معرفی قابلیت های نرم افزار Pathfinder 

تخلیه اضطراری ساختمان ها، ادارات، اماکن تفریحی و تجاری در هنگام بروز بحران مانند زمین لرزه، آتش سوزی و ... جزو مواردی است که لازم است به دقت مورد توجه قرار گیرد.

در هنگام بروز بحران باید دستورالعمل هایی جهت تخلیه اضطراری افراد در نظر گرفته شده و نیز مسیر های مورد نظر جهت خروج مشخص شده باشند.

مهمترین نکته در زمان تخلیه و خروج اضطراری مردم از یک ساختمان، اماکن مذهبی ،فروشگاه زنجیره ای، هتل، استادیوم، ایستگاه مترو و یا سینما در نظر گرفتن این مطلب است که تخلیه و خروج مردم باید در کوتاهترین زمان ممکن و با بهترین روش انجام پذیرد تا کسی در حین خروج و یا به خاطر ازدحام، صدمه نبیند. در ادامه مواردی جهت محاسبات دستی و دینامیکی تخلیه و خروج اضطراری توسط گروه آپ گرین گرید ارائه گردیده است.

 نرم افزار Pathfinder که به منظور شبیه سازی خروج افراد تهیه شده است، یکی از ابزارهای مهم در حوزه طراحی اماکن سرپوشیده مانند اماکن مذهبی، هایپر مارکت ها، مجتمع های فرهنگی تفریحی، سالن های سینما و تئاتر، سالن های همایش، پایانه های اتوبوسرانی، ایستگاهها مترو و استادیوم های ورزشی و نیز تدوین دستورالعمل های خروج اضطراری و تخلیه افراد می باشد و به مهندسان این قابلیت را می‌دهد تا با صرف زمان کمتر نتایجی بدون خطا را به بهترین نحو نمایش دهند.

شکل. شبیه سازی مسیر خروج افراد توسط نرم افزار Pathfinder 

روش محاسبات دستی و دینامیکی تخلیه و خروج اضطراری

محاسبات دستی تخلیه و خروج اضطراری با استفاده از استاندارد SFPE انجام می‌شود. تمرکز این محاسبات غالبا بر نقطه های انتقباض جمعیتی ساختمان (معمولا درب های خروجی اصلی) و زمان مورد نیاز برای افراد حاضر در ساختمان برای رسیدن به این نقاط می‌باشد. با این حال بسیاری از مهندسان به منظور انجام محاسبات مطمئن تر از مدل های هوش مصنوعی از قبیل Stering استفاده می‌کنند که بر اساس تصمیم شخصی یک مسافر در محیط دینامیکی توسعه یافته است. شایان ذکر است به منظور شبیه سازی جمعیت و تخلیه اضطراری می توان از هر دو مدل مذکور در نرم افزار Pathfinder استفاده کرد.

با استفاده از این نرم افزار و پس از تهیه مدل سه بعدی مکان مورد نظر، ابتدا موقعیت قرار گیری افراد و پرسنل در قسمت از مدل مشخص می گردد. سپس با استفاده از مسیرهای تعریف شده، خروج افراد از موقعیت مورد نظر شبیه سازی می گردد.

شکل. بررسی روش های تخلیه افراد با نرم افزار Pathfinder 

در این حالت، مواردی از قبیل زمان متوسط خروج افراد از موقعیت فعلی، نحوه حرکت در حین خروج، نقاط بحرانی در زمان خارج شدن و میزان استفاده افراد از پله برقی و آسانسور بدست می آید. همچنین به کمک این شبیه سازی ها می توان وضعیت خروجی های اضطراری را بهبود داده و نیز برای شرایط بحرانی   برنامه ریزی نمود و آموزش های لازمه را به پرسنل ارائه کرد.

از قابلیت های دیگر این نرم افزار می توان به استفاده از خروجی نرم افزار PyroSim اشاره کرد. در این حالت با توجه به نتایج شبیه سازی حریق، می توان شرایط خروج اضطراری افراد را در حالت اضطراری بررسی کرد. همچنین تاثیر عواملی از قبیل، میزان میدان دید، حجم آلاینده ها و جهت حرکت گاز های ناشی از حریق فرضی را، بر نحوه خروج اضطراری افراد مشاهده نمود.

به طور خلاصه می توان مزایای استفاده از شبیه سازی را نسبت به محاسبات دستی به صورت زیر بیان کرد:

- با استفاده از نرم افزار Pathfinder می‌توان طراحی خود را در کمترین زمان مورد آزمایش قرار داد و طراحی صورت گرفته را بهینه تر کرد.

- استفاده از این نرم افزار از وقوع خطاهای محاسبات دستی که سبب بروز فجایع انسانی می‌شوند، جلوگیری می‌کند.

- نتایج دیداری از قبیل کانتورها و نمودارهای حاصل از شبیه سازی سبب می‌شود که طراحان درک بهتری به منظور اصلاح طراحی خود داشته باشند در حالیکه در محاسبات دستی این امکان وجود ندارد.

در ادامه  یک مثال ابتدا با استفاده از محاسبات دستی و سپس به کمک شبیه سازی حل می‌شود تا با مقایسه ی این دو روش قابلیت شبیه سازی به کمک نرم افزار Pathfinder به خوبی مشخص گردد.

صورت مسئله: زمان جابه جایی برای یک ساختمان 5 طبقه با شرایط زیر محاسبه شود.

در هر طبقه از این ساختمان 200 نفر حضور دارند و هر طبقه دارای دو راه پله پهن به عرض 1.12 متر می‌باشد. درب ورود و خروج از راه پله ها برابر 0.81 متر است. پله ها به نسبت خیز به گام برابر 7.11 طراحی شده اند. فاصله ی کف تا کف برابر 12 فوت و استراحتگاه بین طبقات برابر 1.22 متر در 2.44 متر می‌باشد. در هر دو طرف پله ها حفاظ پله تعبیه شده است.

حل:

با توجه به ‏شکل زیر فاصله ی استاندارد حفاظ پله ها و سطح موثر گذرگاه های ساختمان بدست آورده می‌شود و در ستون سطح موثر ‏جدول زیر نمایش داده شده است.

شکل. سطح موثر راه پله ها بر اساس استاندارد SPFE

جدول. خصوصیات المان های ساختمان

مقادیر جریان ویژه در ‏جدول زیر با توجه به استاندارد SPFE گزارش شده اند، همچنین مقادیر جریان نیز حالضرب سطح موثر در جریان ویژه می‌باشد.

از آنجا که ساختمان مذکور دارای دو راه پله است به منظور تخلیه‌ی ساختمان، ساکنان دو طبقه از ساختمان یعنی 400 نفر باید از هر راه پله عبور ‌کنند و با توجه به مقادیر جریان در هر المان موجود در مسیر خروج از ساختمان، درب های ورود و خروج از راه پله ها به عنوان نقاط حساس در طراحی شناخته می‌شوند از این رو به منظور محاسبه ی زمان خروج از مقادیر این سطر از ‏جدول 1-2 استفاده می‌شود.

این عدد به این معناست زمان لازم به منظور عبور 400 نفر از درب خروج از ساختمان 10 دقیقه می‌باشد.

حال به منظور محاسبه ی زمان کل برای خروج از ساختمان لازم است تا زمان لازم به منظور عبور افراد از راه پله محاسبه شود. از این رو فرض می‌شود که ابتدا افراد طبقه اول از ساختمان خارج شده و سپس افراد طبقه‌ی دوم از ساختمان خارج می‌شوند و از تداخل افراد طبقه‌ی اول و دوم در حل دستی صرف نظر می‌شود.

با توجه به نسبت خیز و گام پله ها وتر هر پله برابر با 13 اینچ می‌باشد و همچنین هر طبقه ارتفاع 12 فوت را داراست از این رو به منظور عبور از راه پله ها در هر طبقه لازم است تا 22.3 فوت یا 6.8 متر مسافت طی شود (وتر هر طبقه که باید طی شود). از طرفی با فرض عبور افراد از خط مرکز استراحتگاه لازم است تا در هر استراحتگاه مسافتی برابر 2.44 متر طی شود. در نتیجه کل مسافتی که در عبور از راه پله ها در هر طبقه باید طی شود برابر با 9.24 متر می‌باشد.

به منظور محاسبه ی سرعت عبور افراد از راه پله ها از آنجا که چگالی حضور افراد برابر  1.883 نفر در هر متر مربع می‌باشد از رابطه‌ی زیر ( بر اساس SPFE) استفاده می‌شود.

لازم به ذکر است از آنجا که سرعت عبور افراد از راه پله کمتر از سطح صاف است از این رو سرعت عبور از راه پله ها به عنوان سرعت مبنا انتخاب می‌شود.

V=k-akD

V : سرعت m/s

a: عدد ثابت 0.266

k: ضریب سرعت که با توجه به استاندارد SPFE برای پله ی طراحی شده برابر 1.08  می‌باشد.

D: تراکم جمعیت که در ساختمان مورد نظر برابر   1.88 نفر در هر متر مربع می‌باشد.

با استفاده از رابطه ی  ‏فوق سرعت افراد  برابر   0.54  m/s دست می‌آید و با توجه به مسافت 9.24 متری که افراد باید طی کنند زمان مورد نیاز برابر  با 0.29 دقیقه محاسبه می‌شود در نتیجه زمان لازم برای خروج افراد از ساختمان برابر 10.29 دقیقه می‌شود.

به منظور ساده سازی در حل این مسئله فرض شده است که افراد ساکن در طبقه ی دوم تا خروج افراد حاضر در طبقه ی اول در ورودی طبقه ی اول منتظر می مانند.

حال مسئله ی پیش رو با استفاده از نرم افزار Pathfinder شبیه سازی می‌شود.

شبیه سازی انجام شده بر اساس مثال حل شده می‌باشد که نمایی از مدلسازی ساده شده در ‏شکل زیر نشان داده شده است.

شکل. شبیه سازی انجام شده در نرم افزار Pathfinder

نمودار زمان خروج افراد ساختمان به تفکیک هر طبقه نیز در ‏شکل زیر نشان داده شده است.

شکل. نمودار زمان خروج افراد در هر طبقه

همان طور که از نمودار فوق مشخص است نتایج حاصل از نرم افزار Pathfinder  با حل دستی به کمک استاندارد SPFE مطابقت خوبی دارد.

پیوست فایل چند ویدیو از نتایج حاصل از این نرم افزار است که می‌تواند دید خوبی از ساختمان به منظور بررسی نقاط ضعف و قوت ساختمان در مواقع اضطراری به طراحان بدهد.

لازم به ذکر است در نرم افزار Pathfinder  علاوه بر مدل SPFE  از مدل  Stering نیز می‌توان به منظور محاسبات نزدیکتر به واقعیت‌ استفاده کرد زیرا مدل Stering دارای هوش مصنوعی بهتری در شرایط اضطراری است.

تهیه کننده : مهندس محمد دانشمندی

Mohammaddaneshmandi@yahoo.com

+989337649632