ISO/TR 16730-5:2013
(Main)Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of calculation methods — Part 5: Example of an Egress model
Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of calculation methods — Part 5: Example of an Egress model
ISO 16730‑1 describes what the contents of a technical documentation and of a user's manual should be for an assessment, if the application of a calculation method as engineering tool to predict real-world scenarios leads to validate results. The purpose of ISO 16730-5:2013 is to show how ISO 16730‑1 is applied to a calculation method, for a specific example. It demonstrates how technical and users' aspects of the method are properly described in order to enable the assessment of the method in view of verification and validation. The example in ISO 16730-5:2013 describes the application of procedures given in ISO 16730‑1 for an evacuation model (EXIT89). The main objective of the specific model treated in ISO 16730-5:2013 is the simulation of the evacuation of a high-rise building with a large occupant population.
Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et validation des méthodes de calcul — Partie 5: Exemple d'un modèle d'évacuation
L'ISO 16730‑1 décrit les contenus recommandés pour une documentation technique et un manuel de l'utilisateur à des fins d'évaluation, si l'application d'une méthode de calcul en tant qu'outil d'ingénierie pour prédire des scénarios du «monde réel» devait conduire à des résultats validés. L'objectif de la présente partie de l'ISO 16730 est de montrer la manière dont l'ISO 16730‑1 est appliquée à une méthode de calcul, pour un exemple spécifique. Elle indique la manière dont les aspects techniques et l'utilisation de la méthode sont décrits de manière appropriée pour permettre l'évaluation de la méthode en vue d'une vérification et d'une validation. L'exemple de la présente partie de l'ISO 16730 décrit l'application des procédures spécifiées dans l'ISO 16730‑1 à un modèle d'évacuation (EXIT89). Le principal objectif du modèle spécifique traité dans la présente partie de l'ISO 16730 est la simulation de l'évacuation d'un immeuble de grande hauteur densément peuplé.
General Information
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 16730-5
First edition
2013-12-15
Fire safety engineering — Assessment,
verification and validation of
calculation methods —
Part 5:
Example of an Egress model
Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et
validation des méthodes de calcul —
Partie 5: Exemple d’un modèle d’évacuation
Reference number
©
ISO 2013
© ISO 2013
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Disclaimer .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 General information on the evacuation model considered . 1
4 Methodology used in this part of ISO 16730 . 2
Annex A (informative) Description of the calculation method . 3
Annex B (informative) Complete description of the assessment (verification and validation) of the
calculation method . 9
Annex C (informative) Worked example (modelling contra flows during building evacuations) .10
Annex D (informative) User’s manual .19
Bibliography .43
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire safety
engineering.
ISO 16730 consists of the following parts, under the general title Fire safety engineering — Assessment,
verification and validation of calculation methods:
— Part 3: Example of a CFD model (Technical Report)
— Part 5: Example of an Egress model
The following parts are under preparation:
— Part 2: Example of a fire zone model (Technical Report)
— Part 4: Example of a structural model (Technical Report)
iv © ISO 2013 – All rights reserved
Disclaimer
Certain commercial entities, equipment, products, or materials are identified in this part of ISO 16730 in
order to describe a procedure or concept adequately or to trace the history of the procedures and practices
used. Such identification is not intended to imply recommendation, endorsement, or implication that the
entities, products, materials, or equipment are necessarily the best available for the purpose. Nor does
such identification imply a finding of fault or negligence by the International Standards Organization.
For the particular case of the example application of ISO 16730-1 described in this part of ISO 16730,
ISO takes no responsibility for the correctness of the code used or the validity of the verification or
the validation statements for this example. By publishing the example, ISO does not endorse the use
of the software or the model assumptions described therein, and state that there are other calculation
methods available.
TECHNICAL REPORT ISO/TR 16730-5:2013(E)
Fire safety engineering — Assessment, verification and
validation of calculation methods —
Part 5:
Example of an Egress model
1 Scope
ISO 16730-1 describes what the contents of a technical documentation and of a user’s manual should be
for an assessment, if the application of a calculation method as engineering tool to predict real-world
scenarios leads to validate results. The purpose of this part of ISO 16730 is to show how ISO 16730-1
is applied to a calculation method, for a specific example. It demonstrates how technical and users’
aspects of the method are properly described in order to enable the assessment of the method in view
of verification and validation.
The example in this part of ISO 16730 describes the application of procedures given in ISO 16730-1 for
an evacuation model (EXIT89).
The main objective of the specific model treated in this part of ISO 16730 is the simulation of the
evacuation of a high-rise building with a large occupant population.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 16730-1, Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of calculation methods —
Part 1: General
3 General information on the evacuation model considered
The name given to the evacuation model considered in this document is “EXIT89”. EXIT89 is a computer
model developed to simulate the evacuation of a high-rise building with a large occupant population.
Some of the features of the model include
— the presence of disabled occupants throughout a structure,
— random delay times among occupants to simulate the spread of start times that will occur in large
groups of people,
— the choice of using shortest paths or directed routes for evacuation so that the user can demonstrate
the impact of a trained staff streamlining evacuation vs. the crowded use of familiar paths by an
untrained, unassisted population,
— counterflows, either to simulate the impact of the operations of the fire service or to handle merging
flows or the presence of obstructions in the travel path,
— a choice of options affecting travel speed, and
— occupant travel up or down stairs.
4 Methodology used in this part of ISO 16730
For the calculation method considered, checks based on ISO 16730-1 and as outlined in this part of
ISO 16730 are applied. This part of ISO 16730 lists in Annexes A and B the important issues to be checked
in a left-hand column of a two-column table. The issues addressed are then described in detail and it is
shown how these were dealt with during the development of the calculation method in the right hand
column of the Annexes A and B cited above, where Annex A covers the description of the calculation
method and Annex B covers the complete description of the assessment (verification and validation)
of the particular calculation method. Annex C describes a worked example, and Annex D adds a user’s
manual.
2 © ISO 2013 – All rights reserved
Annex A
(informative)
Description of the calculation method
A.1 Purpose
Definition of problem solved or function — it handles large, complex buildings;
performed
— it tracks large occupant populations over time;
— combined with a smoke model, it can predict effects of fire
spread on evacuation.
The evacuation model was designed
— to be able to handle a large occupant population,
— to be able to recalculate exit paths after rooms or nodes
become blocked by smoke,
— to track individuals as they move through the building by
recording each occupant’s location at set time intervals during
the fire, and
— to vary travel speeds as a function of the changing crowd-
edness of spaces during the evacuation, i.e. queuing effects.
Other features allow the modelling of travel both up and down
stairs, as well as the effect of counterflows.
(Qualitative) description of results of — Output includes
the calculation method
— total evacuation time,
— floor clearing times,
— stairwell clearing times,
— exit usage, and
— details on location of each individual over time.
Justification statements and feasibility At the time the evacuation model was first written, evacuation
studies models tended to treat building occupants like fluid in a pipe-
line, with no behaviours such as delays in responding to alarms,
etc. These hydraulic-style models were useful in calculating
optimal evacuation times but would consistently calculate
times that were short and unrealistic. The only model that
treated occupants as individuals (EXITT) was based on a family
group in a home setting. There was a need to develop an evacu-
ation model that would fit into the framework of HAZARD I, but
allow its application to be extended beyond dwellings, to more
complex structures like high-rise buildings. The evacuation
model developed here is capable of tracking a large population
of individuals as they followed exit routes through large and
complex structures. The evacuation model uses a shortest route
algorithm to move individuals, calculates travel speeds based
on densities at building nodes (or spaces), and used the decision
and tenability rules of EXITT concerning reaction to smoke.
Over time, new features shown to affect evacuation time, such
as counterflows, were added to the model. Delay times for indi-
viduals or occupant groups can be selected from uniform or log
normal distributions.
A.2 Theory
Underlying conceptual model Time to escape is based on distance to exits and walking speed. Walking
(governing phenomena) speed is based on density, as well as occupant characteristics. Predtech-
enskii and Milinskii developed formulae based on observations of occu-
pant movement in smoke-free environments, taking into consideration
age (adult/child), dress (summer/midseason/winter), and encumber-
ances (baggage/knapsack/package/child in arms). In their book, they
printed a table showing the results of calculations for people moving on
horizontal paths, and up or down stairs, at normal speed and at emer-
gency speed. This table was incorporated into the model.
Observations of actual evacuations have shown that delay times tend to
follow a lognormal distribution. Sometimes, circumstances can result in
all occupants in a space delaying evacuation for a similar period of time.
Whether alone or in a group, each individual has his/her own starting
time. Model users can specify their own distribution, setting the mean
and standard deviation for a lognormal distribution, or min/max for a
uniform distribution.
Theoretical basis of — network representation of building;
the phenomena and physical laws
— local perspective;
on which the calculation method is
based — no explicit behavioural considerations (uses delay times);
— walking speeds based on crowd densities;
— option for shortest route calculations or directed paths;
— smoke input from CFAST output can be used to block nodes during
an evacuation.
The evacuation model uses formulae for travel speed that are based on
research conducted in smoke-free environments.
There are no physical laws applied.
4 © ISO 2013 – All rights reserved
A.3 Implementation o
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 16730-5
Première édition
2013-12-15
Ingénierie de la sécurité incendie —
Évaluation, vérification et validation
des méthodes de calcul —
Partie 5:
Exemple d’un modèle d’évacuation
Fire safety engineering — Assessment, verification and validation of
calculation methods —
Part 5: Example of an Egress model
Numéro de référence
©
ISO 2013
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© ISO 2013
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
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Web www.iso.org
Version française parue en 2014
Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Avis de non-responsabilité .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Informations générales sur le modèle d’évacuation étudié . 1
4 Méthodologie utilisée dans cette partie de l’ISO 16730 . 2
Annexe A (informative) Description de la méthode de calcul . 3
Annexe B (informative) Description complète de l’évaluation (vérification et validation)
de la méthode de calcul . 9
Annexe C (informative) Exemple pratique (modélisation de flux à contresens lors de l’évacuation
de bâtiments) .10
Annexe D (informative) Manuel d’utilisateur .19
Bibliographie .44
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/brevets).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, aussi bien que pour des informations au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de
l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,
Ingénierie de la sécurité incendie.
L’ISO 16730 comprend les parties suivantes, sous le titre général Ingénierie de la sécurité incendie —
Évaluation, vérification et validation des méthodes de calcul:
— Partie 3: Exemple d’un modèle CFD (Rapport technique)
— Partie 5: Exemple d’un modèle d’évacuation
Les parties suivantes sont en cours de préparation:
— Partie 2: Exemple d’un modèle de zone (Rapport technique)
— Partie 4: Exemple d’un modèle structural (Rapport technique)
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
Avis de non-responsabilité
Certaines entités et certains équipements, produits ou matériaux commerciaux sont identifiés dans
la présente partie de l’ISO 16730 afin de décrire de façon appropriée une procédure ou un concept
ou de retracer l’historique des procédures et pratiques utilisées. Ce type d’identification n’est pas
destiné à sous-entendre une recommandation, une approbation ou une implication que ces entités,
produits, matériaux ou équipements sont nécessairement les meilleurs disponibles aux fins visées.
Cette identification n’implique pas non plus l’existence d’une faute ou d’une négligence de la part de
l’Organisation internationale de normalisation.
Pour le cas particulier de l’exemple d’application de l’ISO 16730-1 décrit dans la présente partie de
l’ISO 16730, l’ISO décline toute responsabilité quant à l’exactitude du code utilisé ou la validité des
énoncés de vérification ou de validation pour cet exemple. La publication de cet exemple ne signifie
pas que l’ISO approuve l’utilisation du logiciel ou des hypothèses du modèle qui y sont décrits, et il est
précisé que d’autres méthodes de calcul existent.
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 16730-5:2013(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation,
vérification et validation des méthodes de calcul —
Partie 5:
Exemple d’un modèle d’évacuation
1 Domaine d’application
L’ISO 16730-1 décrit les contenus recommandés pour une documentation technique et un manuel de
l’utilisateur à des fins d’évaluation, si l’application d’une méthode de calcul en tant qu’outil d’ingénierie
pour prédire des scénarios du «monde réel» devait conduire à des résultats validés. L’objectif de la
présente partie de l’ISO 16730 est de montrer la manière dont l’ISO 16730-1 est appliquée à une méthode
de calcul, pour un exemple spécifique. Elle indique la manière dont les aspects techniques et l’utilisation
de la méthode sont décrits de manière appropriée pour permettre l’évaluation de la méthode en vue
d’une vérification et d’une validation.
L’exemple de la présente partie de l’ISO 16730 décrit l’application des procédures spécifiées dans
l’ISO 16730-1 à un modèle d’évacuation (EXIT89).
Le principal objectif du modèle spécifique traité dans la présente partie de l’ISO 16730 est la simulation
de l’évacuation d’un immeuble de grande hauteur densément peuplé.
2 Références normatives
Les documents suivants, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 16730-1, Ingénierie de la sécurité incendie — Évaluation, vérification et validation des méthodes de
calcul — Partie 1: Généralités
3 Informations générales sur le modèle d’évacuation étudié
Le nom donné au modèle d’évacuation étudié dans ce document est «EXIT89». EXIT89 est un modèle
de calcul développé pour simuler l’évacuation d’un immeuble de grande hauteur densément peuplé. Les
caractéristiques du modèle incluent notamment:
— la présence d’occupants handicapés dans une structure,
— les délais aléatoires entre les occupants pour simuler la dispersion des temps de départ qui
apparaîtra dans les vastes groupes de personnes,
— le choix d’utiliser les trajets les plus courts ou des itinéraires d’évacuation dirigés (guidage) de sorte
que l’utilisateur puisse démontrer l’impact d’un personnel entraîné rationalisant l’évacuation par
rapport à l’affluence liée à l’utilisation des trajets habituels par une population non entraînée et non
assistée,
— les flux à contresens destinés à simuler l’impact des opérations du service d’incendie ou les flux
confluents ou la présence d’obstacles sur le trajet,
— une palette d’options affectant la vitesse de déplacement, et
— la montée ou la descente d’escaliers par les occupants.
4 Méthodologie utilisée dans cette partie de l’ISO 16730
Pour la méthode de calcul examinée, les vérifications basées sur l’ISO 16730-1 et celles exposées dans la
présente partie de l’ISO 16730 sont appliquées. Les Annexes A et B de la présente partie de l’ISO 16730
répertorient les points importants à contrôler dans la colonne de gauche des tableaux. Les points
concernés sont ensuite détaillés et la colonne de droite des Annexes A et B décrit leur traitement au
cours du développement de la méthode de calcul, l’Annexe A couvrant la description de la méthode de
calcul et l’Annexe B la description complète de l’évaluation (vérification et validation) de la méthode de
calcul spécifique. L’Annexe C décrit un exemple pratique et l’Annexe D ajoute un manuel d’utilisateur.
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés
Annexe A
(informative)
Description de la méthode de calcul
A.1 Objectif
Définition du problème résolu — Ce modèle traite les bâtiments complexes de grande taille.
ou de la fonction exécutée
— Il assure le suivi au fil du temps d’une population constituée d’un grand nombre
d’occupants.
— Combiné à un modèle de fumée, il peut prédire les effets de la propagation du feu sur
l’évacuation.
Le modèle d’évacuation a été conçu:
— pour pouvoir gérer une population constituée d’un grand nombre d’occupants,
— pour pouvoir recalculer des trajets d’évacuation après blocage de pièces ou de nœuds
par les fumées,
— pour suivre les personnes au cours de leurs déplacements dans le bâtiment en enregis-
trant leur position individuelle à des intervalles de temps définis pendant l’incendie, et
— pour faire varier les vitesses de déplacement en fonction de la densité évolutive de
l’occupation des espaces lors de l’évacuation (c’est-à-dire les effets de file d’attente).
D’autres fonctionnalités permettent de modéliser la montée et la descente d’escaliers,
ainsi que l’effet des flux à contresens.
Description (qualitative) des — Les données de sortie comprennent:
résultats de la méthode de
— la durée totale d’évacuation,
calcul
— les durées d’évacuation des étages,
— les durées d’évacuation des cages d’escaliers,
— l’utilisation des sorties, et
— le détail de la position de chaque individu au fil du temps.
Justifications et études de Au moment de l’écriture initiale du modèle d’évacuation, les modèles concurrents avaient
faisabilité tendance à traiter les occupants des bâtiments comme un fluide dans une canalisation,
sans prise en compte du comportement humain tel que les délais de réponse aux alarmes,
etc. Ces modèles de type hydraulique étaient utiles pour calculer les durées d’évacuation
optimales mais les durées calculées étaient généralement courtes et peu réalistes. Le seul
modèle qui traitait les occupants en tant qu’individus (EXITT) était basé sur un groupe
familial au sein d’un foyer. Il était donc nécessaire de développer un modèle d’évacuation
qui s’inscrirait dans le cadre de HAZARD I, mais dont l’application s’étendrait au-delà des
habitations, à des structures plus complexes telles que les immeubles de grande hauteur.
Le modèle d’évacuation développé ici est en mesure de suivre une vaste population
d’individus empruntant des itinéraires d’évacuation à travers de grandes structures
complexes. Ce modèle d’évacuation utilise un algorithme d’itinéraire le plus court pour le
déplacement des individus, calcule les vitesses de déplacement sur la base des densités
aux nœuds (ou dans les espaces) du bâtiment et applique les critères d’EXITT en matière
de décision des occupants et de tenabilité vis-à-vis des fumées. Au fil du temps, de nou-
velles fonctionnalités connues pour avoir un impact sur la durée de l’évacuation, telles
que les flux à contresens, ont été ajoutées au modèle. Des délais(de déclenchement de
l’évacuation) pour des individus ou des groupes d’occupants peuvent être choisis à partir
de distributions uniformes ou log-normales.
...
Questions, Comments and Discussion
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