo ideal de layout e dimensionamento é aquele que promova a evacuação mais rápida possível, com o menor tempo de espera possível para todos os ocupantes envolvidos.

Exemplo 2: Edifício de escritórios, com 30 pavimentos e 3 subsolos, cada um com área de 600 m². Para este edifício, foram elaboradas quatro simulações IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional (S05, S06, S07 e S08), as duas ímpares baseadas nos cálculos segundo o COE e as duas pares baseadas na IT nº11; sendo que as duas primeiras apresentam um layout de escadas e as duas últimas, uma segunda alternativa. o Simulação S05: Nesta simulação, cada uma das duas escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 2,10m, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a dois nós (nodes). Já a que percorre os Simulação S05 1 24: 16,7 2 24: 31,3 24: 14,8 3 4 24: 22,2 5 24: 23,0 24:21,6 Média

pavimentos subterrâneos possui 1,20m de largura, correspondendo a um nó (node). Ou seja, para o programa (de acordo com a lógica adotada neste Caso 1), nas escadas dos tipos é possível a passagem de duas pessoas por vez, enquanto nos

pavimentos subterrâneos só passa uma pessoa. Com as simulações, verificouse que as 2640 pessoas presentes no edifício – 60 nos subsolos e 2580 no restante do edifício – seguindo os parâmetros descritos acima, levam cerca de 24min21,6s para deixar o edifício utilizando as duas portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Primeiramente, examinando os mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada para análise, pode-se compreender qual será o caminho predominante

adotado

pelos

ocupantes.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Como pode ser visto ao lado, existe uma deformação na divisão da população nos pavimentos-tipo – uma parte bem maior dos ocupantes vai ser direcionada para a escada acima, o que pode implicar em congestionamentos maiores nesta escada. Quanto ao térreo, percebe-se que as saídas estão “divididas” em dois blocos: um superior e outro inferior. Os ocupantes vindos dos pavimentos subterrâneos, devido ao posicionamento da porta da escada, integram-se ao bloco superior; sendo assim, provavelmente haverá formação de grandes aglomerações nesta

saída,

de já

ocupantes que

toda

população dos subsolos e mais dois terços da população do restante do edifício irão se dirigir a ela. Analisando o processo de evacuação simulado, vê-se que a população relativamente pequena dos subsolos não chega a gerar congestionamento na entrada das escadas ou mesmo no interior delas. Já nos pavimentos-tipo, que possuem populações bem maiores, os ocupantes começam a se dirigir e se aglomerar ao redor das entradas das escadas, começando o congestionamento. Como as escadas tem uma largura maior (passam 2 pessoas juntas por vez), o fluxo é um pouco mais rápido, evitando que a população fique muito tempo esperando congestionamento

neste e

protegendo a população de eventuais efeitos do incêndio que possa estar acontecendo em seu respectivo pavimento (como já descrito, este tipo de dado não é produzido pelo buildingEXODUS por si só e não está disponível de outra forma para este trabalho).

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Antes do primeiro minuto depois do alarme, toda a população já se concentra ao redor das entradas de escadas. Vê-se que o gargalo formado na entrada da caixa localizada na parte superior da planta é muito maior que o da caixa de baixo devido à deformação no mapa de potencial do piso, já descrita acima. Isso apresenta uma influência direta no tempo final, visto que aumenta o fluxo e o congestionamento nessa escada, atrasando a evacuação. De modo geral, o que se vê é uma

evacuação

mais

rápida

nos nove

primeiros

pavimentos

–

primeiros

pavimentos

esvaziam

antes dos 6min de evacuação (fora

Gargalo no 15º pavimento.

estes, apenas o 30º também se esvazia). Mesmo assim, alguns ocupantes dos pavimentos mais baixos ainda precisam esperar por algum tempo antes de conseguirem adentrar nas escadas. Embora a situação dos últimos pavimentos seja crítica, ela é pior nos pavimentos intermediários (do 10º ao 20º) – os gargalos são maiores nestes andares porque os ocupantes dos pavimentos mais baixos conseguem entrar nas escadas e os que estão acima acabam por não se locomoverem, impedindo a entrada de novas pessoas na escada. Até este ponto, não houve formação de gargalos na saída superior no térreo, por mais que a maior parte da população esteja sendo direcionada para ela. Isso pode

ser

explicado

pelo

congestionamento nas escadas que torna mais lento o fluxo de ocupantes chegando ao térreo, conseqüentemente diminuindo a ocorrência de gargalos. Além disso, a largura das saídas (2,0m cada) facilita a saída dos ocupantes, contribuindo para que haja menos IC/FUPAM 2008-2009

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional aglomerações. O fluxo na caixa inferior mantém-se até os 7min de evacuação, continuando, a partir daí, apenas na escada superior. A evacuação continua de baixo para

cima,

mas

começa

também,

simultaneamente a ser de cima pra baixo, com

esvaziamento

dos

últimos

pavimentos – mantendo os intermediários como

mais

críticos

(pensando

num

incêndio real). O térreo continua sem congestionamentos nas saídas. O último ocupante entra na escada (no 27º pavimento) aos 19min10, chegando ao pavimento de saída com 24min12. A partir daí, são mais 12seg até sua saída para a segurança, no exterior da edificação – apenas porque

Últimos ocupantes .

não há gargalos na porta. Nesta simulação e no arquivo gerado ao final da simulação (S05AE), percebe-se que há uma predominância de mulheres entre os últimos ocupantes, confirmando que elas possuem velocidades mais reduzidas e menor capacidade de passar a frente (Gene) e por isso acabam ficando para trás, conforme já descrito anteriormente.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Além disso, como colocado na análise dos mapas de potencial, a deformação existente faz com que o número de ocupantes que utilizam a escada e, conseqüentemente, a saída de cima seja quatro vezes maior do que o número dos que utilizam a de baixo.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

o Simulação S06: Nesta simulação, cada uma das escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 1,20m, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a um nó (node). A escada única que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, do mesmo modo correspondente a um nó (node). Ou seja, para o programa (de acordo com a lógica adotada neste Caso 1), nestas escadas só é possível a passagem de uma pessoa por vez. Simulação S06 1 28: 03,2 2 33: 22,6 30: 16,0 3 4 31: 43,9 5 32: 13,9 31:07,9 Média

Com as simulações, verificou-se que as 2586 pessoas presentes no edifício – 6 nos subsolos e 2580 no restante do edifício – seguindo os parâmetros

descritos

acima,

levam

cerca

31min07,9s para deixar o edifício utilizando as duas

100

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Como pode ser visto ao lado, os pavimentos-tipo apresentam uma pequena deformação na distribuição do direcionamento dos ocupantes – a área potencial da escada localizada acima é maior do que a da caixa embaixo - o que indica que talvez haja sobrecarga de população na escada acima. Quanto ao térreo, como possui o mesmo layout da simulação S06, também apresenta saídas “divididas” em dois blocos. Analisando

evacuação

simulada, vê-se que a população dos pavimentos

subterrâneos

insuficiente para configurar qualquer tipo

congestionamento

(são

apenas 2 pessoa por pavimento). Quanto aos pavimentos-tipo, a situação é bem diferente. Depois que as escadas ficam “lotadas” com a entrada dos primeiros ocupantes (algo que acontece cerca de 45seg depois que o “alarme de incêndio” é dado) começa a formação de gargalos na entrada. Como o mapa de potencial ainda

apresenta

pequenas

deformações – porém bem menores do que no exemplo anterior – uma parcela um pouco maior da população vai ser direcionada para a caixa de escada localizada na parte superior. Entretanto, inicialmente, não parece ser uma parcela considerável a ponto de apresentar grande influência no tempo final da evacuação (apesar da divisão da população não ser equilibrada, a diferença não é excessiva, podendo configurar um fluxo equivalente nas duas caixas de escada). IC/FUPAM 2008-2009

101

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional A grande problemática deste caso está na largura das escadas (1,20m),

que

só

permite

passagem de um ocupante por vez – no caso anterior (S05), como a escada permite a passagem de dois ocupantes por vez, o fluxo é mais fluido, com menos congestionamentos nas escadas e, conseqüentemente, aglomerações menores nas portas de acesso. Já no térreo, o fluxo é bem mais

tranqüilo

sem

congestionamentos nas saídas. Isso porque, como descrito na simulação

anterior,

congestionamento nas escadas atrasa (de certa forma) a chegada dos

ocupantes

térreo,

diminuindo a possibilidade de formação de gargalos graças à menor população. A largura de 2,0m de cada uma das portas externas também garante uma saída constante e quase sem espera. Continuando com a análise da evacuação, percebe-se que, assim como no exemplo anterior, o padrão inicial é de os pavimentos mais baixos (do 1º ao 9º) apresentarem um esvaziamento mais rápido,

enquanto

pavimentos

intermediários (do 10º ao 20º) têm um comportamento mais crítico, com maiores congestionamentos e os pavimentos mais altos, uma situação um pouco melhor. Entretanto, cabe colocar mais uma vez que qualquer tipo de congestionamento pode ser considerado como um ponto crítico, já que representaria uma possível exposição prolongada da população ao fogo e à fumaça (gases tóxicos).

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102

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O fluxo na escada inferior no layout se mantém até o 15º minuto, enquanto o último ocupante do gargalo superior entra na escada 29 minutos

depois

início

evacuação. Isso contraria a idéia inicial de que os fluxos seriam quase equivalentes pela deformação no mapa de potencial ser mínima – entretanto, não se pode dizer que este fluxo foi mais rápido apenas por isso; a velocidade dos ocupantes também deve ser considerada como um fator determinante do abandono. Depois que os primeiros pavimentos se esvaziam, têm-se uma inversão do padrão: os ocupantes dos andares intermediários conseguem entrar primeiro nas escadas, mantendo vários ocupantes ainda aglomerados nos andares superiores. No pavimento de saída, a situação se mantém estável, sem congestionamentos, até que o último ocupante deixe o edifício, com 32min14s. Analisando o arquivo gerado ao final desta simulação (S06AE), vê-se que os últimos ocupantes apresentam tempos de espera superiores a 3 minutos – em alguns casos, superior a 4 minutos (os valores estão em segundos).

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103

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Além disso, pode-se ver que por causa da deformação observada nos mapas de potencial, a saída de cima (Door_2) é utilizada por um número quase duas vezes maior de ocupantes do que a saída de baixo (Door_1) e por um período de tempo também quase duas vezes maior.

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104

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Comparando-se com a S05, têm-se uma diferença de 7 minutos entre Simulação S05 Média 24: 21,6

Simulação S 06 31:07 ,9

os dois tempos finais médios, sendo menor o valor do modelo baseado

nos cálculos do COE. Essa diferença pode ser explicada – novamente – pela largura das escadas: no caso do COE, a largura possibilita a passagem de dois ocupantes por vez, enquanto no caso da IT, só é possível a passagem de um ocupante na escada. Isso torna o fluxo mais dinâmico no primeiro caso, diminuindo conseqüentemente o tempo final. o Simulação S07: Simulação S 07 1 18: 41,9 2 18: 37,8 3 18: 34,5 4 18: 44,5 18: 47,9 5 18:41,3 Média

Nesta

simulação

características

S05,

que

diferindo

segue

apenas

posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população

levou

cerca

18min41,3s

para

abandonar a edificação (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Começando novamente a análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada, percebe-se que, assim como na simulação anterior, os pavimentos-tipo apresentam uma pequena deformação na distribuição do direcionamento dos ocupantes – a área potencial da escada à direita é maior do que a da caixa à esquerda - o que indica que talvez haja sobrecarga de população na escada à direita. IC/FUPAM 2008-2009

105

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O pavimento térreo também apresenta simetria com relação a sua planta; entretanto, toda a população dos pavimentos subterrâneos será direcionada para a saída da direita, de acordo com a posição da porta da caixa de escada – isso significa que mais pessoas sairão pela direita do que pela esquerda, o que pode implicar em maiores aglomerações nesta porta. Analisando a simulação, vê-se que

populações

subsolos bem

possuem

reduzidas,

não

chegando a configurar nenhum tipo de

congestionamento.

Já

nos

pavimentos-tipo, a população que não entrou na escada – por esta ter atingido sua capacidade máxima – começa a se aglomerar na entrada da mesma aos 45 segundos – há uma pequena deformação do lado esquerdo, fazendo mais pessoas irem para o lado direito, mas parece ser mínima, ou seja, pelo menos a princípio, não se pode dizer que o tempo final da evacuação será afetado. Os formam-se

maiores

gargalos

predominantemente

entre o 5º e o 20º pavimentos. Neste

exemplo,

últimos

andares estão se esvaziando mais rápido (o 30º pavimento já está vazio), possuindo gargalos menores até que os primeiros pavimentos. Talvez por conta da deformação já descrita os gargalos do lado esquerdo são menores que os do lado direito – porém isso só poderá ser comprovado com a evolução da simulação.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O

fluxo

nas

escadas

facilitado pela largura da escada, que possibilita a passagem de duas pessoas por vez, contribuindo para a diminuição dos gargalos nas portas de entrada das escadas. Entretanto, é possível considerar a presença de congestionamento,

causado

mais

pelas aglomerações geradas nas entradas em cada pavimento, o que controla a chegada de ocupantes no pavimento de saída. No térreo, a princípio, não há formação de aglomerações nas saídas e o fluxo é tranqüilo, garantido – assim como nas duas simulações anteriores – pelo fluxo nas escadas e pelos 2,0m de largura das portas, que garantem um abandono constante e quase imediato. Como toda a população do subsolo é direcionada para a porta da direita, formam-se pequenos gargalos rápidos nesta porta – depois que toda a população do subsolo sai, aos 2 minutos, a situação se “normaliza”. 3

minutos

após

“alarme”, nas caixas localizadas do

lado

esquerdo,

só

há

pequenas aglomerações (de no máximo 10 pessoas) até o 12º pavimento; todos os outros já foram abandonados. Nas caixas do lado direito, contudo, os gargalos dos pavimentos acima do 20º ainda são consideráveis e tem menos mobilidade.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O fluxo continua do lado esquerdo até 12min30, quando o último ocupante deixa a

Últimos ocupantes.

escada no pavimento de saída. Levando em consideração que a última pessoa a entrar nesta escada o fez 4 minutos após o início da evacuação, isso representa uma média de 8 minutos de deslocamentos no interior da escada. Ao mesmo tempo, na escada do lado direito, os últimos ocupantes que ainda estavam em seus respectivos pavimentos conseguem finalmente entrar, chegando ao pavimento de saída 6 minutos depois. Quando todos já estão na escada, a possibilidade de passagem de dois ocupantes por vez torna tudo mais dinâmico e mais rápido

–

não

há

congestionamento, o fluxo é constante.

Apesar

disso,

predominância é de uso da coluna

interna,

“mais

próxima” da saída. Novamente, percebe-se uma predominância feminina entre os últimos ocupantes a deixar o edifício, conforme se vê no arquivo gerado ao final desta simulação (S07AE). Isso confirma mais uma vez as mulheres possuem velocidades mais reduzidas e menor capacidade de passar a frente (Gene). Além disso, também se vê que todas elas (as 15 últimas ocupantes a deixar o edifício) esperaram mais de 4 minutos em congestionamentos.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Com relação à deformação no mapa de potencial, uma análise das saídas da edificação mostra que a porta à direita (Door_2) foi utilizada por quase 600 ocupantes a mais que a outra (Door_1), demonstrando uma deformação um pouco mais significativa do que se esperava.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Comparando com a S05 – que possui os mesmos padrões de Simulação S05 Média 24: 21,6

Simulação S 07 18:41 ,3

dimensões,

mas

com

layout

diferente – é possível dizer que o

layout apresentado na S07 mostrou-se muito mais eficaz, já que o tempo final médio das simulações caiu em 6 minutos – o que significa dizer, a grosso modo, que a população estaria em segurança no exterior do edifício, protegida do fogo e de seus efeitos (calor, fumaça) cerca de 6 minutos antes do que no outro caso. Centralizando a escada que percorre os subsolos no lado de maior dimensão do pavimento ao invés de fazê-lo no de menor dimensão reduz em mais de 7m a distância máxima a ser percorrida por um ocupante, o que diminui o tempo final para esvaziamento dos andares subterrâneos. Com relação aos pavimentos-tipo, têm-se a mesma situação descrita para o exemplo 1: o layout das escadas da S07 cria um “raio de influência” – os nós próximos direcionados para cada escada, de acordo com o mapa de potencial – quase uniforme, levando os ocupantes a percorrerem mais ou menos a mesma distância para chegar à escada, sem que alguns andem muito mais que outros. Já na S05, esse raio é mais disforme, com alguns ocupantes percorrendo poucos metros e outros percorrendo o dobro ou até mesmo o triplo dessas distâncias.

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110

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Embora isso pudesse gerar um congestionamento maior – já que praticamente todos os ocupantes chegariam juntos à escada – como colocado anteriormente, a variação da velocidade e do tempo de resposta ao “alarme” de cada ocupante evita a ocorrência dessa situação. Além disso, como a largura da escada permite a passagem de dois ocupantes por vez, cria-se um maior dinamismo no deslocamento, contribuindo para uma evacuação mais rápida. o Simulação S08:

Simulação S08 1 50: 43,9 2 49: 42,8 49: 53,1 3 4 49: 58,6 50: 14,5 5 50:06,6 Média

Nesta características

simulação da

S06,

–

que

segue

diferindo

apenas

posicionamento das caixas de escada e no fato de possuir três saídas para o exterior no pavimento

térreo – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população levou cerca de 50min06,6s para

abandonar

edificação

(lembrando que este valor é uma média

das

cinco

simulações

realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Começando

novamente

análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada, percebe-se que todos os pavimentos apresentam uma

simetria

direcionamento

distribuição

dos

ocupantes

do –

salvo uma distorção mínima nos pavimentos-tipo,

privilegiando

escolha pela escada da esquerda – o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga de população em

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111

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional nenhuma das escadas, apenas um contingente um pouco maior de ocupantes de um dos lados, demorando um pouco mais do que o outro lado. Quanto ao térreo, percebe-se que as saídas estão “divididas” em três faixas: os ocupantes que descem dos pavimentos-tipo pela esquerda ou saem pela porta mais a esquerda; os que descem pela direita, saem pela porta mais a direita; e os que sobem dos pavimentos subterrâneos saem pela porta intermediária. Ou seja, existe certo balanço na distribuição da população; entretanto, não há um fluxo “cruzado” de pessoas ao longo do pavimento. Analisando a simulação, pode-se ver que, nos subsolos, sendo a população de 2 pessoas por pavimento, não ocorrem congestionamentos ou aglomerações. Já nos demais andares, assim que as escadas atingem sua capacidade máxima de ocupação, começa a formação de gargalos na entrada, sendo que todos os ocupantes aglomerados

já

se nas

encontram portas

aos

45seg. Verifica-se que os piores casos (os gargalos maiores) estão mais uma vez nos últimos pavimentos da edificação – acima do 20º. No pavimento de saída, o fluxo é bem lento e controlado, conseqüência

congestionamento nas escadas e nas

entradas

das

mesmas.

Observa-se que a saída do meio só

mesmo

utilizada

pelos

ocupantes vindos dos pavimentos subterrâneos. Novamente, apresenta-se uma tendência de evacuação de baixo para cima, com o esvaziamento inicial dos primeiros pavimentos e aglomerações cada vez maiores conforme a altura aumenta. Mais uma vez, vale ressaltar o perigo que esta situação poderia representar para a população numa situação de incêndio real, que está mais distante das saídas e quase que inacessíveis para usos de medidas alternativas para evacuação.

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112

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Os últimos ocupantes do lado direito entram na escada antes de percorridos 30 minutos da

evacuação,

deixando

edificação aos 33min. Do lado esquerdo, os últimos ocupantes só conseguem entram na escada com 45 minutos de simulação, ou seja, 15 minutos depois. Isso por causa da deformação no mapa de potencial já descrita no início deste caso. Entretanto, expectativas

contrariando iniciais,

as esta

deformação

causou

sim

diferença

significativa

uma na

evacuação da população. Até que estes últimos ocupantes percorram toda a escada e cheguem ao térreo, correm mais 5 minutos, estando eles no exterior do edifício com 50min14,5s. Ao analisar o arquivo gerado ao final da simulação (S08AE), confirma-se a previsão sobre o uso das saídas: a Door_1, localizada à esquerda é utilizada por 500 ocupantes a mais do que a Door_2,

localizada

direita,

que

representa

uma

média

aproximadamente 20 ocupantes por andar – isso por causa da distorção no mapa de potencial. Já a Door_3, localizada entre as duas outras, foi utilizada apenas pelos ocupantes advindos dos subsolos.

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113

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Comparando-se com a S07 – que possui o mesmo layout, porém com Simulação S07 Média 18: 41,3

Simulação S 08 50:06 ,6

dimensionamentos

diferentes,

obtidos através dos critérios do

COE – verifica-se que este caso – baseado nos critérios da IT – apresenta um tempo quase três vezes superior ao anterior. Isso porque os cálculos segundo o COE resultam em larguras que permitem a passagem de duas pessoas por vez nas escadas, enquanto do dimensionamento da IT nº11 só é possível um ocupante por vez, gerando congestionamentos muito maiores nas escadas e, conseqüentemente, aglomerações muito maiores nas entradas das mesmas. Essa mesma situação pode ser vista no exemplo 1, quando se compara os casos baseados no COE com os baseados na IT (entretanto, neste exemplo, como a população é bem maior e a situação, bem mais crítica). No caso de um incêndio real, essa redução em dois terços do tempo é muito significativa para a segurança da população, levando à conclusão de que a opção por uma escada mais larga seria mais acertada para este caso. IC/FUPAM 2008-2009

114

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Quando a comparação é feita com a S06 – que apresenta o mesmo Simulação S06 Média 31: 07,9

Simulação S 08 50:06 ,6

padrão de dimensões, mas com layouts diferentes – percebe-se que,

para este caso específico, ou seja, para estes valores obtidos, o layout mais conveniente seria o primeiro (o da S06, que apresenta um tempo médio final 20 minutos menor), pois define um “raio de influência” – os nós próximos direcionados para cada escada, de acordo com o mapa de potencial – com geometria mais irregular, retardando a chegada de parte dos ocupantes à escada que já se encontra congestionada – devido à sua largura limitada – e com grande aglomeração na entrada. A situação vista na S08, na qual a população chega quase que ao mesmo tempo às escadas, vê-se a formação de gargalos muito grandes que perduram por muito tempo, o que não é muito interessante já que oferece mais riscos à população. Cabe ressaltar novamente que o modelo ideal de layout e dimensionamento é aquele que promova a evacuação mais rápida possível, com o menor tempo de espera possível para todos os ocupantes envolvidos e menor período de exposição da população ao fogo e aos gases tóxicos produzidos – seja a exposição durante o percurso pelo pavimento, seja na espera para entrar na escada.

Exemplo 3: Edifício residencial, com 14 pavimentos e 2 subsolos, cada um com área de 280 m². Para este edifício, foram elaboradas seis simulações (S09, S10, S13, S14, S15 e S16). As ímpares são baseadas nos cálculos segundo o COE enquanto as pares são baseadas na IT nº11, sendo as duas primeiras com os valores exatos, as duas do meio colocando-se uma segunda caixa de escadas e as duas últimas acrescentando-se um módulo na largura calculada para as escadas. o Simulação S09: Nesta simulação, a escada – única – que percorre os pavimentos-tipo possui uma largura de 1,20m, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a um nó (node). A escada que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, também correspondendo a IC/FUPAM 2008-2009

115

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional um nó (node). Ou seja, para o programa (de acordo com a lógica adotada neste Caso 1), nestas escadas só é possível a passagem de uma pessoa por vez. Simulação S 09 1 04: 23,8 04: 19,8 2 3 04: 28,8 4 04: 24,9 5 04: 29,3 04:25,3 Média

Com as simulações, verificou-se que as 286 pessoas presentes no edifício – 20 nos subsolos e 266 no

restante

edifício

–

seguindo

características descritas acima, levam cerca de 04min25,3s para deixar o edifício utilizando as duas

adotado

pelos

ocupantes. Como pode ser visto ao lado, todos os pavimentos apresentam uma simetria

distribuição

direcionamento dos ocupantes para as caixas de escada e para as saídas – o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga de população em nenhuma delas. As Internal Doors inseridas nos pavimentos-tipo atraem o fluxo interno aos apartamentos para as respectivas portas, organizando-o. No

térreo,

entretanto,

população que sobe dos pavimentos subterrâneos

(escada

parte

superior da planta) é direcionada para a saída da direita, enquanto os ocupantes que descem dos pavimentos-tipo (escada na parte inferior da planta) são direcionados para a saída da esquerda, de acordo com o posicionamento das portas das caixas de escadas.

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116

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Analisando a evacuação, podese ver que não há congestionamentos nos corredores dos pavimentos-tipo, visto que a população por pavimento (19 pessoas) é bem reduzida e está dividida entre os quatro apartamentos existentes em cada andar.

Acontecem

eventuais

apenas

formações

pequenos “gargalos” na entrada da escada de alguns pavimentos devido ao congestionamento na própria escada. Isso por causa da largura da escada – que permite a passagem de apenas um ocupante por vez – e pelas características de cada ocupante – que determinam

suas

condições

deslocamento, velocidade, etc.. No pavimento térreo, o fluxo de ocupantes também é controlado ao longo da evacuação, sem a formação de gargalos nas saídas. Nesta imagem, também é possível ver a divisão de fluxos de acordo com o mapa de potencial do pavimento. Entretanto, percebe-se que, devido à largura limitada da saída (1,0m) e pelo fato da população pavimentos

vinda

dos

superiores

não se dividir entre as duas saídas, chega uma hora que começa a formação de um gargalo na saída da esquerda, intensificado pelo fluxo de ocupantes advindos da escada continuar constante. Quando o último ocupante deixa a caixa de escada, o que se tem é o gargalo apresentado na imagem ao lado. Isso acontece com cerca de 3min45s de evacuação; sendo o tempo final dessa simulação analisada 4min29,3s, isso significa que a população fica cerca de 45 seg. no térreo apenas esperando para sair para o exterior. IC/FUPAM 2008-2009

117

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Num contexto real, isso

exigiria

algumas

providências, como, por Últimos ocupantes.

exemplo,

aumentar

largura

porta.

Entretanto, vale reafirmar que, num contexto real, não existiria um “mapa de potencial”, ou seja, possivelmente a população se dividiria entre as duas saídas existentes, diminuindo este tempo final. Para que a simulação chegasse mais próximo da situação real, seria preciso ajustar o mapa de potencial de forma a corrigir tal deformação de fluxo. O arquivo gerado no final da simulação (S09AE) indica que os últimos ocupantes a deixar o edifício esperaram entre um e três minutos em congestionamentos, sendo a maioria deles provenientes dos últimos pavimentos.

IC/FUPAM 2008-2009

118

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

o Simulação S10: Nesta simulação, a escada – única – que percorre os pavimentos-tipo possui uma largura de 1,20m, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a um nó (node). A escada que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, igualmente correspondendo a um nó (node). Ou seja, para o programa (de acordo com a lógica adotada neste Caso 1), nestas escadas só é possível a passagem de uma pessoa por vez.

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119

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

1 2 3 4 5 Média

Simulação S 10 05: 21,3 05: 44,9 05: 23,4 05: 17,9 05: 43,7 05:30,2

Com as simulações, verificou-se que as 338 pessoas presentes no edifício – 2 nos subsolos e 336 no

restante do

parâmetros

descritos

edifício acima,

– seguindo levam

cerca

os de

05min30,2 para deixar o edifício utilizando as duas

adotado

pelos

ocupantes. Como pode ser visto ao lado, todos

pavimentos

também

apresentam simetria na distribuição do direcionamento dos ocupantes, como na simulação anterior, o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga

população

nenhuma das escadas. As Internal Doors inseridas nos pavimentos-tipo atraem

fluxo

interno

aos

apartamentos para as respectivas portas, organizando-o. No térreo, entretanto, assim como na simulação anterior, a população que sobe dos pavimentos subterrâneos (escada na parte superior da planta) é direcionada para a saída da direita, enquanto os ocupantes que descem dos pavimentostipo (escada na parte inferior da planta) são direcionados para a saída da esquerda, de acordo com o posicionamento das portas das caixas de escadas. IC/FUPAM 2008-2009

120

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Analisando a evacuação, percebe-se

que

não

há

congestionamento nos corredores dos pavimentos-tipo com relação ao

caminho

entretanto,

até

escada; alguns

pavimentos, formaram-se gargalos na entrada devido ao congestionamento nas escadas, provocado pelo alto número de ocupantes – são 70 pessoas a mais nos andares-tipo do que na simulação anterior. Esse congestionamento nas escadas

dos

principais

condicionantes do tempo final desta evacuação,

por

manter

muitos

ocupantes esperando sua vez para conseguir acessar a escada – isso acontece sobretudo nos pavimentos mais elevados, já que a população dos andares abaixo consegue entrar na escada e quem está acima permanece parado. Numa situação real, isso pode ser prejudicial a estas pessoas que esperam por muito tempo nos acessos às escadas: dependendo da proximidade com o

foco,

estas

podem

ser

Ocupante esperando no 12º pavimento o momento de entrar na escada congestionada.

prejudicadas pelos efeitos do incêndio (fumaça, calor, etc.). No térreo, a formação de gargalos (como no exemplo anterior) é mínima. Isso porque, como já descrito, há um congestionamento maior nas escadas, o que, de certa forma, retarda a chegada dos ocupantes no pavimento de saída e diminui a quantidade de pessoas que se desloca em direção ao exterior da edificação ao mesmo tempo, evitando-os. Simulação S09 Média 04:25,3

Simulação S 10 05:30,2

Além

desta

questão

térreo, o que se vê de diferente

entre os dois casos é o tempo final: nesta, é cerca de 1min15s a mais que na simulação anterior. Porém, neste caso, a população conta com 52 pessoas a mais – sendo que a população dos subsolos cai de 20 para 2 pessoas e a dos IC/FUPAM 2008-2009

121

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional pavimentos-tipo sobe em 70 – ou seja, é um aumento no tempo razoavelmente proporcional ao aumento da população. Para comprovar, o último ocupante nas escadas chega ao térreo com 5min16s, ou seja, são menos de 30seg até que ele e os

demais

ocupantes

que

ainda estão no térreo deixem a edificação – menos que na simulação anterior na qual a população ainda levava 45seg para sair do edifício. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S10AE), verifica-se que dos últimos 17 ocupantes a deixar a edificação, 12 passaram mais de 3 minutos parados esperando em congestionamentos e aglomerações – valor superior ao caso anterior (S09). Fora isso, não é possível comparar os dimensionamentos da S10 com a S09 para concluir qual deles é mais eficiente, visto que ambos os cálculos tiveram como resposta uma caixa de escada com 1,20m de largura e que, neste primeiro caso, ambos possuem plantas com o mesmo layout. O que caberia aqui seria uma comparação entre os cálculos de população segundo cada uma das normas, o que será deixado para a conclusão final deste exercício.

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122

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

o Simulação S13: Nesta simulação, optou-se por duplicar o número de escadas necessário para os pavimentos-tipo obtido com os cálculos segundo o COE. Assim, colocou-se duas caixas de escadas de 1,20m de largura, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a um nó (node) cada. O Simulação S 13 1 02: 46,1 02: 46,4 2 02: 46,6 3 4 02: 44,6 02: 48,6 5 02:46,5 Média

layout dos pavimentos subterrâneos foi mantido. Ou seja, para o programa, continua sendo possível a passagem de apenas uma pessoa por vez nestas escadas. Com as simulações, verificou-se que as 286

pessoas presentes no edifício – 20 nos subsolos e 266 no restante do edifício – seguindo as características descritas acima, levam cerca de 02min46,5s para deixar o edifício utilizando as duas portas existentes (lembrando que IC/FUPAM 2008-2009

123

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Começando

novamente

análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada, percebe-se que assim com nas duas primeiras simulações,

todos

apresentam

uma

pavimentos

simetria

distribuição do direcionamento dos ocupantes,

que

possivelmente sobrecarga

indica

não de

que

haverá

população

nenhuma das escadas. As Internal Doors inseridas nos pavimentos-tipo atraem

fluxo

interno

aos

apartamentos para as respectivas portas, organizando o fluxo. No térreo, entretanto, a população que sobe dos pavimentos subterrâneos é direcionada para a saída da direita, enquanto os ocupantes que descem dos pavimentos-tipo são divididos de acordo com o layout das escadas (quem desce pelo lado direito, sai pelo lado direito; quem desce pela esquerda, sai pela esquerda), o que representa que pode haver pequenos congestionamentos na saída da direita. Analisando a evacuação, podese ver que o fluxo de ocupantes é normal em todos os pavimentos, sem congestionamentos nas portas ou nos corredores. Isso porque a população por pavimento é bem reduzida – são apenas 19 ocupantes por andar-tipo e 10 nos subsolos. Nas escadas, o fluxo é contínuo, sem congestionamentos; o máximo de aglomeração que se forma na entrada envolve até 5 ocupantes, apenas esperando que o da frente passe para que ele possa também entrar na escada – ou seja, é correspondente à IC/FUPAM 2008-2009

124

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional largura da entrada e da escada (que só permite a passagem de uma pessoa por vez) e não de excesso de ocupantes nela. A

facilidade

deslocamento é tamanha que antes mesmo de completar-se o primeiro minuto após o início da evacuação

–

seja,

momento no qual o alarme de incêndio é “disparado” – toda a população já adentrou as caixas de escadas (20 ocupantes já deixaram o edifício). Este fluxo contínuo e sem congestionamento nas escadas faz com que a

população

muito

mais

chegue

rápido

pavimento

demorando

apenas

saída, o

tempo necessário para seu deslocamento através dos pisos. Isso, combinado com a largura reduzida das saídas (apenas 1,0m cada, por escolha para este exemplo), provoca a formação de aglomerações ao redor das portas, atrasando a saída dos ocupantes. A situação ainda é um pouco mais crítica do lado direito porque todos os 20 ocupantes dos pavimentos subterrâneos são direcionados para esta saída. Com 2min20seg, os últimos estavam

ocupantes nas

que

escadas

chegam ao térreo, e levam quase

30seg

para

conseguirem sair para o exterior devido aos gargalos existentes nas saídas, resultando num tempo final de 2min46. Apesar de estes congestionamentos nas saídas externas serem provocados pela largura limitada das mesmas, não se pode dizer que isso tenha influenciado diretamente o tempo de evacuação dos ocupantes – até porque são apenas IC/FUPAM 2008-2009

125

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional 30seg de congestionamento nas saídas depois que o fluxo nas escadas se encerra. Para testar esta teoria, realizou-se uma nova simulação alterando as larguras das External Exits de 1,0 para 2,0m. O resultado foi um tempo final de 02min43,2s, apenas 3 segundos menor do que a média obtida no primeiro caso. Como conclusão sobre este assunto, pode-se dizer que com saídas mais largas não se formam gargalos nas portas, mas a evacuação em si não sofre grandes alterações. A diferença mais significante seria, no caso de um incêndio real, referente à segurança dos ocupantes individualmente: sem os congestionamentos cada um deles estaria seguro no exterior do edifício alguns segundos antes – demorando apenas o tempo correspondente ao seu deslocamento pelo pavimento-tipo, escadas e térreo – ficando exposto aos efeitos do fogo (calor, gases tóxicos) por menos tempo. Simulação S09 Média 04:25,3

Simulação S 13 02:46,5

Comparando-se

com

primeira situação – na qual havia

apenas uma escada – vê-se que o tempo final diminui para quase que a metade, graças à divisão da população entre as duas escadas e as duas saídas. No primeiro caso, o congestionamento na entrada da caixa de escada agravava a situação e aumentava o tempo de espera; no segundo caso, por existirem duas escadas, os ocupantes entravam quase que imediatamente ao chegarem até a entrada, uma vez que a “concorrência” caiu pela metade. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S13AE), percebese a predominância da população dos últimos pavimentos (13º e 14º) entre os últimos ocupantes a deixar a edificação, confirmando que o tempo de evacuação é proporcional ao deslocamento ao longo do edifício através das escadas na maioria dos casos. Entretanto, percebe-se que o penúltimo ocupante a deixar o prédio estava no 2º subsolo – o que indica que o seu tempo de espera (de quase 2 minutos) foi parado na aglomeração formada na saída para o exterior.

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126

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

o Simulação S14: Nesta simulação, também se optou por duplicar o número necessário de escadas calculado para os pavimentos-tipo, porém a partir dos cálculos segundo a IT nº11. Assim, colocou-se duas caixas de escadas de 1,20m de largura, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a um nó Simulação S14 1 02: 56,3 02: 57,1 2 02: 58,6 3 4 03: 01,3 5 02: 57,4 02:58,1 Média IC/FUPAM 2008-2009

(node) cada. O layout dos pavimentos subterrâneos foi mantido. Ou seja, para o programa, continua sendo possível a passagem de apenas uma pessoa por vez nestas escadas. Com as simulações, verificou-se que as 338 127

começou-se

análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada. Percebe-se que assim com nas outras simulações já realizadas para este exemplo, todos os pavimentos apresentam uma simetria

distribuição

direcionamento dos ocupantes, o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga

população

nenhuma das escadas. As Internal Doors inseridas nos pavimentos-tipo atraem

fluxo

interno

aos

apartamentos para as respectivas portas, organizando o fluxo. No térreo, entretanto, a população é novamente dividida, da mesma forma

que

simulação

anterior,

possivelmente

implicando

congestionamentos na saída da direita. Ao analisar a evacuação, percebe-se um comportamento bem semelhante ao caso anterior (S13), até porque os parâmetros básicos das rotas de fuga são os mesmos – mesmos layouts, saídas com mesma largura, mesmo número de escadas com larguras iguais. A diferença mais marcante entre as duas simulações é no número de ocupantes: nesta, são 52 pessoas a mais, sendo que a população dos subsolos é diminuída em 18, aumentando, conseqüentemente, em 70 o número de ocupantes nos pavimentos-tipo. Isso contribui para maiores aglomerações nas portas – tanto as das escadas como as que levam a exterior do edifício. Resumidamente, o que se poderia comparar entre as duas normas seria – mais uma vez – a IC/FUPAM 2008-2009

128

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional questão do cálculo da população estimada por pavimento, assunto que será tratado na conclusão final deste exercício. O fluxo nos pavimentos-tipo é constante,

com

formação

ocasionais gargalos, conforme já dito, pelo número elevado de ocupantes. Em alguns pisos, alguns ocupantes ficam parados por alguns segundos esperando a vez de entrar na escada (agora, apresentando algum congestionamento, ainda que bem sutil). Apesar disso, toda a população já se encontra dentro das caixas de escada – alguns ocupantes já fora do edifício – antes do primeiro minuto, assim como na S13. A população também chega com muita rapidez no pavimento de saída, causando a formação de gargalos em ambas as portas. Como já colocado, a população maior leva a gargalos maiores; entretanto, quando comparado com a simulação anterior, o tempo final é apenas 15seg maior. Os últimos ocupantes chegam ao térreo aos 2min30 e perdem cerca de 30seg em congestionamentos até conseguirem sair – valores semelhantes ao exemplo anterior. A diferença mais marcante

quantidade de pessoas que ficam aglomeradas nas portas por mais tempo;

S13

gargalos

os são

constantes, mas pequenos, indicando que os ocupantes não passam muito tempo neles. Nesta S14, os gargalos ganham dimensões maiores, indicando que mais ocupantes permanecem neles por mais tempo. Isso serve mais como uma indicação para situações reais – mais uma vez lembrando que mais tempo em congestionamentos significa mais tempo de possível exposição aos efeitos nocivos do incêndio (que não podem ser avaliados aqui porque tais dados não estão disponíveis).

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129

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Analisando o output (S14AE), verifica-se que os últimos ocupantes a deixar a edificação tiveram tempos de espera entre 15 e 30 segundos – o que está bem distante da média de 2 minutos das duas primeiras simulações.

Para verificar se estes gargalos são realmente diferenciais no tempo de evacuação, foi feita uma nova simulação duplicando a largura das saídas externas (passando de 1,0 para 2,0m) a fim de diminuir as eventuais aglomerações e, conseqüentemente, facilitar a saída dos ocupantes. Viu-se que os gargalos realmente diminuem – apesar de ainda existirem – enquanto o tempo é reduzido em 15seg – algo que talvez não pareça muito expressivo, mas, num incêndio envolvendo mais de 300 pessoas, pode fazer uma grande diferença para a integridade física dos últimos ocupantes (pois significaria 15

IC/FUPAM 2008-2009

130

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional segundos a menos de uma possível exposição à fumaça, gases tóxicos, fogo). Comparando-se com a primeira situação de cálculo segundo a IT nº11 Simulação S10 Média 05:30,2

Simulação S 14 02:58,1

(S10) – na qual havia apenas uma escada – vê-se que assim como no

caso baseado no COE o tempo final diminui para quase a metade, graças à divisão da população entre as duas escadas e as duas saídas (no primeiro caso, toda a população era direcionada – segundo o mapa de potencial – para uma mesma porta). o Simulação S15: Nesta simulação, optou-se por aumentar a largura da escada em um módulo, segundo os padrões do COE, para estabelecer mais um ponto de comparação entre as duas normas com relação ao dimensionamento das rotas de fuga. Assim, colocou-se uma caixa de escadas de 1,80m de largura, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a dois nós (nodes). O layout dos pavimentos subterrâneos foi novamente mantido. Ou seja, para o programa, agora nas escadas dos tipos é possível a passagem de duas pessoas por vez, enquanto nos pavimentos subterrâneos continua a passar apenas uma pessoa. Simulação S 15 1 04: 21,3 2 04: 25,1 3 04: 27,4 4 04: 20,7 04: 28,2 5 04:24,5 Média

Com as simulações, verificou-se que as 286 pessoas presentes no edifício – 20 nos subsolos e 266 no

restante do

parâmetros

descritos

edifício acima,

– seguindo levam

cerca

os de

04min24,5s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima).

IC/FUPAM 2008-2009

131

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Novamente

começou-se

análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada. Percebe-se que assim com nas duas primeiras simulações,

todos

apresentam

uma

pavimentos

simetria

distribuição do direcionamento dos ocupantes,

que

possivelmente sobrecarga

indica

não de

que

haverá

população

nenhuma das escadas. As Internal Doors inseridas nos pavimentos-tipo atraem

fluxo

interno

aos

apartamentos para as respectivas portas, organizando o fluxo. No térreo, o direcionamento da população para as saídas se dá da mesma forma que nas simulações S09 e S10 (todas estas possuem layouts semelhante, com diferenças apenas no dimensionamento das escadas). No referente à evacuação, pode-se ver que o fluxo nos pavimentos subterrâneos

tranqüilo

constante, sem gargalos. Nos pavimentos-tipo,

ocupantes

dirigem-se sem problemas para a caixa

aglomerações

escadas, na

entrada

sem da

mesma já que, neste caso, é possível a passagem de dois ocupantes por vez, o que dá maior dinamismo e rapidez ao deslocamento. Como resultado, tem-se a entrada de todos os ocupantes na escada antes de a evacuação completar 1min, sem que nenhuma aglomeração tenha se formado na entrada da escada em nenhum andar. Em compensação, isso – combinado com a escada mais larga - leva os ocupantes a chegar mais rapidamente no pavimento de saída, causando congestionamento na porta IC/FUPAM 2008-2009

132

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional utilizada (como foi descrito acima, uma deformação no mapa de potencial leva todos os ocupantes que descem dos pavimentos-tipo para a saída da esquerda). Os

últimos

ocupantes

chegam ao andar térreo com 3min30; porém, o último deles só consegue deixar o prédio aos 4min29, ou seja, fica praticamente 1 minuto parado na aglomeração apenas esperando sua vez de passar – isso se for considerado que a última pessoa a chegar ao térreo é a última a sair, algo que pode não corresponder ao real, o que significaria

que

ocupante

edificação

teria

último

deixar

esperado

mais do que 1 minuto até conseguir sair. Se fosse um incêndio de verdade, um tempo de espera de 1 minuto poderia ser extremamente prejudicial à população. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S15AE), vê-se que os últimos ocupantes a sair apresentam tempo de espera variando entre 1min30 e 2min50 – como já foi visto que não ocorrem congestionamentos nos pavimentos, isso significa que todo este tempo de espera foi na aglomeração da porta térrea. Para verificar a influência da largura da saída nestes gargalos, realizouse uma nova simulação aumentando a largura da porta de 1,0 para 2,0m. O tempo final obtido foi 36seg menor do que a média obtida anteriormente, com a formação de aglomerações bem menores – ou seja, já significa uma maior segurança para a população (num caso real, a população se dividiria naturalmente entre as duas saídas, principalmente ao encontrar grandes congestionamentos pela frente, o que já diminuiria significativamente os gargalos).

IC/FUPAM 2008-2009

133

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Comparando-se com o primeiro exemplo (S09), vê-se que com uma Simulação S09 Média 04:25,3

Simulação S 15 04:24,5

escada

maior

ocupantes

conseguem chegar ao pavimento de

saída mais rápido e sem congestionamentos; entretanto, se as saídas não forem bem posicionadas e dimensionadas, isso pode levar a formação de grandes aglomerações nas portas, mantendo a população no interior do edifício – ainda que no pavimento de saída – por mais tempo, sujeita aos vários efeitos do incêndio – até mesmo eventuais colapsos estruturais. o Simulação S16: IC/FUPAM 2008-2009

134

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Nesta simulação, optou-se por aumentar a largura da escada em um módulo, segundo os padrões da IT nº11, para continuar a estabelecer mais um ponto de comparação entre as duas normas com relação ao dimensionamento das rotas de fuga. Assim, colocou-se uma caixa de escadas de 1,65m de largura, o que, de acordo com a modulação do software, corresponde a dois nós (nodes). O layout dos pavimentos subterrâneos foi novamente mantido. Ou seja, para o programa, agora nas escadas dos tipos é possível a passagem de duas pessoas por vez, enquanto nos pavimentos subterrâneos continua a passar apenas uma pessoa. Simulação S 16 1 05: 26,3 2 05: 24,8 3 05: 31,1 4 05: 20,3 05: 29,3 5 05:26,4 Média

Com as simulações, verificou-se que as 338 pessoas presentes no edifício – 2 nos subsolos e 336 no

restante do

parâmetros

descritos

edifício acima,

– seguindo levam

cerca

os de

05min26,4s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Começando

novamente

análise pelos mapas de potencial dos pavimentos (Floor Potential Maps) da simulação selecionada, percebe-se que todos os pavimentos apresentam uma

simetria

distribuição

direcionamento dos ocupantes, o que indica que possivelmente não haverá sobrecarga

população

nenhuma das escadas. As Internal Doors inseridas nos pavimentos-tipo atraem

fluxo

interno

aos

apartamentos para as respectivas portas, organizando o fluxo. No térreo, o direcionamento da

IC/FUPAM 2008-2009

135

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional população para as saídas se dá novamente da mesma forma que nas simulações S09 e S10 e na simulação anterior (todas estas possuem layouts semelhante, com diferenças apenas no dimensionamento das escadas). Analisando o processo de evacuação simulado, percebe-se um comportamento bem semelhante à simulação anterior (S15), porém com uma diferença significativa com relação à população – assim como já foi descrito com relação às simulações S13 e S14 – já que a IT gera uma população estimada bem maior que o COE (como já colocado, comparação entre os métodos de cálculo de população nas duas normas será tratado na conclusão final do presente exercício). O fluxo nos pavimentostipo é contínuo, com toda a população se direcionando para a caixa; como a população por pavimento

maior

aqui

pessoas a mais por andar), há formação de aglomerações na entrada das escadas em vários pisos. Como a largura da escada permite a passagem de duas pessoas por vez, não há grandes congestionamentos nas escadas, o que contribui para amenizar o gargalo que se forma nas entradas – no primeiro exemplo (S10), onde a escada só permite a passagem de uma pessoa por vez, as aglomerações são bem maiores. Média

Simulação S10 05:30,2

Simulação S 16 05:26,4

Por conta disso, a população leva mais ou menos o mesmo

tempo para deixar os pavimentos e entrar na escada (cerca de 1min04), mas os últimos ocupantes só chegam ao pavimento de saída aos 4min26 – representando um aumento de 1 minuto com relação à situação anterior (o que não é muito já que há 70 pessoas a mais descendo). O tempo final da evacuação é de 5min30, o que significa que alguns ocupantes esperaram por mais de 1 minuto até conseguirem atingir o exterior do edifício. Analisando o arquivo gerado ao final da simulação (S16AE), vemos que os últimos ocupantes a deixar o prédio apresentam tempos de espera superiores à 2 minutos – chegando a mais de 3 minutos em alguns casos. IC/FUPAM 2008-2009

136

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Foi realizada uma outra simulação, desta vez com saídas maiores (2,0m ao invés de apenas 1,0m) para verificar a influência disso na formação e dimensão dos gargalos nas portas. O tempo final desta nova situação foi 41 segundos menor, com uma aglomeração menos significativa na saída em questão. Ou seja, esse aumento já garantiria maior segurança para a população – lembrando que, se fosse um incêndio real, uma parte da população se direcionaria naturalmente para a outra saída (a da direita), especialmente ao visualizar o congestionamento que estaria se formando na outra saída, já aliviando um pouco o tamanho dos gargalos.

IC/FUPAM 2008-2009

137

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Caso 1 - Conclusões

Conclusão sobre o Exemplo 1: Comparando-se os quatro casos (S01, S02, S03 e S04), observa-se maior eficiência nas duas opções de layout com valores obtidos pelos critérios Simulaçã o S01 Simulaçã o S02 Simulaçã o S03 Simulaçã o S04

13:12,9 16:46,9 10:23,0 18:19,9

do COE, o que já indica que escadas mais largas é mesmo uma opção melhor neste caso.

Como já colocado, nenhuma das normas estabelece que seja necessário que todas as rotas de fuga da edificação devam ter o valor total calculado; este valor só precisa ser alcançado somando-se todas as rotas de mesmo tipo delimitadas. Apesar disso, estabeleceu-se como premissa deste trabalho que todas as escadas inseridas nos layouts teriam a largura total calculada - até porque se isso não fosse feito, em todos os casos obter-se-ia um desenho igual para ambas as normas, impedindo que se estabelecesse qualquer parâmetro de comparação entre elas. Sendo assim, todos os layouts obtidos para as medidas da IT serviriam também como exemplo de uma situação real baseada no COE, permitindo um segundo parâmetro de comparação. Por isso, quando é colocado que os dois casos baseados no COE mostraram-se mais eficientes, isso equivale a dizer que, de certa forma, os critérios da IT resultaram em rotas sub-dimensionadas – e que os critérios do próprio COE também, já que não exigem que ambas as escadas tenham essa mesma largura obtida por cálculo. Sub-dimensionadas porque quando a largura das escadas foi ampliada (S01 e S03) teve-se como resultado tempos significativamente menores (3 minutos no primeiro caso e 8 minutos no segundo), o que pode fazer uma grande diferença para a segurança da população.

IC/FUPAM 2008-2009

138

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Conclusão sobre o Exemplo 2: Comparando-se os quatro casos apresentados (S05, S06, S07 e S08) observa-se maior eficiência – assim como no exemplo 1 – nas duas opções S imulaçã o S05 S imulaçã o S06 S imulaçã o S07 S imulaçã o S08

24:21,6 31:07,9 18:41,3 50:06,6

de layout com valores obtidos pelos critérios do COE, indicando que as escadas mais largas são configuram uma opção bem melhor neste caso.

Como nenhuma das normas estabelece que seja necessário que todas as rotas de fuga da edificação contem com o valor total calculado, desde que a soma da largura de todas as rotas de mesmo tipo alcance tal valor, adotouse como premissa para este trabalho que todas as escadas inseridas nos layouts teriam a largura total calculada – isso já foi explicado anteriormente – até para que o desenho não fosse igual para ambas as normas, impedindo a criação de parâmetros de comparação. Isso equivaleria a dizer que todos os layouts obtidos para as medidas da IT serviriam também como exemplo de uma situação real baseada no COE. Sendo assim, quando é colocado que os dois casos baseados no COE são os mais eficientes, isso equivale a dizer que os critérios da IT resultaram, de certa forma, em rotas sub-dimensionadas – e que os critérios do próprio COE também, por não exigirem que todas as escadas tenham o valor calculado. Chamou-se de sub-dimensionadas porque quando as larguras foram ampliadas (S05 e S07) teve-se como resultado tempos extremamente reduzidos (7 minutos no primeiro caso e 32 minutos no segundo), o que poderia transformar toda a evacuação do edifício e integridade da população.

Conclusão sobre o Exemplo 3: S imulaçã o S09 S imulaçã o S10 S imulaçã o S13 S imulaçã o S14 S imulaçã o S15 S imulaçã o S16

04:25,3 05:30,2 02:46,5 02:58,1 04:24,5 05:26,4

Comparando-se

seis

casos

(S09, S10, S13, S14, S15 e S16), observa-se agilidade

uma na

maior

eficiência

evacuação

nos

dois

exemplos que possuem duas escadas, a

S13 (baseado no COE) e a S14 (baseada na IT). Apesar de as duas normas IC/FUPAM 2008-2009

139

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional terem exigido apenas uma escada em cada pavimento, percebe-se que a existência de duas torna a evacuação mais dinâmica e garante mais segurança aos ocupantes do edifício – considerando que eles só estarão seguros ao atingirem o exterior da edificação. Entretanto, quando as simulações foram feitas com os dados de cálculo (S09 e S10), o resultado mostrou que tais valores são suficientes para garantir a saída dos ocupantes em tempos aceitáveis. Quando as larguras foram aumentadas em um módulo de acordo com cada norma (S15 e S16), obtiveram-se apenas alguns segundos de diferença entre os resultados (1 segundo no caso do COE e 18 segundos no caso da IT). Avaliando-se de um modo mais geral e pensando (como já colocado) que há uma deformação no encaminhamento da população com relação à saída – apenas uma das portas é utilizada pela população proveniente dos pavimentos-tipo – percebe-se que estes decréscimos de tempo são praticamente inválidos, entrando numa possível “margem de erro” do software. Já quando se coloca duas caixas de escada ao invés da caixa única exigida pelas duas normas, têm-se uma redução de 50% no tempo de saída da população, o que seria muito mais interessante para um edifício real do que meros segundos. Apesar de parecer sobressalente – já que ficou comprovado que uma caixa única é suficiente para o edifício em questão – tal recurso também se mostra essencial se considerar-se que poderia acontecer algum tipo de obstrução na escada em algum pavimento ou até mesmo em vários – a escada poderia até mesmo tornar-se inutilizável. Se um edifício conta apenas com a caixa exigida pelas normas, uma parte da população do prédio (ou até mesmo a população toda, num caso extremo) poderia estar condenada, ficando impossibilitada de deixar a construção, pelo menos da maneira tradicional – os ocupantes só conseguiriam deixar o prédio com ajuda especializada, por métodos alternativos (pelas janelas, pela cobertura), que podem ser prejudicados dependendo da altura e implantação da edificação. Resumindo, a segunda caixa seria também uma medida preventiva contra eventuais obstruções na escada principal (talvez projetada exatamente como uma escada de emergência, com uma posição diferenciada, de forma a “privilegiar” o uso da outra escada). IC/FUPAM 2008-2009

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Caso 2 – Montagem e Análises Para o Caso 2, todos os layouts, detalhes e populações determinados para as 14 simulações do Caso 1 foram mantidos, alterando-se apenas as escadas de acordo com a nova forma de interpretação. Como já descrito, aqui as escadas foram inseridas pela capacidade de passagem. Dessa forma, não se considerou as larguras calculadas enquanto valores fixos, mas a conversão desses números em unidades de passagem. Levando em consideração os módulos adotados por cada norma (0,60m para o COE e 0,55m para a IT), as unidades de passagem foram convertidas em largura de acordo com a modulação do programa (0,76m por Stair Node). Por exemplo, as escadas de 2,10m da simulação S05 e da S07 contêm três unidades de passagem cada, sendo inseridas no software como escadas de 2,28m, para serem exibidos três Stair Nodes. Assim, as 14 simulações serão refeitas para comparação com o Caso anterior e para análise das possíveis formas de interpretação do software.

Exemplo 1: o Simulação S01: Nesta simulação, cada uma das duas escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 1,50m, o que corresponde a duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes). A que percorre os pavimentos subterrâneos possui 1,20m de largura, também correspondendo a duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes). Ou Simulação S 01 1 13: 30,6 13: 11,1 2 3 13: 28,2 4 13: 17,8 5 13: 11,0 13:19,7 Média

seja, em todas as escadas será possível a passagem de duas pessoas por vez. Com as simulações, verificou-se que as 1764 pessoas presentes no edifício – 54 nos subsolos e 1710 no restante do edifício – seguindo os

parâmetros descritos acima, levam cerca de 13min19,7s para deixar o edifício utilizando as duas portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima).

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141

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as possíveis deformações existentes – da S01 do Caso 1. De todos os modelos realizados, este (e sua variação, S03) foi o único no qual não houve diferença nas escadas quando se adaptou o desenho aos critérios definidos para o Caso 2 – apenas nos subsolos. Sendo assim, provavelmente não se verificará muitas diferenças entre a simulação analisada aqui e a que foi analisada no Caso 1. Como pode ser observado, com o aumento da dimensão das escadas subterrâneas, a entrada das mesmas não chegam a apresentar aglomerações. Já nos demais pavimentos formam-se algumas aglomerações nas entradas das escadas quando estas já estão no limite de sua capacidade, não sendo possível a entrada de mais nenhum ocupante até que algum deles chegue ao pavimento de saída. Por

causa

desta

“limitação”

nas

escadas, alguns ocupantes ficam presos nos gargalos formados nas portas por muito tempo, - especialmente nos pavimentos centrais do edifício – podendo ser prejudicados pelos efeitos do incêndio (num caso real). É exatamente

este

tempo

espera

que

influencia diretamente o tempo final de evacuação neste caso. No pavimento térreo, o fluxo de ocupantes é constante – pois, como

já

congestionamento

colocado,

ocorre

nas

escadas, portanto a chegada de indivíduos no andar de saída é bem controlada. Apenas formam-se rápidas aglomerações nas portas de saída (com não mais do que dez pessoas) devido à própria velocidade da população, que não sai imediatamente ao chegar à porta (esse processo envolve uns 2 ou segundos). IC/FUPAM 2008-2009

142

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Assim como já foi observado outras vezes, a evacuação ocorre preferencialmente de baixo para cima, com a saída, primeiramente, dos ocupantes dos primeiros andares, mantendo os ocupantes dos últimos andares por mais tempo no interior do edifício. Como é possível observar no Footfall Map ao lado (gerado ao final da

simulação,

caminhos

para

indicar

seguidos

ocupantes),

todos

pelos ocupantes

advindos dos subsolos saíram pela porta da esquerda, não havendo novamente fluxo cruzado neste pavimento de saída. Com relação aos caminhos seguidos, percebe-se que os desenhos correspondem realmente ao mapa de potencial, como já foi explicado. o Simulação S02: Nesta simulação, cada uma das duas escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 1,20m, o que corresponde a de duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes). A que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, também

correspondendo

duas

unidades

passagem

sendo

representada por dois nós (nodes). Ou seja, em todas as escadas será possível a passagem de duas pessoas por vez. Simulação S02 1 13: 13,3 13: 12,1 2 3 13: 20,1 4 13: 15,9 13: 15,9 5 13:15,5 Média

Com as simulações, verificou-se que as 1714 pessoas presentes no edifício – 4 nos subsolos e 1710 no restante do edifício – seguindo os parâmetros

descritos

acima,

levam

cerca

13min15,5s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as possíveis deformações existentes – da S02 do Caso 1. Neste caso, todas as escadas sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó; desta

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143

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional forma, provavelmente haverá diferença entre a simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Novamente não se observa aglomerações nas entradas das escadas subterrâneas, devido ao aumento demais

dimensão.

pavimentos

aglomerações

nas

Nos

formam-se entradas

quando estas já estão no limite de sua capacidade, não sendo possível a entrada de mais nenhum ocupante até que algum deles chegue ao pavimento de saída. Assim como a maioria dos casos observados até agora, tem-se um esvaziamento do edifício começando pelos primeiros andares, enquanto os últimos (e especialmente os centrais) continuam mais críticos por mais tempo. Também se observa uma predominância feminina entre os últimos ocupantes a entrar nas escadas; isso devido a velocidades menores e menor “poder” (Drive) para conseguir passar a frente de outros ocupantes. No pavimento de saída, diferentemente do exemplo anterior, vê-se a formação

aglomerações

imensas nas saídas do edifício que perduram até o final da evacuação – essas aglomerações são

responsáveis

pelo

aumento em quase 1 minuto do tempo final. Para se corrigir este problema e otimizar a evacuação, seria preciso aumentar a largura das saídas, para evitar que a população espere por muito tempo no interior do edifício, colocando sua vida em risco. Simulação S01 Média 13:19,7

Simulação S02 13:15,5

Comparando-se

com

S01, que possui o mesmo padrão

de layout com as diferenças devido às normas, vê-se um tempo final quase IC/FUPAM 2008-2009

144

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional igual – até porque, com esta nova interpretação da montagem de escadas no software, os dois exemplos ficaram com escadas equivalentes, com duas unidades de passagem cada. o Simulação S03: Simulação S 03 1 10: 20,9 10: 21,1 2 3 10: 23,3 4 10: 23,8 10: 23,6 5 10:22,5 Média

Nesta

simulação

características

S01,

–

que

diferindo

segue

apenas

posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população

levou

cerca

10min22,5s

para

abandonar a edificação (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as possíveis deformações existentes – da S03 do Caso 1. De todos os modelos realizados, este e sua variação, S01, foram os únicos nos quais não houve diferença nas escadas quando se adaptou o desenho aos critérios definidos para o Caso 2 – apenas nos subsolos. Sendo assim, provavelmente não se verificará muitas diferenças entre a simulação analisada aqui e a que foi analisada no Caso 1. Nesta observam-se

simulação, as

mesmas

características das demais: sem congestionamentos

aglomerações no subsolo e nem nas portas de saída do pavimento

térreo

(apenas

formações rápidas devido ao tempo de deslocamento dos indivíduos); aglomerações nas escadas dos pavimentos-tipo, principalmente do meio para o topo do edifício; evacuação de baixo para cima, com esvaziamento preliminar dos primeiros pavimentos.

IC/FUPAM 2008-2009

145

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Com relação ao caminho adotado, pela aproximação às paredes,

percebe-se

que

ocupantes seguiram sim o mapa de potencial do pavimento. Além disso, também se vê que os ocupantes

dos

pavimentos

subterrâneos seguiram todos para a saída da direita – o que poderia ter congestionado um pouco esta porta caso o fluxo de ocupantes não fosse controlado pelo congestionamento no interior das escadas. Comparando-se com a S01, vê-se uma diminuição de quase 3 segundos pela nova organização das escadas, pelo mesmo motivo da Simulação S01 Média 13:19,7

Simulação S03 10:22,5

diminuição

ocorrida

entre

mesmas simulações no Caso 1:

nesta segunda simulação todos os pontos do pavimento-tipo possuem quase que a mesma distância das escadas, levando todos os ocupantes a percorrerem caminhos equivalentes sem que nenhum deles demore muito mais que o outro. Como cada um tem sua velocidade e resposta ao alarme, não se tem uma situação na qual todos chegam às escadas ao mesmo tempo. Como o fluxo é controlado pela própria capacidade da escada, a vantagem está realmente na diminuição do tempo total de deslocamento nos pavimentos – inclusive no térreo, como pode ser visto pela distância entre escadas e saídas. Simulação S 04 1 12: 36,9 12: 43,8 2 3 12: 47,5 4 13: 03,9 12: 30,6 5 12:44,5 Média

o Simulação S04: Nesta características

simulação da

S02,

–

que

diferindo

segue

apenas

posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a

população levou cerca de 12min44,5s para abandonar a edificação IC/FUPAM 2008-2009

146

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as possíveis deformações existentes – da S04 do Caso 1. Neste caso, todas as escadas sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó; desta forma,

provavelmente

diferença

entre

haverá

simulação

analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Analisando a simulação, não se vê nada muito diferente. Novamente apresenta-se como um padrão o esvaziamento de baixo para cima, com aglomerações nas entradas

das

pavimentos-tipo

escadas

nos

(especialmente

os centrais). O

fluxo

pavimento

térreo também é controlado pelo congestionamento no interior das escadas. Assim como na S02, verifica-se a formação de grandes aglomerações nas saídas para o exterior devido às larguras limitadas das portas (passam apenas 2 pessoas por vez). Uma medida para evitar, ou pelo menos amenizar, tal situação seria aumentar a largura das saídas ou colocar um número maior de portas para que a população se divida entre elas. Analisando o Footfall Map do pavimento de saída, vê-se mais uma vez a influência do mapa

potencial

direcionamento dos ocupantes: deslocamentos bem próximos às paredes e ausência de fluxo no centro do pavimento – os ocupantes dos subsolos são direcionados para a saída mais

IC/FUPAM 2008-2009

147

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional próxima, dependendo da posição da saída da escada, sem divisão entre as duas portas existentes. Simulação S03 Média 10:22,5

Simulação S04 12:44,5

Quando se compara esta simulação

com

S03,

que

apresenta o mesmo layout, mas com escadas de dimensões diferentes – na S03 passam três pessoas simultaneamente nas escadas – vê-se que a diminuição na largura resulta em quase 2min30 a mais no tempo final. Isso significa que o dimensionamento da S04 pode ser insuficiente, pois, apesar de não apresentar um tempo relativamente alto, com uma largura um módulo maior a população consegue deixar o edifício mais rapidamente. Simulação S02 Média 13:15,5

Simulação S04 12:44,5

Comparando-se

com

S02, vê-se uma diminuição de

quase 30 segundos com esta nova distribuição das escadas. Apesar de parecer repetitivo, o motivo principal disso é a distância mais uniforme de todos os pontos dos pavimentos até as saídas, levando os ocupantes a percorrerem mais ou menos as mesmas distâncias e chegar mais rápido nas escadas. Como agora passam duas pessoas simultaneamente nas escadas, apesar dos congestionamentos e aglomerações que a chegada de muitos ocupantes na escada pode causar, por estar mais perto, os primeiros ocupantes chegam bem mais rápidos às escadas e, por conseqüência, também as deixam bem mais rápido, agilizando o processo de abandono.

Exemplo 2: o Simulação S05: Nesta simulação, cada uma das duas escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 2,10m, o que corresponde a três unidades de passagem, sendo representada por três nós (nodes). Já a que percorre os pavimentos subterrâneos possui 1,20m de largura, duas unidades de Simulação S 05 1 42: 04,3 2 41: 40,7 41: 29,2 3 4 41: 01,2 5 45: 41,3 42:23,3 Média IC/FUPAM 2008-2009

passagem, sendo representada por dois nós (nodes). Ou seja, nas escadas dos tipos é possível a passagem de três pessoas por vez, enquanto nos pavimentos subterrâneos passam duas pessoas. Com as simulações, verificou-se que as 2640 148

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional pessoas presentes no edifício – 60 nos subsolos e 2580 no restante do edifício – seguindo os parâmetros descritos acima, levam cerca de 42min23,3s para deixar o edifício utilizando as duas portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as deformações existentes – da S05 do Caso 1. Neste

caso,

todas

escadas sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó; desta forma, provavelmente haverá

diferença

entre

simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Como pode ser visto na imagem ao lado, a deformação no mapa dos pavimentos-tipo é bem grande,

levando

muito

mais

pessoas para a escada superior do que para a inferior. Essa pode ser uma das causas do elevado tempo final de abandono – mais de 40 minutos – mas essa conclusão só será possível ao se analisar todas as simulações referentes a este exemplo 2. Apesar disso, como todas as escadas sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó – provavelmente haverá diferença entre a simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Analisando a simulação, vê-se a comum

formação

gargalos

entrada da escada dos pavimentos-tipo

IC/FUPAM 2008-2009

149

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional devido à superlotação da mesma – entretanto, neste caso, como descrito acima, isso só acontece na escada superior, pois pouquíssimos ocupantes dirigem-se para a escada inferior. No térreo, tem-se um fluxo constante,

com

formação

gargalos na saída superior. Isso porque

todos

vindos

ocupantes

subsolo

são

direcionados para ela assim como a maioria dos ocupantes dos pavimentos-tipo – tudo por causa dos mapas de potencial, como já explicado. O padrão de esvaziamento do prédio foi o mesmo verificado até agora em quase todas as simulações realizadas: de baixo para cima, com grandes aglomerações nos andares centrais e aglomerações um pouco menores nos últimos andares. A entrada de ocupantes na escada de baixo mantém-se apenas nos dois primeiros minutos, com a saída desses ocupantes em menos de 10 minutos – isso significa que os demais 30 minutos de evacuação ocorrem apenas na outra escada. o Simulação S06: Nesta simulação, cada uma das escadas que percorrem os pavimentos-tipo possui largura de 1,20m, o que corresponde a de duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes). A que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, também

correspondendo

duas

unidades

passagem

sendo

representada por dois nós (nodes). Ou seja, em todas as escadas será possível a passagem de duas pessoas por vez. Simulação S 06 1 19: 49,1 2 19: 45,4 19: 50,9 3 4 19: 58,0 19: 57,3 5 19:52,1 Média

IC/FUPAM 2008-2009

Com as simulações, verificou-se que as 2586 pessoas presentes no edifício – 6 nos subsolos e 2580 no restante do edifício – seguindo os parâmetros descritos acima,

levam

cerca

19min52,1s para deixar o edifício utilizando as duas

150

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as deformações existentes – da S06 do Caso 1. Ou seja, há uma deformação – menor que o da S05, mas ainda assim bem significativa – fazendo com que a maioria dos ocupantes dirija-se para a escada superior. Como todas as escadas deste caso sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó

–

provavelmente

diferenças

entre

haverá simulação

analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1, especialmente com relação ao tempo. Analisando a simulação, não se vê nada de novo. Mesmo abandono rápido nos pavimentos subterrâneos, mesmo padrão de abandono no edifício (de baixo para

cima,

com

aglomerações térreo,

nos

fluxo

grandes tipos).

também

controlado

No é pelo

congestionamento nas escadas, com a formação de aglomerações rápidas nas saídas, mais devido à velocidade dos ocupantes do que por excesso de pessoas tentando sair ao mesmo tempo. Como descrito, a deformação no mapa de potencial leva a um uso bem reduzido da escada inferior – sendo que o fluxo através dela se encerra bem no início da evacuação. Analisando o Footfall Map do pavimento de saída, percebe-se o caminho direcionado pelo mapa de potencial – os ocupantes dos pavimentos subterrâneos dirigem todos para a saída superior. Além disso, percebe-se um uso muito maior da rota superior pelas cores de densidade (quanto mais quente a cor, maior o fluxo de pessoas que passou por aquele nó). IC/FUPAM 2008-2009

151

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Comparando-se com a S05, percebe-se que a deformação no mapa de potencial da S05

inviabilizou

execução

a uma

simulação correta, pois o tempo desta é mais de duas vezes maior do que o da S06, que apresenta escadas com capacidade menor – na S05 passam três pessoas por vez Simulação S05 M édia 42:23,3

enquanto na S06 passam apenas

Simulação S06 19:52,1

duas. Esse tipo de problema

impede que sejam realizadas análises e comparações corretas, uma vez que não correspondem a situações que possam acontecer – a menos que se considere que houve algum tipo de problema ou obstrução que impediu o uso da outra escada, obrigado toda a população a utilizar uma única rota para deixar a edificação. o Simulação S07: Simulação S 07 1 20: 05,9 2 19: 53,1 3 20: 00,4 4 20: 00,4 20: 08,1 5 20:01,6 Média

Nesta

simulação

características

S05,

–

que

segue

diferindo

apenas

posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população

levou

cerca

20min01,6s

para

abandonar a edificação (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as possíveis deformações existentes – da S07 do Caso 1. Neste caso, todas as escadas sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó; desta forma, provavelmente haverá diferença entre a simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Simulação S05 Média 42:23,3

Simulação S07 20:01,6

Apesar de seguirem um mesmo padrão de dimensões, a

S05 e a S07 foram geradas a partir de arquivos diferentes. Sendo assim, não IC/FUPAM 2008-2009

152

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional se encontra na S07 uma deformação idêntica no mapa de potencial – apesar de ainda haver deformações, estas são bem menores e bem menos críticas. Isso já fica claro ao se comparar os tempos finais das duas – que agora caiu pela metade. Sem

deformações

muito significativas e com uma escada que permite a passagem de três pessoas simultaneamente, todos os ocupantes

conseguem

entrar na escada pouco mais de um minuto após o alarme. No caso de incêndio real, isso configuraria uma situação muito positiva, desde que o edifício – em especial as escadas – tenha sido projetado de acordo com as normas vigentes, pois significa que a população já está em segurança, protegida do fogo e dos gases tóxicos. Por causa dessa facilidade de passagem nas escadas, a população acaba chegando muito rápido ao pavimento de saída, em grandes volumes, o que acarreta na formação de aglomerações nas saídas – nada muito preocupante, mas mesmo assim o ideal seria se não se formasse nenhum gargalo. Essas aglomerações

também

são

provocadas pelo direcionamento de toda a população do subsolo para a mesma saída – a da direita – como se vê no Footfall Map do pavimento. o Simulação S08: Nesta simulação – que segue as características da S06, diferindo apenas no posicionamento das caixas de escada – verificou-se que, com essa nova distribuição dos elementos, a população levou cerca de IC/FUPAM 2008-2009

153

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Simulação S 08 1 18: 01,6 2 18: 07,0 3 18: 09,8 4 18: 03,9 18: 06,4 5 18:05,7 Média

18min05,7s

para

abandonar

edificação

(lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve

alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – inclusive as possíveis deformações existentes – da S08 do Caso 1. Neste caso, todas as escadas sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó; desta forma, provavelmente haverá diferença entre a simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Assim como na S06, a deformação no mapa de potencial é mínima e no lado direito – o que indica que um número maior de ocupantes vai se dirigir para a escada da esquerda, mas não a ponto

influenciar

toda

evacuação. Como as escadas são um pouco mais limitadas – passa uma pessoa a menos que no caso anterior (S07) – demora mais tempo até que todos os ocupantes entrem nas Tem-se

típico

escadas.

padrão

abandono observado até agora, com aglomerações nas entradas das escadas, esvaziando do edifício de baixo para cima e fluxo constante no térreo,

controlado

pelo

congestionamento no interior das escadas.

IC/FUPAM 2008-2009

154

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Pelo Footfall Map, observase que o lado esquerdo apresentou um fluxo de densidade bem maior (cores

mais

quentes,

tons

vermelho) conforme esperado pela deformação no mapa de potencial. Como foi colocada uma terceira saída centralizada entre as outras duas já existentes, toda a população do subsolo foi direcionada para ela, diminuindo as aglomerações nas outras portas. Simulação S07 Média 20:01,6

Simulação S08 18:05,7

Comparando-se

com

S07, que possui o mesmo layout,

mas com escadas de dimensões diferentes, vê-se que os dois tempos são bem parecidos. Entretanto, a S08 – cujas escadas possuem menor capacidade de passagem – apresenta tempo final 2 minutos menor. Isso pode ser explicado talvez pela existência de aglomerações nas saídas da S07, que atrasam a saída de alguns ocupantes – como já dito, a capacidade de passagem nas escadas dessa simulação faz com que o volume de pessoas que chegam ao térreo seja muito alto e constante. Simulação S06 Média 19:52,1

Simulação S08 18:05,7

Quando a comparação é feita

com

S06,

têm-se

novamente tempos bem parecidos, mas a S08 continua sendo mais eficiente. Isso porque – apesar de repetitivo – o layout permite uma distribuição mais regular do “raio de influência” – os nós próximos direcionados para cada escada, de acordo com o mapa de potencial – levando os ocupantes para as escadas mais rapidamente, sendo que todos percorrem mais ou menos as mesmas distâncias. Como as escadas só permitem a passagem de duas pessoas por vez, o volume de pessoas chegando ao pavimento de saída não é muito alto, evitando a formação de aglomerações que possam atrasar ainda mais os ocupantes nas portas de saída.

IC/FUPAM 2008-2009

155

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Exemplo 3: o Simulação S09: Nesta simulação, a escada – única – que percorre os pavimentos-tipo possui uma largura de 1,20m, o que corresponde a duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes). A que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, também correspondendo a duas unidades de passagem e sendo representada por dois nós (nodes). Ou seja, em ambas será possível a passagem de duas pessoas por vez. Simulação S 09 1 04: 25,8 04: 24,6 2 3 04: 21,1 4 04: 26,4 5 04: 26,3 04:24,8 Média

Com as simulações, verificou-se que as 286 pessoas presentes no edifício – 20 nos subsolos e 266 no restante do edifício – seguindo as características descritas acima, levam cerca de 04min24,8s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – sem deformações – da S09 do Caso 1. Como todas as escadas deste caso sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó – provavelmente haverá diferenças entre a simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Analisando

simulação, percebe-se que o comportamento ocupantes

dos

não

sofre

alterações com relação a S09

Caso

Sem

deformações no mapa de potencial e com uma população por pavimento relativamente baixa, os ocupantes dirigem-se organizadamente para a escada, conseguindo entrar na mesma quase que imediatamente – a capacidade de passagem de duas pessoas por vez garante isso.

IC/FUPAM 2008-2009

156

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O que se vê de diferente é que, devido a já citada capacidade maior de passagem na escada, os ocupantes chegam muito mais rápido ao térreo e começam a se aglomerar na porta de saída – que foi elaborada com apenas 1,0m de largura – sendo esta a causa principal do tempo final de mais de 4 minutos. Um agravante é o fato de todos os ocupantes vindos dos pavimentos-tipo serem direcionados para uma mesma saída – a da esquerda – tornando a situação ainda mais crítica. Pela porta da direita, passam apenas os ocupantes vindos dos pavimentos subterrâneos. Uma nova simulação foi realizada, desta vez aumentando-se a largura das portas para 2,0m para observar o que acontece. Vê-se que, com esta alteração, quase não há formação de aglomerações na porta da esquerda – têm-se apenas os gargalos rápidos formados pelo próprio tempo necessário aos ocupantes para realmente passarem pela porta, conforme já colocado anteriormente – e um tempo final 20 segundos menor. Portanto, é possível concluir que a largura das saídas deve ser compatível com a largura das escadas para não prejudicar o abandono da população. o Simulação S10: Nesta simulação, a escada – única – que percorre os pavimentos-tipo possui uma largura de 1,20m, o que corresponde a duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes). A que percorre os pavimentos subterrâneos também possui 1,20m de largura, também Simulação S 10 1 05: 23,8 05: 26,6 2 3 05: 26,2 4 05: 25,8 5 05: 28,9 05:26,3 Média IC/FUPAM 2008-2009

correspondendo a duas unidades de passagem e sendo representada por dois nós (nodes). Ou seja, em ambas será possível a passagem de duas pessoas por vez. Com as simulações, verificou-se que as 338

157

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional pessoas presentes no edifício – 2 nos subsolos e 336 no restante do edifício – seguindo os parâmetros descritos acima, levam cerca de 05min26,3s para deixar o edifício utilizando as duas portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). Como o layout não foi modificado, não houve alterações no mapa de potencial dos andares, mantendo-se os mesmos desenhos – sem deformações – da S10 do Caso 1. Como todas as escadas deste caso sofreram alterações – todas tiveram um aumento de um nó – provavelmente haverá diferenças entre a simulação analisada para este caso e a que foi analisada no Caso 1. Já foi descrito na Análise de Resultados que neste Exemplo 3 ambas as normas (COE e IT) resultaram em larguras de escada iguais, variando apenas na estimativa de população. Por isso, nada mais lógico do que um comportamento parecido com a simulação anterior, S09, e com a S10 do Caso 1. Como a população é maior, nos pavimentos-tipo há formação de gargalos rápidos

quando

ocupantes tentam entrar na escada – não pela escada ter atingido sua capacidade total, mas pela velocidade de deslocamento dos ocupantes. Assim modelo

como anterior,

no a

capacidade maior da escada faz com que os ocupantes cheguem muito mais rápido ao pavimento de saída e comecem a se aglomerar próximo à saída da esquerda – para a qual todos são direcionados segundo o mapa de potencial.

IC/FUPAM 2008-2009

158

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

Média

Simulação S09 04:24,8

Simulação S10 05:26,3

Como a população agora é maior – são cerca de 60

pessoas a mais – os gargalos deste caso são mais críticos e demoram mais para se dissolver. Quando se compara o tempo final das duas simulações, vêse que a diferença entre elas é de um minuto, causado pela demora dessas 60 pessoas na aglomeração formada na porta. Quando se aumentou a largura da porta para 2,0m, a redução no tempo foi de 45 segundos, sendo que não foi verificada formação de nenhum gargalo significativo. o Simulação S13: Nesta simulação, optou-se por duplicar o número de escadas necessário para os pavimentos-tipo obtido com os cálculos segundo o COE. Assim, colocou-se duas caixas de escadas de 1,20m de largura, o que corresponde a duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes) cada. O layout dos pavimentos subterrâneos foi mantido. Ou seja, para o programa, continua sendo possível a passagem duas pessoas por vez nestas escadas. Simulação S 13 1 02: 45,9 02: 46,3 2 02: 47,4 3 4 02: 50,3 02: 47,4 5 02:47,5 Média

Com as simulações, verificou-se que as 286 pessoas presentes no edifício – 20 nos subsolos e 266 no

restante

edifício

–

seguindo

características descritas acima, levam cerca de 02min47,5s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). O mapa de potencial continua o mesmo da S13 do

Caso

deformações.

1, Com

sem a

existência de duas escadas agora,

população

dos

pavimentos-tipo se dividem entre elas e, conseqüentemente, – também por causa do mapa de potencial – entre as duas saídas do térreo. A capacidade

IC/FUPAM 2008-2009

159

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional de passagem nas escadas continua maior – passam duas pessoas por vez – levando

ocupantes

chegarem ao pavimento de saída mais rapidamente. Entretanto, a divisão da população entre as duas portas já provoca uma diminuição considerável nas aglomerações e, por conseqüência, no tempo final – isso com as portas com 1,0m de largura. Testando-se portas com 2,0m, obtêm-se 10 segundos a menos no tempo final, sem formação de nenhum tipo de gargalo. Simulação S09 Média 04:24,8

Simulação S13 02:47,5

Comparando-se

com

S09 – que possui os mesmos

padrões de dimensões, mas apenas uma escada – observa-se uma redução quase que pela metade do tempo final pela divisão da população entre as duas saídas. Se o mapa de potencial tivesse sido manipulado no primeiro modelo (S09), talvez os resultados obtidos tivessem sido bem parecidos. o Simulação S14: Nesta simulação, optou-se por duplicar o número de escadas necessário para os pavimentos-tipo obtido com os cálculos segundo a IT. Assim, colocaram-se duas caixas de escadas de 1,20m de largura, o que corresponde a duas unidades de passagem, sendo representada por dois nós (nodes) cada. O layout dos pavimentos subterrâneos foi mantido. Ou seja, para o programa, continua sendo possível a passagem duas pessoas por vez nestas escadas. Simulação S 14 1 03: 04,3 03: 03,1 2 03: 04,4 3 4 03: 02,1 03: 03,1 5 03:03,4 Média

Com as simulações, verificou-se que as 338 pessoas presentes no edifício – 2 nos subsolos e 336 no restante do edifício – seguindo os parâmetros descritos acima,

levam

cerca

03min03,4s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima).

IC/FUPAM 2008-2009

160

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional O mapa de potencial continua o mesmo da S14 do

Caso

sem

deformações, levando a um comportamento

parecido

com a simulação anterior (S13) – até porque os cálculos do Exemplo 3 resultaram em valores idênticos, variando apenas na estimativa de população. Como foram colocadas duas escadas agora, os ocupantes dos pavimentostipo são divididos entre elas, sem formação de aglomerações na entrada das escadas, sem congestionamentos no interior das mesmas. Essa

divisão

população também acontece no térreo, entre as duas portas – de acordo com o mapa de potencial. Como a capacidade de passagem da escada é maior neste Caso 2, os ocupantes chegam mais rápidos ao térreo e começam a se aglomerar nas saídas – que só possuem 1,0m e só permitem a passagem de duas pessoas por vez. Esse congestionamento nas saídas, apesar de ser visivelmente menor que na S10, interfere diretamente no tempo final de abandono. Simulação S10 Média 05:26,3

Simulação S14 03:03,4

Comparando-se

com

S10 – que possui os mesmos

padrões de dimensões, mas apenas uma escada – vê-se que, assim como ocorre entre a S09 e a S13, a redução de tempo é quase que pela metade com a introdução da segunda escada, cuja principal conseqüência é a divisão da população entre as duas portas do térreo, pois não há congestionamento no interior das escadas. Testando-se, numa nova simulação, portas com 2,0m, obtêm-se apenas 2 segundos a menos no tempo final, sem formação de nenhum tipo de gargalo, mostrando que o grande diferencial é realmente a divisão da população entre as duas saídas existentes.

IC/FUPAM 2008-2009

161

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional o Simulação S15: Nesta simulação, optou-se por aumentar a largura da escada em um módulo, segundo os padrões do COE, para estabelecer mais um ponto de comparação entre as duas normas com relação ao dimensionamento das rotas de fuga. Assim, colocou-se uma caixa de escadas de 1,80m de largura, o que corresponde a três unidades de passagem, sendo representada por três nós (nodes). O layout dos pavimentos subterrâneos foi novamente mantido. Ou seja, para o programa, agora nas escadas dos tipos é possível a passagem de três pessoas por vez, enquanto nos pavimentos subterrâneos continuam a passar duas. Com as simulações, verificou-se que as 286

Simulação S 15 1 04: 30,9 04: 29,4 2 3 04: 28,8 04: 36,3 4 5 04: 23,9 Média 04:29,9

pessoas presentes no edifício – 20 nos subsolos e 266 no restante do edifício – seguindo os parâmetros

descritos

acima,

levam

cerca

04min29,9s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). O mapa de potencial continua o mesmo da S15 do Caso 1, sem deformações. Com o aumento da capacidade da escada dos pavimentos-tipo, não há congestionamentos nem formação de gargalos nas escadas. Por outro lado,

novamente

população

chega

a muito

rapidamente ao pavimento de

saída

todos

ocupantes são direcionados para a mesmo porta devido ao mapa de potencial. Isso leva a formação de um grande gargalo, como pode ser visto na figura, especialmente porque a porta possui apenas 1,0m de largura. Depois que todos os ocupantes chegam ao térreo, ainda levam um minuto até conseguirem sair por causa dessa aglomeração. Testando, numa nova simulação, uma largura de 2,0m na porta da esquerda – a utilizada por toda a população vinda dos pavimentos-tipo – temIC/FUPAM 2008-2009

162

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional se um tempo final quase 40 segundos menor. Isso já significa 40 segundos a menos de exposição a gases tóxicos. Simulação S09 Média 04:24,8

Simulação S15 04:29,9

Comparando-se

com

S09 – que possui uma escada

um módulo de passagem menor – observa-se um tempo final quase equivalente, mostrando mais uma vez que a grande questão deste layout é a largura das saídas e o gargalo que ela gera – além, é claro, da não divisão da população para a outra saída também. Esta última conclusão pode ser validada pela comparação com a S13, que apresenta como tempo final um valor correspondente a quase que metade da S15. o Simulação S16: Nesta simulação, optou-se por aumentar a largura da escada em um módulo, segundo os padrões da IT, para estabelecer mais um ponto de comparação entre as duas normas com relação ao dimensionamento das rotas de fuga. Assim, colocou-se uma caixa de escadas de 1,65m de largura, o que corresponde a três unidades de passagem, sendo representada por três nós (nodes). O layout dos pavimentos subterrâneos foi novamente mantido. Ou seja, para o programa, agora nas escadas dos tipos é possível a passagem de três pessoas por vez, enquanto nos pavimentos subterrâneos continuam a passar duas. Simulação S 16 1 05: 33,9 05: 30,1 2 3 05: 31,4 05: 37,1 4 5 05: 25,2 Média 05:31,5

Com as simulações, verificou-se que as 338 pessoas presentes no edifício – 2 nos subsolos e 336 no restante do edifício – seguindo os parâmetros

descritos

acima,

levam

cerca

05min31,5s para deixar o edifício utilizando as duas

portas existentes (lembrando que este valor é uma média das cinco simulações realizadas, cujos tempos estão na tabela acima). O mapa de potencial continua o mesmo da S16 do Caso 1, sem deformações, levando a um comportamento parecido com as simulações anteriores (S09, S10 e S15) – até porque os cálculos do Exemplo 3 resultaram em valores idênticos, variando apenas na estimativa de população – nesta S16, são cerca de 60 pessoas a mais nos pavimentos-tipos. Com o IC/FUPAM 2008-2009

163

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional aumento da capacidade da escada dos tipos, não há congestionamentos nem formação

gargalos

nas

escadas. Entretanto, conseqüência

há

uma

negativa

desse

fato: os ocupantes chegam muito rapidamente ao pavimento de saída e são todos direcionados para a porta da esquerda devido ao mapa de potencial. Isso leva a formação de um grande gargalo, pois a porta possui apenas 1,0m de largura. No último minuto da simulação, os últimos ocupantes já estão no térreo, impedidos de deixar o prédio imediatamente devido

aglomeração

porta. Simulando

novo

modelo, com uma porta de 2,0m de largura, tem-se uma redução de quase um minuto no tempo final – o minuto que os ocupantes ficam aglomerados – e o congestionamento na saída é quase nulo – apenas a demora decorrente da velocidade de deslocamento dos ocupantes. Simulação S10 Média 05:26,3

Simulação S16 05:31,5

Assim como nos modelos baseados no COE, comparando-

se com a S10 – que possui uma escada um módulo de passagem menor – observa-se um tempo final quase equivalente (são apenas 5 segundos de diferença), mostrando que o “problema” principal deste layout é a largura das saídas e o gargalo que ela gera – além, é claro, da não divisão da população para a outra saída também, como se pode observar quando se compara a S10 com a S14 (o tempo da primeira é praticamente o dobro da segunda). Caso 2 - Conclusões Conclusão sobre o Exemplo 1: Simulação Simulação Simulação Simulação

S01 S02 S03 S04

IC/FUPAM 2008-2009

13:19,7 13:15,5 10:22,5 12:44,5

Comparando-se os quatro casos (S01, S02, S03 e S04) observa-se uma “divisão” na eficiência: na primeira parte (o primeiro layout), o 164

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional caso baseado na IT é um pouco mais rápido; na segunda, o caso do COE é o mais rápido. Como já colocado algumas vezes, este trabalho adotou a premissa de que todas as escadas inseridas em qualquer um dos layouts desenhados teriam como largura o valor total encontrado com os cálculos, sem divisões entre os “módulos” mínimos de 1,20m – apesar disso não ser exigência de nenhuma das duas normas. Isso por uma questão de comparação já que, caso o contrário, todos os desenhos seriam iguais, variam apenas – em alguns casos – a população estimada para cada pavimento. Sendo assim, todos os layouts obtidos para as medidas da IT serviriam também como exemplo de uma situação real baseada no COE, permitindo um segundo parâmetro de comparação. Apesar de baseados em normas diferentes, neste Exemplo 1, todos os layouts acabaram com escadas idênticas – com duas unidades de passagem cada – apesar da escada do modelo do COE possuir 0,30m a mais. Sendo assim, parece aleatório falar que uma norma foi mais eficiente que a outra usando o tempo final de abandono como parâmetro. Mais uma vez, cabe aqui descrever as vantagens e desvantagens de cada layout e explicar porque o módulo a mais do COE não resultou em diferenças. Primeiramente, tais diferenças de tempos resultam diretamente do posicionamento das escadas nos pavimentos-tipo. Nos dois primeiros, as escadas estão dispostas no centro das laterais, o que gera distâncias irregulares – alguns ocupantes percorrem o dobro da distância de outros, demorando mais tempo e, conseqüentemente, “atrasando” o final da evacuação.

Nos

outros

dois

modelos,

escadas

estão

opostas

diagonalmente, o que cria distâncias mais regulares até a escada, acelerando o processo de abandono. Quanto à diferença de largura, os critérios do COE estabelecem módulos de 0,30m para determinar a largura das escadas. Entretanto, o módulo de passagem considerado por esta norma é de 0,60m – ou seja, uma pessoa ocupa um espaço de 0,60m quando está se deslocando. Sendo assim, quando o resultado é um valor múltiplo de 0,30, mas não múltiplo de 0,60, tem-se apenas uma escada mais “confortável” para os ocupantes, pois se tratando de capacidade de passagem, não existe diferença prática. IC/FUPAM 2008-2009

165

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional Conclusão sobre o Exemplo 2: Simulação Simulação Simulação Simulação

S05 S06 S07 S08

42:23,3 19:52,1 20:01,6 18:05,7

Comparando-se

quatro

casos

apresentados (S05, S06, S07 e S08) observa-se aqui maior eficiência nos dois modelos baseados

nos valores obtidos com a IT nº11. Entretanto, apenas de mais conclusões, deve-se colocar que os modelos baseados no COE possuem mais deformações nos mapas de potencial do que os baseados na IT – especialmente o modelo da S05, que mal pode ser utilizado para comparações – o que influencia bastante no comportamento dos ocupantes e, por conseqüência, no tempo final de abandono. Até agora, não se pode ver nenhum dimensionamento ineficiente por insuficiência. Nos casos observados aqui, parece ser exatamente o contrário. As escadas dos modelos do COE permitem a passagem de três pessoas por vez – uma a mais que no modelo da IT – o que dinamiza e agiliza a chegada dos ocupantes no pavimento de saída. Porém, se este não estiver corretamente dimensionado para absorver e permitir o abandono de todo este volume de pessoas, o que ocorre é o observado nas simulações: começam a se formar grandes aglomerações nas portas, que atrasam ainda mais a saída dos ocupantes. Com relação aos layouts, ocorre o mesmo que no exemplo anterior: layouts que privilegiem uma distribuição regular dos espaços – praticamente todos os pontos do pavimento possuem a mesma distância com relação à saída – tendem a ser mais eficientes (mais rápidos) porque a população consegue chegar mais rápido ao local de segurança – seja uma escada, seja a saída para o exterior do edifício. Conclusão sobre o Exemplo 3: Simulação Simulação Simulação Simulação Simulação Simulação

S09 S10 S13 S14 S15 S16

04:24,8 05:26,3 02:47,5 03:03,4 04:29,9 05:31,5

Comparando-se os seis casos (S09, S10, S13, S14, S15 e S16), observa-se uma maior eficiência e agilidade na evacuação nos dois exemplos que possuem duas escadas, a S13 (baseado no COE) e a S14 (baseada na IT).

Apesar de ambas as normas terem exigido apenas uma, percebe-se que a inserção da segunda caixa torna a evacuação mais dinâmica e garante maior IC/FUPAM 2008-2009

166

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional segurança

aos

ocupantes

–

considerando-se

escadas

projetadas

corretamente, protegidas contra o fogo e gases tóxicos, e que levarão ao pavimento de saída para que a população possa abandonar a edificação o quanto antes. As simulações “oficiais” (S09 e S10) – com os valores realmente encontrados no cálculo – já apresentam layout suficiente para garantir a segurança dos ocupantes e o abandono rápido. Os valores finais destes casos são aceitáveis – como, conforme descrito anteriormente, a população não se divide entre as duas portas existentes, os tempos acabam sendo um pouco mais altos do que seriam num caso real, mas ainda assim não são muito elevados. Quando a capacidade de passagem da escada foi aumentada (S15 e S16), observou-se um resultado “pior”, pois a população chegou ainda mais rápido ao pavimento de saída, que não estava completamente adaptado para absorver todo este contingente – tanto por apresentar saídas de largura reduzida como por não haver novamente divisão da população entre as duas portas. Portanto, mais uma vez conclui-se que tão importante quanto dimensionar corretamente as escadas para permitir que os ocupantes deixem os pavimentos nos quais se encontram é o correto dimensionamento das saídas do edifício, uma vez que precisam permitir o abandono imediato dos ocupantes, sem formação de aglomerações. Como última questão, é importante colocar que, por mais que tenha ficado claro que uma escada única já é suficiente para edificações como esta, a segunda escada é de grande importância para a segurança da população. Não só por permitir um abandono mais rápido – nestes casos, a redução dos tempos finais foi por volta de 50% – mas também porque, existindo apenas uma escada por pavimento, se acontece alguma coisa que impeça seu uso – uma obstrução na entrada ou uma contaminação do interior – os ocupantes podem estar condenados, simplesmente porque não há outra rota de fuga. Por mais trágico que possa parecer, se o edifício contar apenas com uma escada, a população teria que aguardar a equipe de resgate para conseguir – se possível – deixar o edifício por rotas alternativas.

IC/FUPAM 2008-2009

167

Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional

7. Conclusões Finais O objetivo deste trabalho era comparar os métodos de dimensionamento de rotas de fuga determinados pelo Código de Obras e Edificações do município de São Paulo (simulações ímpares) com os da Instrução Técnica nº11 (simulações pares), utilizando para isso as simulações com o software buildingEXODUS. Além disso, também comparar as diferentes interpretações permitidas pelo programa para a construção do modelo (para isso, criaram-se dois Casos de modelos para análises). A tabela abaixo mostra todas as médias de tempos finais obtidas nas 28 simulações realizadas ao longo deste trabalho.

S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação S imulação

S01 S02 S03 S04 S05 S06 S07 S08 S09 S10 S13 S14 S15 S16

Caso 1 13:12,9 16:46,9 10:23,0 18:19,9 24:21,6 31:07,9 18:41,3 50:06,6 04:25,3 05:30,2 02:46,5 02:58,1 04:24,5 05:26,4

Caso 2 13:19,7 13:15,5 10:22,5 12:44,5 42:23,3 19:52,1 20:01,6 18:05,7 04:24,8 05:26,3 02:47,5 03:03,4 04:29,9 05:31,5

Comparando-se todas as simulações realizadas, nos dois Casos elaborados, percebem-se diferenças não apenas entre os diferentes dimensionamentos, mas também entre as diferentes interpretações do software. Não se pode deixar de falar que, por mais pesquisas que se realizem, por mais que os dados do software sejam de fontes extremamente confiáveis, resultado de muitos estudos, as simulações geradas pelo programa podem apresentar erros – como aconteceu em vários exemplos realizados neste trabalho. Além disso, não correspondem totalmente à realidade (são apenas simulações, não correspondem 100% ao que aconteceria numa situação verídica) uma vez que não contam com possíveis imprevistos e não consideram, por exemplo, a fadiga dos ocupantes – a velocidade de todas as IC/FUPAM 2008-2009

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional pessoas se mantêm constantes ao longo de todo o processo, só sofrendo alterações de acordo com as configurações dos nós (Seat e Boundary Nodes, por exemplo). Com relação aos critérios de dimensionamento das duas normas, a comparação entre eles depende do método de interpretação adotado. Seguindo os parâmetros deste trabalho de adotar os valores calculados em todas as escadas e utilizando-se da interpretação do software do Caso 1 (de inserir as escadas de acordo com medidas e não com as unidades de passagem que elas representam) têm-se situações nas quais a IT aparece como sub-dimensionada para edificações de tal magnitude (altas, com grandes populações e grandes pavimentos). Todos os modelos baseados na IT no primeiro Caso apresentaram tempos finais de abandono maiores do que os modelos baseados no COE, alguns deles tempos muito mais elevados. Apesar de que numa situação real o comportamento dos ocupantes possa ser completamente diferente, pela análise das simulações – dos congestionamentos, das aglomerações que se formam, do motivo pelo qual eles acontecem – pode-se concluir que, nestes modelos, o problema é realmente a limitação na largura das escadas. A demora na evacuação dos edifícios é justamente porque a população tem dificuldade em acessar as escadas. Esta é uma das formas de ver a situação. Ela depende de uma interpretação baseada, como colocado acima, em valores fixos e não em unidades de passagem. Uma leitura cuidadosa das duas normas demonstra que a interpretação mais correta seria realmente a segunda, uma vez que a própria forma de dimensionamento baseia-se nos módulos de passagem, na largura que um ocupante ocupa enquanto se locomove. Embora os valores destes módulos sejam diferentes (no Código de Obras considera-se 0,60m e na Instrução Técnica, 0,55m), há um consenso de que a largura mínima admitida seja de 1,20m – ou seja, suficiente para a passagem de duas pessoas. As diferenças na interpretação devem-se ao programa considerar como módulo de passagem nas escadas uma largura de 0,76m. Lembrando que o programa foi desenvolvido por uma universidade britânica (University of Greenwich) e que se baseia em estudos internacionais, não surpreende essa diferença de modulação, até porque os critérios de dimensionamento de escadas no exterior nem sempre são a partir de unidades de passagem – em alguns países até se utilizam

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional códigos baseados em desempenho ao invés de códigos prescritivos, como os brasileiros. As diferentes interpretações também podem ser associadas com a discussão entre implementar os códigos baseados em desempenho no lugar dos prescritivos. Enquanto estes estabelecem regras para o dimensionamento – baseado em medidas pré-estabelecidas – os outros permitem inovações desde que se atinjam alguns objetivos – sendo que a eficiência precisa ser comprovada. Escolher entre montar os modelos para o programa por medidas absolutas ou por equivalência de unidades de passagem entra justamente nesse mérito. Entretanto, este trabalho não tem como objetivo discutir a validade de cada código – especialmente porque ambos possuem suas vantagens e desvantagens, sendo sua aplicação relativa à cultura e tradições de cada localidade. Com relação à segunda interpretação – na qual as escadas foram inseridas a partir das unidades de passagem que contêm e não da largura específica – percebese que os tempos finais de quase todos os exemplos são próximos. Tendo os modelos baseados no COE escadas maiores, essa proximidade equivale a dizer que os valores obtidos com a IT já são suficientes para permitir o abandono da população. Por outro lado, a afirmação acima só pode ser feita considerando-se o preceito básico utilizado neste trabalho: de que todas as escadas contassem com o valor total obtido com os cálculos. Nos casos brasileiros, como isso não é exigido por nenhuma das normas, o procedimento mais adotado é dividir o valor calculado entre várias escadas, todos com a largura mínima de 1,20m. Pensando que todos os cálculos baseados na Instrução Técnica nº 11 tiveram como resultado escadas de 1,20m, pode-se adotar os modelos de número par elaborados como modelos mais “realistas” também, ou seja, aqueles que correspondem ao que seria feito por arquitetos para edifícios reais. Já foi dito que se deveriam adotar os valores calculados em todas as escadas, uma vez que o objetivo é permitir a evacuação de todos os ocupantes. Pensando-se num edifício com duas escadas, por exemplo, no caso de algum problema obstruir uma delas, é importante que a restante tenha capacidade de permitir o abandono rápido de todos os ocupantes, sem congestionamentos. Se a largura é calculada para o total da população da edificação – por mais que seja um valor estimado – seria lógico considerar que uma escada com este valor permitiria o IC/FUPAM 2008-2009

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional abandono de todos os ocupantes. Porém, por outro lado, algumas edificações podem resultar em valores muito altos e, devido a suas dimensões, em números elevados de escadas, não sendo viável utilizar o valor em todas elas. Observando sob esta ótica, conclui-se que o procedimento adotado nos projetos brasileiros possui grande validade – os modelos elaborados mostraram sua eficiência. Mas, pensando na segurança da população antes de critérios econômicos, mesmo que as normas exijam apenas uma escada, deve-se projetar sempre um mínimo de duas – pensando na consideração feita no parágrafo anterior. Quanto aos modelos que resultaram em tempos finais muito diferentes nesse segundo Caso, como já colocado foi por problemas no mapa de potencial. O programa trabalha com posições (os nós) que apresentam potenciais diferentes. “The smaller the potential, the more attractive”. Se houver problemas com os potenciais, os ocupantes serão atraídos para um lado e não para o outro – que foi o que aconteceu em alguns modelos do Exemplo 2. Uma distribuição errônea dos potenciais ao longo do pavimento – gerada pelo próprio programa por motivos que não foram identificados – fez com que a divisão da população fosse prejudicada, levando para um dos lados volumes muito maiores. As únicas formas de corrigir seriam ou refazer todo o modelo (e esperar que as deformações não ocorram novamente, uma vez que as causas não foram identificadas) ou alterar manualmente o potencial de cada nó – o que seria um trabalho bem demorado. Optou-se por não corrigir os mapas exatamente para verificar a influência das deformações, para avaliar o quanto elas afetariam a simulação como um todo, como elas influenciariam o tempo final – principalmente pelo software não ser comercializado abertamente e não ser amplamente conhecido. Talvez para trabalhos futuros, essas análises sejam importantes, levando os usuários do programa a optar por corrigir os mapas de potencial ou não. Com relação às evacuações analisadas, em todas as simulações realizadas observou-se uma tendência ao esvaziamento inicial dos primeiros pavimentos, numa evacuação de baixo para cima. Concluiu-se que isso é porque os ocupantes destes pavimentos enfrentam menos “concorrência” para conseguir entrar nas escadas. Por exemplo, para o primeiro pavimento, não há ninguém entrando na escada no pavimento abaixo – considerando o térreo como pavimento de saída – e nenhum ocupante vai tentar subir. Num edifício de 15 pavimentos, os ocupantes do 15º IC/FUPAM 2008-2009

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional enfrentam o congestionamento gerado pela entrada dos ocupantes dos 14 pavimentos inferiores, sendo muito mais difícil para eles conseguirem uma chance de entrar na escada. Nos modelos criados para este trabalho, não se especificou o pavimento no qual o incêndio teve início, realizando evacuações totais e simultâneas em todos os andares. Por isso a existência de tanto congestionamento, pois todos os ocupantes tentam deixar o edifício ao mesmo tempo. Uma opção para amenizar os congestionamentos seria executar uma evacuação faseada. Considerando que os incêndios têm início em um pavimento específico, a prioridade seria evacuar a população do respectivo pavimento, dos cinco superiores e dos cinco inferiores – pensando em evitar as conseqüências de uma possível propagação vertical do incêndio. Para tanto, quando o alarme fosse acionado em um pavimento qualquer, o sistema de segurança do edifício não ativaria os alarmes de todos os pavimentos, apenas nos pavimentos subseqüentes especificados anteriormente (que não precisam necessariamente ser cinco). Retirar os ocupantes destes 11 pavimentos seria uma medida preventiva, uma vez que o fogo poderia se alastrar, assim como os gases tóxicos. Garantindo a segurança desta população, os ocupantes dos andares mais superiores poderiam ser retirados e, posteriormente, dos inferiores – apenas se fosse necessário, se a integridade da estrutura estivesse comprometida. Um dos agravantes das evacuações simultâneas é o pânico gerado em toda a população do edifício, mesmo em casos que não haja necessidade para tanto. Em muitos casos, não é preciso evacuar toda a edificação, uma vez que não se trata de incêndios generalizados. Quando o alarme é ativado em todo o edifício, o que pode acontecer é a saída de ocupantes localizados em pavimentos distantes do foco principal, nos quais não há risco de contaminação, enquanto os ocupantes dos andares realmente críticos não conseguem sair porque as escadas estão congestionadas. Tal método poderia ter sido adotado nas simulações realizadas neste trabalho – o software buildingEXODUS permite a programação de detalhes como a ativação do alarme em cada andar (e sem o alarme, os ocupantes não se dirigem para as saídas) – mas, por opção, escolheu-se realizar evacuações simultâneas para trabalhar com os modelos mais simples possíveis o que, de certa forma, corresponderia à pior das situações – todos os ocupantes tentando sair ao mesmo IC/FUPAM 2008-2009

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional tempo. Apesar deste trabalho se encerrar por aqui, trabalhos futuros poderiam aproveitar as mesmas propostas de exemplo realizando simulações com abandono faseado, para fins de análise e comparação. Apesar de tudo o que foi colocado anteriormente indicar que seria a melhor opção, para se instalar um sistema de abandono faseado é necessário muito estudo, adoção cuidadosa de medidas, treinamento e preparação da população. Em países como o Brasil, no qual a segurança contra incêndio ainda é um tema em crescimento, sem uma tradição realmente forte, tal método pode não apresentar total eficiência, uma vez que exige extremo cuidado na preparação e programação assim como pessoal treinado para garantir seu funcionamento.

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8. Bibliografia BERTO, Antonio Fernando. Medidas de proteção contra incêndios: aspectos

fundamentais

serem

considerados

projeto

arquitetônico dos edifícios, 1991, Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 1991. CORPO DE BOMBEIROS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Instrução Técnica nº 11/2004 – Saídas de Emergência. Estabelece os requisitos mínimos para dimensionamento de saídas de emergência e dá outras providências, 2004. GONÇALVES, Rafael Otoni. Segurança contra incêndio em edifícios de grande altura, 2004, Relatório científico final (Pesquisa de Iniciação Científica) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2004. OMINE, Eliza Miyuki. Comparação de métodos de dimensionamento de rotas de fuga em edifícios de grande altura, 2006, Relatório científico final (Pesquisa de Iniciação Científica) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2006. ONO, Rosaria. Circulação e Segurança - Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo comentado e criticado. São Paulo, Editora PINI, 1993. SÃO PAULO (Estado). Decreto Estadual nº 46.076/2001 de 31 de agosto de 2001. Regulamento de segurança contra incêndio nas edificações e áreas de risco para os fins da Lei nº684 de 30 de setembro de 1975 e estabelece outras providências, 2001. SÃO PAULO (Município). Lei Municipal nº 11.228 de 25 de junho de 1992. Estabelece o Código de Obras e Edificações e dá outras providências, 1992. TAVARES, Rodrigo M.; SILVA, Andreza Carla P.; DUARTE, Dayse. Códigos prescritivos x Códigos baseados no desempenho: Qual é a melhor opção para o contexto do Brasil? XXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção, Curitiba, PR, out. 2002.

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Avaliação do Dimensionamento de Saídas de Emergência e Tempo de Abandono de Edificações Utilizando Método de Simulação Computacional UNIVERSITY OF GREENWICH. buildingEXODUS – Manual of Procedures. Greenwich, Inglaterra, 2004. VALENTIN, Marcos Vargas. Saídas de Emergência em Edifícios Escolares. São Paulo, 2008, 362f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2008.

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9. Anexos Ao final de todas as simulações realizadas foi gerado um arquivo com informações detalhadas sobre a simulação (Output List). Como eles são muito extensos – alguns contam com mais de 100 páginas – optou-se por organizá-los no CD em anexo, para fins de consulta.

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