ISO/TR 16738:2009
(Main)Fire-safety engineering — Technical information on methods for evaluating behaviour and movement of people
Fire-safety engineering — Technical information on methods for evaluating behaviour and movement of people
ISO/TR 16738:2009 is intended to provide information to designers, regulators and fire safety professionals on the engineering methods available for evacuation strategies in relation to the evaluation of life safety aspects of a fire safety engineering design. Information is presented on the evaluation, quantification and management of occupant behaviour, particularly escape behaviour, during a fire emergency. ISO/TR 16738:2009 addresses the parameters that underlie the basic principles of designing for life safety and provides information on the processes, assessments and calculations necessary to determine the location and condition of the occupants of the building, with respect to time. ISO/TR 16738:2009 provides information on methods for the quantification of the different aspects of human evacuation behaviour in a design context. It is intended for use together with the parts of ISO/TR 13387 and associated guidance documents and standards. These provide some of the information useful in performing a life safety evaluation and a means for incorporating the results of the life safety evaluation into the wider aspects of a fire safety engineering design. The use of lifts (elevators) in emergency evacuations is not dealt with in ISO/TR 16738:2009.
Ingénierie de la sécurité incendie — Informations techniques sur les méthodes d'évaluation du comportement et du mouvement des personnes
L'ISO/TR 16738:2009 est destiné à renseigner les concepteurs, les autorités réglementaires et les professionnels de la sécurité incendie sur les méthodes d'ingénierie disponibles pour les stratégies d'évacuation relatives à l'évaluation de la sécurité des personnes d'une conception utilisant l'ingénierie de la sécurité incendie. Les informations concernent l'évaluation, la quantification et la gestion du comportement des occupants, notamment le comportement lors d'une évacuation, en cas d'incendie. L'ISO/TR 16738:2009 porte sur les paramètres sur lesquels reposent les principes de base de la conception de la sécurité des personnes et fournit des informations sur les processus, évaluations et calculs nécessaires pour déterminer la localisation et l'état des occupants du bâtiment en fonction du temps. L'ISO/TR 16738:2009 fournit des informations sur les méthodes utilisées pour la quantification des différents aspects du comportement humain en cas d'évacuation lors de la conception. Il est destiné à être utilisé conjointement avec la série de l'ISO/TR 13387 et les documents de directives et normes associés. Ces derniers fournissent des informations utiles pour l'évaluation de la sécurité des personnes et indiquent comment inclure les résultats de cette évaluation dans l'ingénierie de la sécurité incendie appliquée à la conception. L'utilisation des ascenseurs pour l'évacuation lors d'une situation d'urgence n'est pas traitée dans l'ISO/TR 16738:2009.
General Information
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 16738
First edition
2009-08-01
Fire-safety engineering — Technical
information on methods for evaluating
behaviour and movement of people
Ingénierie de la sécurité incendie — Informations techniques sur les
méthodes d'évaluation du comportement et du mouvement des
personnes
Reference number
©
ISO 2009
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Symbols . 3
5 Integration of behaviour and movement into performance-based design . 4
5.1 General. 4
5.2 Basis of performance-based design for life safety . 4
5.3 ASET calculations. 4
5.4 RSET calculations. 5
5.5 Evacuation strategies. 6
5.6 Margin of safety . 6
5.7 Elements used in the quantification of RSET . 6
6 Design behavioural scenarios for quantification of RSET . 8
7 Estimation of pre-travel activity times. 9
8 Estimation of travel times . 9
9 Interactions between pre-travel activity time, walking time and exit flow time . 10
10 Calculation of escape and evacuation times for single enclosures and for multi-storey or
multi-enclosure buildings . 11
11 Effects of fire effluent and heat on ASET and RSET. 12
11.1 General. 12
11.2 Simple criteria based upon zero exposure . 13
11.3 Willingness to enter smoke . 14
11.4 Ability to move through smoke . 14
11.5 Effects of smoke on walking speed. 14
11.6 Effects of visibility or exposure to fire and heat . 14
11.7 Effects of exposure to toxic gases . 15
Annex A (informative) Guidance on the evaluation of detection and warning times. 16
Annex B (informative) Pre-travel activity behaviours and determinants. 18
Annex C (informative) Detailed information needed for RSET calculations . 20
Annex D (informative) Design behavioural scenarios for derivation of default RSET variables . 23
Annex E (informative) Pre-travel activity time distribution data and derivations. 30
Annex F (informative) Evacuation start time of the verification methods for safe evacuation in
Japan. 38
Annex G (informative) Guidance on travel speeds and flow rates. 40
Annex H (informative) Examples of interactions between pre-travel activity and travel times . 52
Annex I (informative) Effects of smoke on walking speed. 55
Bibliography . 57
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In exceptional circumstances, when a technical committee has collected data of a different kind from that
which is normally published as an International Standard (“state of the art”, for example), it may decide by a
simple majority vote of its participating members to publish a Technical Report. A Technical Report is entirely
informative in nature and does not have to be reviewed until the data it provides are considered to be no
longer valid or useful.
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.
ISO/TR 16738 was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire safety
engineering.
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Introduction
This Technical Report provides information (sometimes called “advice” or “guidance”, although there is no
intention to present mandatory guidance) on engineering methods currently available for the evaluation of
life-safety aspects of a fire-safety engineering design for the built environment, including structures such as
tunnels, underground complexes, ships and vehicles. Advice is presented on the evaluation and management
of occupant behaviour, particularly escape behaviour, during a fire emergency and for the evaluation of
occupant condition and capabilities, particularly in relation to the effects of exposure to fire effluent and heat.
The guidance focuses mainly on the evacuation of the occupants, although maintenance in place or relocation
to an area of refuge or safety can be appropriate alternatives in some situations. A basic principle of
performance-based (fire-safety engineering) design is that the available safe-escape time (ASET) is greater
than the required safe-escape time (RSET) by an adequate margin of safety.
Should a fire occur in which occupants can be exposed to fire effluent and/or heat, the objective of the fire
safety engineering strategy is usually to ensure that such exposure does not significantly impede or prevent
the safe escape (if required) of all of the occupants, without their experiencing or developing serious health
effects.
Possible objectives for a fire-safety design can include ensuring that those occupants outside the area of fire
origin are able to reach (or remain in) an area of safety without ever coming into contact with, or even being
aware of, fire effluent and/or heat, while those inside the enclosure of fire origin are not subjected to life-
threatening conditions. These are proposed as the main design criteria for the safety of the majority of
occupants in multi-compartment structures.
There are, inevitably, some potential scenarios when some occupants do become aware of, or are exposed to,
fire or fire effluent, particularly when the occupants are in the enclosure of fire origin. This can vary between
seeing flames or smoke or exposure to slight smoke contamination, common in many fires, to life-threatening
exposures. For all scenarios, it is important to be able to assess the likely behavioural responses and the
effects of such experiences, either as part of the main design or as part of a fire risk assessment.
In order to achieve these evaluations, detailed input information is required in four main areas:
⎯ building design and emergency life safety management strategy;
⎯ occupant characteristics;
⎯ fire simulation dynamics;
⎯ intervention effects.
The response of occupants to a fire condition is influenced by a whole range of variables in these four
categories, related to the characterization of the occupants in terms of their number, distribution within the
building at different times, their familiarity with the building, their abilities, behaviours and other attributes; the
characterization of the building, including its use, layout and services; the provision for warnings, means of
escape and emergency management strategy; and the interaction of all these features with the developing fire
scenario and provisions for emergency intervention (fire brigade and rescue facilities).
Guidance is provided on
a) the evaluation of escape and evacuation times from buildings:
⎯ for occupants not directly affected by fire (for example, in building locations remote from the fire
compartment),
⎯ for occupants whose escape behaviour and, therefore RSET, is influenced by fire effluents and heat;
b) the evaluation of ASET in relation to tenability limits due to fire effluents and heat.
NOTE Reference can be made to ISO 13571 for details of calculation methods used for the evaluation of
tenability in relation to exposure to fire effluent and heat.
The time required for escape depends upon a series of processes consisting of
⎯ time from ignition to detection;
⎯ time from detection to the provision of a general evacuation warning to occupants;
⎯ evacuation time, which has two major phases:
⎯ pre-travel activity time, which consists of the time required to recognize the emergency and then
carry out a range of activities before the evacuation travel phase,
⎯ travel time (the time required for occupants to travel to a safe location).
Time from ignition to detection and from ignition to alarm are covered in ISO/TR 13387-7. In terms of
pre-travel activity time recognition and response times, most research (see References [1], [2], [3], [4], 5], [6],
[7], [8] and also ISO/TR 13387-8) has been essentially qualitative, describing the psychological, behavioural
and physiological factors affecting detection and recognition of fires and the wide range of behaviours
engaged in by groups of occupants. There are few methods available for the quantification of these
phenomena and the interactions between them, although some data on response time distributions have been
obtained from observations of behaviour during real or simulated emergencies; see References [4], [5] and [9].
These studies have shown that the overall times required for these behaviours can comprise the greatest part
of the time required for escape.
Travel to and through exits and escape routes involves more physically based processes, which have been
relatively well quantified and are amenable to relatively simple calculation methods for design purposes; see
References [10], [11], [12] and [13]. Nevertheless, travel times can be affected by behaviours such as way-
finding and exit choice. Also, certain physical phenomena, such as merging flows, have not been adequately
evaluated; see References [11] and [14].
There are considerable interactions between the various aspects of pre-travel activity time and travel times in
the determination of total evacuation times for groups of building occupants. This has considerable
implications for design performance evaluations; see References [6], [14], [15] and [16].
It is expected that users of this Technical Report are appropriately qualified and competent in the fields of fire-
safety engineering and fire risk assessment. It is particularly important that users understand the parameters
within which particular methodologies can be used. Users are cautioned that methods developed for, and
assumptions based on observations from, building evacuations might not be directly applicable to different
occupancies or to other built environments, such as tunnels or ships.
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TECHNICAL REPORT ISO/TR 16738:2009(E)
Fire-safety engineering — Technical information on methods
for evaluating behaviour and movement of people
1 Scope
This Technical Report is intended to provide information to designers, regulators and fire safety professionals
on the engineering methods available for evacuation strategies in relation to the evaluation of life safety
aspects of a fire safety engineering design. Information is presented on the evaluation, quantification and
management of occupant behaviour, particularly escape behaviour, during a fire emergency.
This Technical Report addresses the parameters that underlie the basic principles of designing for life safety
and provides information on the processes, assessments and calculations necessary to determine the location
and condition of the occupants of the building, with respect to time.
This Technical Report provides information on methods for the quantification of the different aspects of human
evacuation behaviour in a design context. It is intended for use together with the parts of ISO/TR 13387 and
associated guidance documents and standards. These provide some of the information useful in performing a
life safety evaluation and a means for incorporating the results of the life safety evaluation into the wider
aspects of a fire safety engineering design.
The use of lifts (elevators) in emergency evacuations is not dealt with in this Technical Report.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO/TR 13387-8, Fire safety engineering — Part 8: Life safety — Occupant behaviour, location and condition
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/TR 13387-8 and ISO 13943 and the
following apply.
NOTE It has been necessary to produce a number of new terms to identify particular elements of behaviour useful in
the quantification of escape and evacuation times.
3.1
design behavioural scenario
qualitative description of occupant characteristics, the built environment and systems, and fire dynamics,
identifying key aspects affecting escape behaviours and escape time
3.2
escape route
path forming that part of the means of escape from any point in a building to a final exit or other safe location
3.3
escape time
interval between ignition and the time at which all occupants are able to reach a safe location
3.4
exit
doorway or other suitable opening giving access towards a place of relative safety
3.5
flow time
time required for a group of occupants to pass through a specific exit or set of exits from an enclosure or
building
3.6
margin of safety
extra quantity or time factor applied to a design calculation or performance requirement to allow for
uncertainties and/or statistical distributions of parameters relevant to the design performance
NOTE In relation to occupant behaviour and evacuation, an adequate margin of safety takes account of the risks
associated with different types of occupancies and the people likely to use those occupancies, as well as potential fire
scenarios and the uncertainties in the prediction of ASET and RSET for particular design scenarios.
3.7
management
person or persons (or their actions) in overall control of the premises whilst people are present, exercising this
responsibility either in their own right, e.g. as the owner, or by delegation (of statutory duty)
3.8
merge ratio
ratio of the number of lanes of flow upstream and the number of lanes of flow downstream after flows have
reached a merge point or shared space; or the proportional share of downstream flow accounted for by flows
that have met at merge points
3.9
pre-travel activity time
PTAT
interval between the time at which a warning of a fire is given and the time at which the first move is made by
an occupant towards an exit
NOTE 1 This consists of two components: recognition time (3.10) and response time (3.11).
NOTE 2 For groups of occupants, two phases can be recognized:
⎯ pre-travel activity time of the first occupants to move;
⎯ pre-travel activity time distribution between the first and last occupants to move.
3.10
recognition time
interval between the time at which a warning of a fire is given and the first response to the warning
3.11
response time
interval between the time at which the first response to the event occurs and the time at which travel begins to
a safe location
3.12
safe location
location remote or separated from the effects of a fire so that such effects no longer pose a threat
NOTE The safe location may be inside or outside the building depending upon the evacuation strategy
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3.13
tenability criteria
maximum exposure to hazards from a fire that can be tolerated without causing incapacitation
3.14
travel time
time needed, once movement towards an exit has begun, for an occupant of a specified part of a building to
reach a safe location
3.15
walking speed
unrestricted speed of movement of a person
3.16
walking time
time taken for a person to walk from their starting position to the nearest exit
3.17
warning time
interval between detection of the fire and the time at which a general alarm or other warning is provided to all
occupants in a specified space in a building
4 Symbols
t available safe-escape time
ASET
t required safe-escape time
RSET
t time for evacuation
evac
t time to detection
det
t time to a general alarm or warning
warn
t pre-travel activity time
pre
t travel time
trav
t walking time during travel time
trav (walking)
t time required to flow through the exits
trav (flow)
t recognition time
rec
t response time
res
t adequate margin of safety
marg
5 Integration of behaviour and movement into performance-based design
5.1 General
In most systems of fire safety regulation, measures are taken to ensure the life safety of the occupants by
prevention of ignition, prevention of rapid fire spread, provision of facilities and access for fire brigades,
provision of detection and warning systems and adequate means of escape. These are often applied through
prescriptive means covered by documents and codes relating to national legislative requirements.
The fire safety engineering approach adopted in ISO/TR 13387 (all parts) considers a performance-based
approach to achieve a global objective of fire-safe design. The global design, described in more detail in the
framework document ISO/TR 13387-1, is subdivided into a series of subsystems. One principle is that
inter-relationships and inter-dependencies of the various subsystems are appreciated and that the
consequence of all the considerations taking place in any one subsystem are identified and realized.
Another principle is that the evacuation is time-based to reflect the fact that real fires vary in growth rate and
spread with time. Despite this performance-based approach, it has to be recognized that it can be necessary
to observe some prescriptive parameters in any assessment of the life safety provisions within a building.
5.2 Basis of performance-based design for life safety
The basis of life-safety design consists of provisions for the protection of occupants from fire exposure and
provision for means of escape. This in general consists of
⎯ adequate escape route provision (number and width of exits and protected escape routes, travel
distances to an exit);
⎯ estimates and controls on occupant number and density (e.g. floor-space factors);
⎯ fire separation (passive protection between compartments, passive protection of escape routes, fire and
smoke doors and lobbies);
⎯ provision of warnings (manual or automatic detection and alarm system, fire-safety management);
⎯ active fire protection (sprinklers, smoke extraction);
⎯ signage, emergency lighting, etc.
Performance-based (FSE) design evaluation depends on a time-based comparison of the time available for
occupants to escape (if necessary) or to reach a safe location (ASET) and the time required for escape
(RSET).
5.3 ASET calculations
Time available for escape depends upon parameters related to the developing hazard to occupants from the
fire. From the moment a fire starts, its sphere of influence increases, threatening larger areas and more of the
occupants. Therefore, there is for each space an available safe-escape time (ASET) for the occupants to
evacuate to a safe location, before the onset of untenable conditions. Assessment of these processes for any
particular scenario is aimed at calculating the time when an occupant would receive an incapacitating
exposure to fire effluent.
The prediction of ASETs requires estimation of the time-concentration (or intensity) curves for the major toxic
products, smoke and heat in a fire (see ISO/TR 13387-2, ISO/TR 13387-3, ISO/TR 13387-4, ISO/TR 13387-5,
ISO 16732 and ISO 16733) and the derivation and estimation of ASET endpoints for these hazards (see
ISO 13571 for details).
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5.4 RSET calculations
Escape time depends on a range of parameters related to detection, the provision of warnings, occupant
escape behaviour and movement. The characterization and determination of escape behaviours can be
simplified in terms of two broad categories:
a) Pre-travel activity behaviours, sometimes knows as pre-movement behaviours: those involved in the
responses of occupants before they start to move through escape routes.
Although pre-travel activity behaviours can involve periods when occupants are inactive, they also include
a range of behaviours involving movement, but these behaviours do not generally include movement
towards the escape routes. An important finding of behavioural research is that the pre-travel activity
phase can often comprise the longest part of the total escape time; see References [2], [5], 6], [9] and
[15].
b) Travel behaviours: those involved in physical movement of occupants into and through escape routes.
Where it is predicted that occupants see fire or smoke during an evacuation or are exposed to heat or fire
effluent, their pre-travel activity and travel behaviours can be affected. In this case, it is necessary to take
the fire condition data (see Clause 6) into account. Guidance relative to the effects of the fire condition on
RSET are provided in this Technical Report.
A simplified diagram of the processes related to escape is illustrated in Figure 1.
Assessment of these processes for any particular fire scenario is aimed at calculating the RSET.
Figure 1 — Simplified diagram of processes in required safe-escape time
compared to available safe-escape time
5.5 Evacuation strategies
Evacuation strategy can have a large effect on evacuation times. Simultaneous evacuation of all occupants on
detection of a fire is often not the preferred (or possible) initial course of action for many buildings and
occupancy types. For many large buildings, phased evacuation strategies are used, whereby occupants are
evacuated progressively from parts of a building threatened by fire. For such buildings, the escape route
capacity can be insufficient for a rapid simultaneous evacuation of the entire building.
The disruption resulting from total evacuation of a large building in response to a minor fire incident is also an
issue. In some countries, for flats and maisonettes for example, the design strategy is to evacuate only the
compartment of fire origin and adjacent areas affected by the fire. For buildings such as hospitals, rapid
evacuation can be impractical. A strategy of progressive horizontal evacuation is often used, whereby
occupants are evacuated to an adjacent compartment as a place of temporary refuge. Even when a strategy
of immediate simultaneous evacuation is used, the time required for evacuation can be long (up to
approximately an hour) for some occupancies, particularly those involving sleeping accommodation.
5.6 Margin of safety
5.6.1 General
An adequate margin of safety takes account of the risks associated with different types of occupancies and
the people likely to use those occupancies, as well as potential fire scenarios and the uncertainties in the
prediction of ASET and RSET for particular design scenarios.
5.6.2 Performance-based design
Performance-based design relies on engineering calculations for the various time-dependent elements of the
design and, in particular, the adequacy of the safety margin depends upon the rigour of the ASET and RSET
calculations. It is useful if these calculations show the assumptions made for each step of the fire effluent
production and spread, and for each step of the occupant escape calculations. It is also useful to provide an
audit trail for each step, detailing the assumptions made, including assumed ranges of variation and
uncertainty.
Guidance on probabilistic approaches for dealing with uncertainty is provided in ISO/TS 16732.
5.6.3 Deterministic design
For deterministic assessments, the choices made for specific parameters may be justified and a number of
calculations may be made to demonstrate the effects of variations in key parameters.
For any specific set of ASET and RSET calculations, t is represented by the difference between t and
marg ASET
t , as shown in Equation (1):
RSET
t = t − t (1)
marg ASET RSET
5.6.4 Impact of fire scenario
In considering the margin of safety provided by a design, it is important to recognize the impact that the fire
scenario, against which the design is being considered, can have on any of the provisions related to means of
escape. It can be important to consider that some of the elements provided might not be available due to the
nature, location or other impact of the fire and its effluent, and to take this into account.
5.7 Elements used in the quantification of RSET
The basic formula used for determining the escape time for a building is as shown in Equation (2):
t = t + t + (t + t) (2)
RSET det warn pre trav
6 © ISO 2009 – All rights reserved
NOTE t , the escape time, includes all four terms in Equation (2). Evacuation time, t , consists of only the last
RSET evac
two terms of this equation.
The time from ignition to detection, t , by an automatic system or by the first occupant to detect fire cues,
det
depends on the fire-detection system in place and the fire scenario. Guidance on estimation of fire-growth
characteristics within the enclosure of origin is provided in ISO/TR 13387-1, ISO/TR 13387-2, ISO/TR 13387-3,
ISO/TR 13387-4 and ISO/TR 13387-5, and guidance on detection by mechanical and electrical systems is
provided in ISO/TR 13387-7. The human role in detection and warnings is discussed in Annex A.
The time from detection to a general alarm or warning, t , in any specific location can vary between
warn
effectively zero (where the fire is detected by an automatic system triggering a general alarm on first
detection) to several or many minutes (when, for example, staged alarm systems are used or where there is
no automatic detection). Guidance on default warning times for different system configurations is provided in
Annex A.
Pre-travel activity time, t , has two behavioural elements for each individual occupant, recognition and
pre
response times, which are addressed in some evacuation models. Further guidance on pre-travel activity
behaviours is provided in Annex B. However, with regard to the main elements of escape and evacuation
times of occupant groups, it is important to recognize two phases:
⎯ period between the raising of a general alarm and the travel of the first few occupants: pre-travel activity
time of the first occupants, t ;
pre (first occupants)
⎯ subsequent distribution of pre-travel activity times for the occupant group t , which
pre (occupant distribution)
can be expressed as a distribution of individual times or represented by a single time such as that of the
population mode or the last occupant to move, depending upon the type of analysis.
The quantification of pre-travel activity times depends upon a wide range of variables. These are discussed in
Clauses 6 and 7.
The travel time of the enclosure occupants or building occupants, t , has sub-categories which it is
trav
necessary to identify and assess in a design review and incorporate into the performance assessment.
It has two major components.
⎯ The time required for occupants to walk to an exit leading to a protected escape route is the walking time,
t . Walking time may be expressed as a distribution of individual times or represented by a
trav (walking)
single time, such as the average time required to walk to the exits, or the time required for the last
occupant to walk to an exit. This, in turn, depends on the walking speed of each occupant and their
distance from an exit. Walking time is determined by the physical dimensions of the building, the
distribution of the occupants and their walking speeds. Walking speeds and walking times are dependent
upon occupant density, since walking is impeded by crowding at high levels of occupant density within the
enclosure. Where walking is unimpeded at low densities, this represents the minimum time required to
walk to the exits.
⎯ The time required for occupants to flow through exits and escape routes is the flow time, t , which
trav (flow)
is determined by the flow capacity of the exits. This can also be evaluated in terms of individual
occupants or represented by the total time required for the occupant population to flow through the exits.
Flow time represents the time required to evacuate an enclosure assuming all occupants are available at
the exits and optimal use of exits is made.
Walking times and flow times may be used to estimate the times required for an occupant population to enter
a protected escape route, such as through storey exits into a protected stairwell, but it may also be applied to
travel through escape routes to the final exits of a building.
The quantification of travel speeds and flow rates depends upon a range of variables. These are discussed in
Clauses 6, 8 and 9.
A concept found useful in the evaluation of evacuation times is that of “presentation time”. Presentation time
represents the time from a warning to that when an occupant presents himself/herself at an exit with the aim
of leaving the enclosure, assuming that the person's progress across the space and through an exit is
unimpeded (so that walking speed is unrestricted).
Another important concept is that of time to queue, t . This represents the time from the raising of a
queue
general alarm to that when queues form at the exits. Queue formation occurs when the occupant presentation
rate at the exits exceeds the maximum occupant flow rate that can be sustained through the exits.
For groups of occupants both PTAT and travel times follow distributions and there is a considerable degree of
interaction between the distributions.
Human behaviour is involved to a greater or lesser extent in all these processes, and so it is necessary to
consider and quantify each in a design context. While travel and flow calculation methods are relatively simple
and robust, issues relating to occupant behaviour are more complex and difficult to quantify. A major aim of
this Technical Report is to provide practical guidance on how these issues may be addressed in a design
context.
6 Design behavioural scenarios for quantification of RSET
In the same way that an engineering design fire scenario is necessary for the quantification of ASET, so an
engineering design behaviour scenario is necessary for the quantification of RSET.
The quantification of pre-travel activity and travel times is highly influenced by aspects of occupant behaviour
and, depending upon the systems in place, detection and alarm times can also be influenced by behavioural
considerations.
In order to develop a design behavioural scenario (or scenarios) for any particular occupied structure, it is
necessary to consider the occupant behaviours involved in escape, which depend upon a range of factors
including
⎯ building (or other structure) characteristics, particularly occupancy type, method for detection, the
provision of warnings, fire safety management systems and building layout;
⎯ occupant characteristics, particularly occupant numbers, physical abilities, alertness (waking or sleeping)
and familiarity with the building and its systems;
⎯ fire dynamics (see ISO/TR 13387-8), in situations where occupants are exposed to fire effluent;
⎯ fire intervention effects.
Within each of these categories, there is a wide range of variables that can be considered for any structure.
Details of these variables are set out in Annex C.
Although some of these factors and their influence on evacuation are quantifiable in any specific building
design, other factors, particularly those affecting occupant behaviour, are essentially qualitative; see
References [5], [2] and [6]. The variables driving the responses of individual building occupants in emergency
situations are extremely complex but, although each individual has a unique experience, when groups of
building occupants are considered, a range of common situations and developing scenarios can be identified.
These can be of sufficient simplicity that they can be useful in predicting generic evacuation times for design
purposes; see References [5], [6], [15] and [17].
Quantitative data for phases of behaviour, particularly warning and pre-travel activity times, can be obtained
by observations of fire-safety management and occupant behaviour during fire incidents and monitored
evacuations. These can then be combined with travel-time calculations to provide estimates of escape and
evacuation times.
8 © ISO 2009 – All rights reserved
Although all the occupant and building characteristics features set out in Annex C can affect RSET times, the
most important drivers are the following:
a) for occupants:
⎯ number and distribution,
⎯ alert/asleep,
⎯ familiar and trained or unfamiliar,
⎯ physical ability;
b) for buildings and building systems:
⎯ warning system,
⎯ fire-safety management and staff/occupant training,
⎯ single or multiple enclosures and spatial complexity;
c) for fire scenarios:
⎯ fire alarms and cues available to occupants,
⎯ features of the fire and fire effluent.
Guidance on the choice and application of behavioural scenarios is provided in Annex D.
7 Estimation of pre-travel activity times
While detection and alarm times may be represented by single numbers, for pre-travel activity and travel times,
each building occupant has his/her own individual time; see References [5] and [6]. It is, therefore, necessary
to consider the pre-travel activity and travel time distributions of groups of occupants, firstly within individual
occupied enclosures and then throughout the building and escape routes. Within each occupied enclosure,
there are interactions between the distributions of pre-travel activity and travel times for occupant groups, so
that the terms cannot be considered directly additive.
Guidance on the derivation of pre-travel activity times and on default pre-travel activity times from published
data is provided in Annex E. An example of methods for the determination of evacuation start times used in
Japan is provided in Annex F.
8 Estimation of travel times
Two important aspects of travel times are travel times to a protected escape route from each individual
occupied enclosure and travel times though escape routes to the outside of a building for multi-storey or
multi-enclosure buildings.
Travel time into a protected escape route for a single enclosure depends mainly upon two main aspects:
⎯ distance of an occupant from the exit of choice (or the average travel distance to the exits for a group of
occupants) and their walking speeds;
⎯ time spent queuing (if any) at the exit, which in turn depends upon the occupant numbers using the exits,
the maximum occupant flow capacity of the exit and the arrival time of each individual at the exit.
The distance it is necessary for each occupant to travel to a protected exit, and the average distance for a
group of occupants, depends on the position of the occupant(s) within the enclosure, the size and shape of
the enclosure, the distribution of available exits and the exit choice behaviour of the occupant(s). When
calculating travel distances and evaluating exit choice, it is necessary to consider the availability of each exit
with time throughout the fire scenario. If an exit becomes contaminated by fire effluent or blocked by fire, it can
be necessary to calculate evacuation times using the remaining available exits. It can be necessary for the
travel distances to reflect the effect of the internal layout of a building rather than the direct distance for an
empty building shell.
For individual occupants, time aspects such as physical capability (see Annex G), or time spent in way-finding
and decision making on the way to an exit, or in crowds, can also affect travel time to the exit, especially in
large or complex enclosures.
In multi-storey or other multi-enclosure buildings, it is necessary to evaluate occupant flows through horizontal
and vertical escape routes, which usually involves merging of flows from different enclosures in corridors or
stairs.
These aspects and implications for evacuation of occupant populations are considered in Clauses 9 and 10.
Guidance on horizontal and vertical travel speeds, and the effects of occupant density is provided in Annex G.
These can be influenced by the presence of smoke and irritants.
In practice, when groups of occupants evacuate an enclosure, the occupant density increases rapidly near the
exits, so that queues form and the subsequent evacuation time depends upon the maximum flow capacity of
the exits. Guidance on queue formation and exit flow capacity is provided in Annex H.
Guidance on effects of smoke density on travel speed is provided in Annex I.
9 Interactions between pre-travel activity time, walking time and exit flow time
Since pre-travel activity time for a group of occupants in an enclosure follows a distribution, there is a
considerable degree of interaction between pre-travel activity times, walking times and exit flow times. For a
detailed analysis of evacuation time, it is necessary to consider the location of each individual occupant,
his/her individual pre-travel activity and walking times, the effects of occupant density on walking times and
the flow times through the chosen exits. It is possible to carry out such analyses using computer evacuation
[16] [12] [18] [19]
simulation methods such as GridFlow , Simulex , CRISP2 or EXODUS . In practice, it can often
be possible to reduce such complex interactions to simple calculations without incurring a significant error
(see References [14] and [20]), providing the key parameters affecting outcomes are identified and adequately
considered.
For sparsely occupied enclosures, where the flow capacity of the exits is high compared to the number of
occupants using them, the main drivers of evacuation time are the PTAT of the last few occupants to leave
and their walking time to the exits. Since the flow capacity of the exits is not exceeded, queuing is unlikely to
occur
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 16738
Première édition
2009-08-01
Ingénierie de la sécurité incendie —
Informations techniques sur les
méthodes d'évaluation du comportement
et du mouvement des personnes
Fire-safety engineering — Technical information on methods for
evaluating behaviour and movement of people
Numéro de référence
©
ISO 2009
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2009 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Symboles . 3
5 Intégration du comportement et du mouvement à la conception par objectifs. 4
5.1 Généralités . 4
5.2 Principes de base de la conception par objectifs en matière de sécurité des personnes . 4
5.3 Calculs de l'ASET. 5
5.4 Calculs du RSET . 5
5.5 Stratégies d'évacuation. 6
5.6 Marge de sécurité . 6
5.7 Éléments utilisés pour la quantification du RSET. 7
6 Scénarios comportementaux de dimensionnement pour la quantification du RSET . 9
7 Estimation des temps de pré-mouvement . 10
8 Estimation des temps de déplacement . 10
9 Interactions entre le temps de pré-mouvement, le temps de marche et le temps de
passage des sorties. 11
10 Calcul des temps d'évacuation pour les enceintes individuelles et les bâtiments à
plusieurs étages ou à plusieurs enceintes . 11
11 Effets des effluents et de la chaleur du feu sur l'ASET et le RSET . 13
11.1 Généralités . 13
11.2 Critères simples reposant sur l'exposition zéro. 15
11.3 Propension à entrer dans la fumée. 15
11.4 Capacité à se déplacer dans la fumée. 15
11.5 Effets de la fumée sur la vitesse de marche . 16
11.6 Effets de la visibilité ou de l'exposition au feu ou à la chaleur. 16
11.7 Effets de l'exposition aux gaz toxiques. 16
Annexe A (informative) Directives sur l'évaluation des temps de détection et d'alerte . 17
Annexe B (informative) Comportements lors du pré-mouvement et leurs déterminants. 19
Annexe C (informative) Informations détaillées nécessaires pour les calculs du RSET. 22
Annexe D (informative) Scénarios comportementaux de dimensionnement pour la détermination
des variables par défaut du RSET. 25
Annexe E (informative) Données sur les distributions des temps de pré-mouvement et leurs
dérivées . 33
Annexe F (informative) Temps de début d'évacuation des méthodes de vérification utilisées pour
les évacuations sécurisées au Japon. 42
Annexe G (informative) Directives sur les vitesses de déplacement et les flux de passage . 45
Annexe H (informative) Exemples d'interactions entre les temps de pré-mouvement et les temps
de déplacement. 57
Annexe I (informative) Effets de la fumée sur la vitesse de marche. 60
Bibliographie . 62
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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Exceptionnellement, lorsqu'un comité technique a réuni des données de nature différente de celles qui sont
normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant comprendre des informations sur l'état
de la technique par exemple), il peut décider, à la majorité simple de ses membres, de publier un Rapport
technique. Les Rapports techniques sont de nature purement informative et ne doivent pas nécessairement
être révisés avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
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.
L'ISO/TR 16738 a été élaboré par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,
Ingénierie de la sécurité incendie.
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent Rapport technique fournit des informations (parfois appelées «conseils» ou «directives», bien qu'il
ne soit nullement question d'élaborer des directives d'application obligatoire) sur les méthodes d'ingénierie
actuellement disponibles pour l'évaluation des aspects portant sur la sécurité des personnes d'une conception
d'ingénierie de la sécurité incendie pour l'environnement bâti, y compris les structures comme les tunnels,
complexes souterrains, bateaux et véhicules. Des conseils sont donnés pour l'évaluation et la gestion du
comportement des occupants, notamment le comportement pendant l'évacuation, en cas d'incendie et pour
l'évaluation de l'état des occupants et de leurs capacités, notamment en rapport avec les effets d'une
exposition aux effluents et à la chaleur du feu.
Les directives sont centrées sur l'évacuation des occupants, bien que dans certaines situations le maintien
sur place ou le transfert vers une autre zone de refuge ou de sécurité puisse constituer une alternative
appropriée. L'un des principes de base de la conception fondée sur la performance (ingénierie de la sécurité
incendie) est que le temps disponible pour l'évacuation du bâtiment (ASET) est supérieur au temps
nécessaire à l'évacuation des occupants (RSET) avec une marge de sécurité adéquate.
En cas d'incendie dans lequel les occupants peuvent être exposés à des effluents et/ou à la chaleur du feu,
l'objectif de la stratégie d'ingénierie de la sécurité incendie est généralement que cette exposition n'empêche
ni ne gêne l'évacuation en toute sécurité (si elle est nécessaire) de l'ensemble des occupants, sans effets
graves pour leur santé.
Les objectifs possibles d'une conception en sécurité incendie peuvent être de s'assurer que les occupants qui
se trouvent hors de la zone à l'origine du feu sont en mesure d'atteindre (ou de rester dans) une zone de
sécurité, sans jamais être au contact ou sans même être conscients de la présence des effluents et/ou de la
chaleur du feu, tandis que ceux qui se trouvent dans l'enceinte à l'origine du feu ne sont pas soumis à des
conditions mettant leur vie en danger. Ces objectifs sont proposés comme principaux critères de conception
pour la sécurité de la majorité des occupants de structures à plusieurs compartiments.
Il existera inévitablement des scénarios potentiels dans lesquels certains occupants prendront conscience du
feu ou de ses effluents ou y seront exposés, notamment s'ils se trouvent dans l'enceinte à l'origine du feu.
Cela peut aller de la vision de flammes ou de fumée ou d'une exposition à une légère contamination par la
fumée, phénomènes courants dans la plupart des incendies, jusqu'à des expositions mettant en danger la vie
des personnes. Pour tous les scénarios, il est important de pouvoir évaluer les réactions comportementales
probables et les effets de ces situations, soit dans le cadre de la conception globale, soit dans le cadre de
l'évaluation du risque d'incendie.
Afin de réaliser ces évaluations, des données d'entrée détaillées sont requises dans quatre domaines
principaux:
⎯ la stratégie de conception du bâtiment et de gestion de la sécurité des personnes en cas d'urgence;
⎯ les caractéristiques des occupants;
⎯ la dynamique de modélisation feu;
⎯ les effets d'une intervention.
La réponse des occupants face à une situation d'incendie est influencée par toute une gamme de variables
dans ces quatre catégories, liées à la caractérisation des occupants en termes de nombre, de répartition dans
le bâtiment à différents moments, de leur connaissance du bâtiment, de leurs capacités et incapacités, des
comportements et d'autres attributs; la caractérisation du bâtiment comprenant son utilisation, son
aménagement et ses services, la capacité d'alerte, les moyens d'évacuation et la stratégie de gestion en
situation d'urgence; l'interaction de tous ces dispositifs avec le scénario d'incendie et les dispositions pour
l'intervention d'urgence (sapeurs-pompiers et équipements de secours).
Des directives sont fournies concernant
a) l'évaluation des temps d'évacuation des occupants et d'évacuation des bâtiments:
⎯ pour les occupants n'étant pas affectés directement par le feu (par exemple dans des endroits du
bâtiment éloignés du compartiment en feu);
⎯ pour les occupants dont le comportement d'évacuation et, par conséquent, le RSET sont influencés
par les effluents et la chaleur du feu.
b) l'évaluation de l'ASET par rapport aux limites de tolérance aux effluents et à la chaleur du feu.
NOTE Pour plus d'informations sur les méthodes de calcul employées pour l'évaluation de la tolérance en
relation avec l'exposition aux effluents et à la chaleur du feu, le lecteur est invité à consulter l'ISO 13571.
Le temps nécessaire à l'évacuation dépend d'une série de processus, à savoir
⎯ le temps écoulé entre l'initiation et la détection du feu,
⎯ le temps écoulé entre la détection du feu et la consigne d'évacuation générale donnée aux occupants,
⎯ le temps d'évacuation, qui est scindé en deux phases principales:
⎯ le temps de pré-mouvement, c'est-à-dire le temps nécessaire pour prendre conscience de l'urgence
et pour effectuer une série d'activités avant la phase de cheminement d'évacuation;
⎯ le temps de déplacement, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que les occupants se rendent dans
un endroit sécurisé.
Les temps écoulés entre l'initiation et la détection et entre l'initiation et l'alarme sont traités dans
l'ISO/TR 13387-7. En ce qui concerne le temps de pré-mouvement et les temps de reconnaissance et de
réaction, les études menées sont essentiellement qualitatives (voir Références [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]
ainsi que l'ISO 13387-8) et décrivent les facteurs psychologiques, comportementaux et physiologiques
affectant la détection et la reconnaissance des incendies et la grande variété de comportements rencontrés
parmi les groupes d'occupants. Il existe quelques méthodes permettant de quantifier ces phénomènes et
leurs interactions, bien que certaines données sur les distributions des temps de réaction soient issues
d'observations du comportement durant des urgences simulées ou réelles, voir Références [4], [5], [9]. Ces
études ont montré que les temps globaux nécessaires pour ces types de comportements peuvent représenter
la majeure partie du temps nécessaire à l'évacuation.
Les déplacements en direction des sorties de secours et des voies d'évacuation font intervenir des processus
plus physiques, qui ont été relativement bien quantifiés et qui relèvent de méthodes de calculs relativement
simples pour les besoins de la conception, voir Références [10], [11], [12], [13]. Néanmoins, les temps de
déplacement peuvent être affectés par des comportements comme la recherche et le choix de la sortie. En
outre, certains phénomènes physiques, comme la convergence des flux, n'ont pas encore été évalués de
manière appropriée, voir Références [11] et [14].
Il existe des interactions considérables entre les différents aspects du temps de pré-mouvement et les temps
de déplacement pour la détermination des temps d'évacuation totaux des groupes d'occupants d'un bâtiment.
Celles-ci ont des implications considérables pour les évaluations de conception par objectifs, voir
Références [6], [14], [15], [16]. Les utilisateurs du présent Rapport technique sont considérés comme
suffisamment qualifiés et compétents dans les domaines de l'ingénierie de la sécurité incendie et de
l'évaluation du risque d'incendie. Il est particulièrement important que les utilisateurs comprennent les
paramètres mis en œuvre par les différentes méthodologies. Les utilisateurs sont avertis que les méthodes
mises au point et les hypothèses fondées sur les observations concernant l'évacuation des bâtiments peuvent
ne pas être directement applicables aux différentes natures d'exploitation ou à d'autres environnements bâtis,
comme les tunnels ou les bateaux.
vi © ISO 2009 – Tous droits réservés
RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 16738:2009(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Informations techniques
sur les méthodes d'évaluation du comportement et du
mouvement des personnes
1 Domaine d'application
Le présent Rapport technique est destiné à renseigner les concepteurs, les autorités réglementaires et les
professionnels de la sécurité incendie sur les méthodes d'ingénierie disponibles pour les stratégies
d'évacuation relatives à l'évaluation de la sécurité des personnes d'une conception utilisant l'ingénierie de la
sécurité incendie. Les informations concernent l'évaluation, la quantification et la gestion du comportement
des occupants, notamment le comportement lors d'une évacuation, en cas d'incendie.
Le présent Rapport technique porte sur les paramètres sur lesquels reposent les principes de base de la
conception de la sécurité des personnes et fournit des informations sur les processus, évaluations et calculs
nécessaires pour déterminer la localisation et l'état des occupants du bâtiment en fonction du temps.
La présent Rapport technique fournit des informations sur les méthodes utilisées lors de la conception pour la
quantification des différents aspects du comportement humain en cas d'évacuation. Il est destiné à être utilisé
conjointement avec les parties de l'ISO/TR 13387 et les documents de directives et normes associés. Ces
derniers fournissent des informations utiles pour l'évaluation de la sécurité des personnes et indiquent comment
inclure les résultats de cette évaluation dans l'ingénierie de la sécurité incendie appliquée à la conception.
L'utilisation des ascenseurs pour l'évacuation lors d'une situation d'urgence n'est pas traitée dans le présent
Rapport technique.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour 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/TR 13387-8, Ingénierie de la sécurité contre l'incendie — Partie 8: Sécurité des personnes —
Comportement des occupants, emplacement et état physique
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO/TR 13387-8 et l'ISO 13943
ainsi que les suivants s'appliquent.
NOTE Il a cependant été nécessaire d'ajouter certains termes pour identifier des éléments particuliers du
comportement qui sont utiles pour la quantification des temps d'évacuation du bâtiment et des personnes.
3.1
scénario comportemental de dimensionnement
description qualitative des caractéristiques des occupants, de l'environnement bâti et des systèmes associés,
ainsi que de la dynamique d'incendie, identifiant les aspects clés des comportements d'évacuation et du
temps d'évacuation du bâtiment
3.2
voie d'évacuation
itinéraire faisant partie des moyens d'évacuation d'un point quelconque d'un bâtiment jusqu'à la sortie finale
ou jusqu'à un autre endroit sécurisé
3.3
temps d'évacuation du bâtiment
intervalle entre l'initiation et le moment où tous les occupants sont en mesure d'atteindre un endroit sécurisé
3.4
sortie
porte ou autre ouverture adaptée donnant accès à un endroit relativement sécurisé
3.5
temps de passage
temps nécessaire à un groupe d'occupants pour quitter une enceinte ou un bâtiment en empruntant une ou
plusieurs sorties spécifiques
3.6
marge de sécurité
quantité ou facteur temps supplémentaire appliqué(e) à un calcul de conception ou à une exigence de
performance pour tenir compte des incertitudes et/ou des distributions statistiques des paramètres pertinents
pour la performance de conception
NOTE En ce qui concerne le comportement et l'évacuation des occupants, une marge de sécurité adéquate prend en
compte les risques associés aux différentes natures d'exploitation et aux différentes personnes susceptibles de les utiliser,
ainsi que les scénarios d'incendie potentiels et les incertitudes en matière de prévision de l'ASET et du RSET pour des
scénarios de conception particuliers.
3.7
management
la ou les personne(s) (ou leurs actions) en charge de la surveillance globale de l'établissement lorsque les
lieux sont occupés, exerçant cette responsabilité soit en propre, par exemple le propriétaire, soit par
délégation (de droit statutaire)
3.8
taux de convergence
rapport du nombre de voies de passage amont sur le nombre de voies de passage aval une fois que les flux
ont atteint un point de convergence ou un espace commun, ou proportion du flux aval par rapport aux flux qui
se sont rejoints aux points de convergence
3.9
temps de pré-mouvement
PTAT
intervalle entre le moment où une alerte incendie est donnée et le moment où un occupant commence à se
diriger vers une sortie
NOTE 1 Ce temps a deux composantes: le temps de reconnaissance (3.10) et le temps de réaction (3.11).
NOTE 2 Pour les groupes d'occupants, deux phases peuvent être identifiées:
⎯ le temps de pré-mouvement des premiers occupants qui se déplacent;
⎯ la distribution du temps de pré-mouvement entre les premiers et les derniers occupants qui se déplacent.
2 © ISO 2009 – Tous droits réservés
3.10
temps de reconnaissance
intervalle entre le moment où une alerte incendie est donnée et la première réaction à cette alerte
3.11
temps de réaction
intervalle entre le moment où a lieu la première réaction à un événement et le moment où le déplacement
vers un endroit sécurisé commence
3.12
endroit sécurisé
lieu éloigné ou isolé des effets d'un feu de sorte que ces effets ne constituent plus une menace
NOTE L'endroit sécurisé peut se trouver à l'intérieur ou à l'extérieur du bâtiment en fonction de la stratégie
d'évacuation.
3.13
critères de tolérance
exposition maximale aux dangers d'un incendie pouvant être tolérée sans provoquer d'incapacité
3.14
temps de déplacement
temps nécessaire, une fois le mouvement vers la sortie amorcé, pour qu'un occupant d'une partie spécifiée
d'un bâtiment atteigne un endroit sécurisé
3.15
vitesse de marche
vitesse de mouvement non restreinte d'une personne
3.16
temps de marche
temps mis par une personne pour aller de sa position de départ à la sortie la plus proche
3.17
temps d'alerte
intervalle entre la détection du feu et le moment où une alarme générale ou autre alerte est donnée à
l'ensemble des occupants dans un espace spécifié d'un bâtiment
4 Symboles
t temps disponible pour l'évacuation du bâtiment
ASET
t temps nécessaire à l'évacuation des occupants
RSET
t temps d'évacuation du bâtiment
evac
t temps de détection
det
t temps d'alarme générale ou d'alerte
warn
t temps de pré-mouvement
pre
t temps de déplacement
trav
t temps de marche lors du temps de déplacement
trav (marche)
t temps nécessaire pour franchir les sorties
trav (passage)
t temps de reconnaissance
rec
t temps de réaction
res
t marge de sécurité adéquate
marg
5 Intégration du comportement et du mouvement à la conception par objectifs
5.1 Généralités
Dans la plupart des systèmes de réglementation de la sécurité incendie, des mesures sont prises pour
assurer la sécurité des occupants, comme la prévention de l'initiation, la prévention de la propagation rapide
du feu, la mise à disposition d'installations et de voies d'accès pour les sapeurs-pompiers, la mise en place de
systèmes de détection et d'alerte et de moyens adéquats pour l'évacuation. Ces mesures sont souvent
appliquées par le biais de moyens prescriptifs couverts par des documents et des codes en référence aux
exigences législatives nationales.
L'approche d'ingénierie de la sécurité incendie adoptée dans toutes les parties de l'ISO/TR 13387 est une
approche par objectifs visant à atteindre un objectif global, à savoir une conception sûre en matière d'incendie.
La conception globale, décrite de manière plus détaillée dans le document cadre ISO/TR 13387-1, est
subdivisée en une série de sous-systèmes. L'un des principes appliqués consiste à évaluer les interrelations et
interdépendances des différents sous-systèmes, et à identifier et connaître les conséquences de tous les
éléments pris en compte dans chaque sous-système.
Un autre principe appliqué consiste à considérer que l'évacuation est dépendante du temps, afin de tenir compte
du fait que les vrais incendies ont un taux de croissance et de propagation variant en fonction du temps. Malgré
cette approche par objectifs, il faut reconnaître qu'il peut être nécessaire d'observer certains paramètres
prescriptifs dans toute évaluation des dispositions de sécurité des personnes à l'intérieur d'un bâtiment.
5.2 Principes de base de la conception par objectifs en matière de sécurité des personnes
La conception en matière de sécurité des personnes consiste à prévoir des moyens de protection des
occupants contre l'exposition au feu ainsi que des moyens d'évacuation. Cela consiste en général à
⎯ prévoir des voies d'évacuation adéquates (nombre et largeur des sorties et voies d'évacuation protégées,
distances de déplacement vers une sortie),
⎯ estimer et contrôler le nombre et la densité d'occupants (par exemple facteurs d'encombrement),
⎯ prévoir des cloisonnements coupe-feu (protection passive entre les compartiments, protection passive
des voies d'évacuation, portes et couloirs coupe-feu et coupe-fumées),
⎯ mettre en place des alertes (système de détection et d'alarme manuel ou automatique, gestion de la
sécurité incendie),
⎯ prévoir des moyens de protection active contre l'incendie (extincteurs, extraction de fumée),
⎯ mettre en place une signalisation, un éclairage de sécurité, etc.
L'évaluation de la conception par objectifs (FSE) dépend d'une comparaison dans le temps du temps
disponible pour l'évacuation des occupants (si nécessaire) ou pour qu'ils atteignent un endroit sécurisé
(ASET) et du temps nécessaire à l'évacuation des personnes (RSET).
4 © ISO 2009 – Tous droits réservés
5.3 Calculs de l'ASET
Le temps disponible pour l'évacuation du bâtiment dépend de paramètres associés au danger croissant
auquel sont exposés les occupants en raison du feu. À partir du moment où le feu démarre, sa sphère
d'influence augmente et menace des zones plus étendues et un plus grand nombre d'occupants. Par
conséquent, il existe, pour chaque espace, un temps disponible pour l'évacuation (ASET) des occupants leur
permettant d'évacuer vers un endroit sécurisé, avant l'apparition de conditions rendant les lieux inhabitables.
L'évaluation de ces processus pour un scénario particulier vise à calculer le moment où un occupant est
soumis à une exposition incapacitante aux effluents du feu.
La prévision des temps d'ASET implique d'estimer les courbes de temps-concentration (ou d'intensité) des
principaux produits toxiques, de la fumée et de la chaleur dans un incendie (voir l'ISO/TR 13387-2,
l'ISO/TR 13387-3, l'ISO/TR 13387-4, l'ISO/TR 13387-5, l'ISO 16732 et l'ISO 16733) et d'en déduire et
d'estimer les points limites de l'ASET pour ces dangers (voir l'ISO 13571 pour plus de détails).
5.4 Calculs du RSET
Le temps d'évacuation du bâtiment dépend d'un certain nombre de paramètres liés à la détection, à la mise
en place d'alertes, au comportement et au mouvement des occupants lors de l'évacuation. La caractérisation
et la détermination des comportements d'évacuation des personnes peuvent être simplifiées en deux grandes
catégories:
a) Comportements de pré-déplacement également appelés comportements de pré-mouvement: il s'agit des
comportements impliqués dans les réactions des occupants avant qu'ils ne commencent à se déplacer le
long des voies d'évacuation.
Bien que ces comportements puissent comporter des périodes d'inactivité des occupants, ils
comprennent aussi toute une gamme de comportements impliquant un mouvement, mais ces
comportements n'incluent généralement pas le mouvement vers les voies d'évacuation. Les recherches
sur le comportement ont conduit à une découverte importante qui est que la phase de pré-mouvement
peut souvent représenter la majeure partie du temps total d'évacuation du bâtiment, voir Références [2],
[5], [6], [9], [15].
b) Comportements lors des déplacements: il s'agit du mouvement physique des occupants dans et le long
des voies d'évacuation.
Lorsqu'il est prévisible que des occupants puissent voir le feu ou de la fumée lors de leur évacuation, ou
être exposés à la chaleur ou aux effluents du feu, leur activité de pré-mouvement et leur comportement
lors du déplacement peuvent être affectés, auquel cas les données sur la situation d'incendie (voir
Article 6) doivent être prises en compte. Des directives sur les effets de la situation d'incendie sur le
RSET sont fournies dans le présent Rapport technique.
La Figure 1 fournit un schéma simplifié des processus impliqués dans l'évacuation.
L'évaluation de ces processus pour un scénario d'incendie donné a pour but de calculer le RSET.
Figure 1 — Schéma simplifié des processus impliqués dans le temps
d'évacuation en fonction du temps disponible pour l'évacuation du bâtiment
5.5 Stratégies d'évacuation
La stratégie d'évacuation peut avoir un effet important sur les temps d'évacuation. L'évacuation simultanée de
tous les occupants en cas de détection d'un feu n'est souvent pas la marche à suivre recommandée (ou
possible) au départ pour de nombreux types de bâtiments et natures d'exploitation. Pour un grand nombre de
grands bâtiments, on utilise des stratégies d'évacuation progressive, qui consistent à évacuer
progressivement les occupants des différentes parties d'un bâtiment menacé par le feu. Pour ces bâtiments,
la capacité des voies d'évacuation peut être insuffisante pour permettre l'évacuation simultanée et rapide de
la totalité du bâtiment.
La perturbation occasionnée par l'évacuation totale d'un grand bâtiment en réponse à un incendie mineur
pose également un problème. Dans certains pays, pour les appartements et les duplex par exemple, la
stratégie de conception consiste à n'évacuer que le compartiment à l'origine du feu et les zones adjacentes
affectées par le feu. Pour les bâtiments comme les hôpitaux, une évacuation rapide peut être impossible. On
a souvent recours à une stratégie d'évacuation horizontale progressive, selon laquelle les occupants sont
évacués vers un compartiment adjacent qui sert de refuge temporaire. Même lorsque l'on a recours à une
stratégie d'évacuation simultanée et immédiate, le temps nécessaire à l'évacuation peut être long (jusqu'à une
heure environ) pour certaines natures d'exploitation, en particulier celles impliquant des locaux à sommeil.
5.6 Marge de sécurité
5.6.1 Généralités
Une marge de sécurité adéquate prend en compte les risques associés aux différentes natures d'exploitation
et aux personnes susceptibles de les utiliser, ainsi que les scénarios d'incendie potentiels et les incertitudes
en matière de prévision de l'ASET et du RSET pour des scénarios de conception particuliers.
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5.6.2 Conception par objectifs
La conception par objectifs repose sur des calculs d'ingénierie portant sur les différentes variables
temporelles de la conception et, en particulier, l'adéquation de la marge de sécurité dépend de la rigueur des
calculs de l'ASET et du RSET. Il est utile que les calculs précisent les hypothèses émises pour chaque étape
de la production et de la propagation des effluents du feu, et pour chaque étape des calculs d'évacuation des
occupants. Il est également utile de fournir des éléments d'audit pour chaque étape, en précisant les
hypothèses émises, notamment les plages supposées de variation et d'incertitude.
L'ISO/TS 16732 fournit des lignes directrices sur les approches probabilistes permettant de gérer l'incertitude.
5.6.3 Conception déterministe
Pour les évaluations déterministes, les choix effectués pour des paramètres spécifiques peuvent être justifiés
et plusieurs calculs peuvent être réalisés pour démontrer les effets des variations des paramètres clés.
Pour tout ensemble spécifique de calculs de l'ASET et du RSET, t est représenté par la différence entre
marg
t et t , comme indiqué par l'Équation (1):
ASET RSET
t = t − t (1)
marg ASET RSET
5.6.4 Impact du scénario d'incendie
Lors de l'étude de la marge de sécurité offerte par une conception, il est important de reconnaître l'impact que
peut avoir le scénario d'incendie pris en compte lors de la conception sur les dispositions concernant les
moyens d'évacuation. Il peut être important d'envisager le fait que certains éléments prévus puissent ne pas
être disponibles en raison de la nature, de la localisation ou d'autres impacts du feu et de ses effluents, et
d'en tenir compte.
5.7 Éléments utilisés pour la quantification du RSET
La formule de base utilisée pour déterminer le temps d'évacuation d'un bâtiment est donnée par
l'Équation (2):
t = t + t + (t + t) (2)
RSET det warn pre trav
NOTE t (temps d'évacuation du bâtiment) comprend les quatre termes de l'Équation (2), tandis que le temps
RSET
d'évacuation des personnes, t , correspond aux deux derniers termes uniquement.
evac
Le temps entre l'initiation et la détection, t , par un système automatique ou par le premier occupant à
det
remarquer des signes d'incendie, dépend du système de détection incendie mis en place et du scénario
d'incendie. L'ISO/TR 13387-1, l'ISO/TR 13387-2, l'ISO/TR 13387-3, l'ISO/TR 13387-4 et l'ISO/TR 13387-5
fournissent des directives sur l'estimation des caractéristiques d'augmentation du débit calorifique dans
l'enceinte d'origine et l'ISO/TR 13387-7 fournit des directives sur la détection par des systèmes mécaniques et
électriques. L'importance du facteur humain dans la détection et les alertes est étudiée dans l'Annexe A.
Le temps entre la détection et le déclenchement d'une alarme générale ou d'une alerte, t , à un endroit
warn
spécifique peut varier entre zéro (lorsque le feu est détecté par un système automatique déclenchant une
alarme générale dès la première détection) et quelques minutes ou plus (lorsque, par exemple, des systèmes
d'alarme progressive sont utilisés ou lorsqu'il n'y a pas de détection automatique). L'Annexe A fournit des
lignes directrices sur les temps d'alerte par défaut pour différentes configurations de systèmes.
Le temps de pré-mouvement, t , est constitué de deux éléments comportementaux pour chaque occupant
pre
individuel (les temps de reconnaissance et de réaction), qui peuvent être pris en compte dans certains
modèles d'évacuation. L'Annexe B donne des directives supplémentaires sur les comportements de
pré-mouvement. Toutefois, en ce qui concerne les principaux éléments des temps d'évacuation du bâtiment
et des groupes d'occupants, il est important de distinguer deux phases:
⎯ la période entre le déclenchement d'une alarme générale et le déplacement des premiers occupants:
temps de pré-mouvement des premiers occupants, t ;
pre (premiers occupants)
⎯ ensuite, la distribution des temps de pré-mouvement pour le groupe d'occupants t
pre (distribution des
; elle peut être exprimée comme la distribution des temps individuels ou représentée par un
occupants)
temps individuel, par exemple celui du mode de population ou du dernier occupant pour se déplacer, en
fonction du type d'analyse.
La quantification des temps de pré-mouvement dépend d'un grand nombre de variables, qui sont étudiées
dans les Articles 6 et 7.
Le temps de déplacement des occupants de l'enceinte ou du bâtiment, t , est subdivisé en sous-catégories,
trav
qui doivent être identifiées et évaluées lors de la revue de conception et incorporées dans l'évaluation de la
performance.
Il possède deux principales composantes:
⎯ Le temps nécessaire aux occupants pour se rendre vers une sortie menant à une voie d'évacuation
protégée, temps de marche, t . Le temps de marche peut être exprimé sous forme de
trav (marche)
distribution des temps individuels ou représenté par un temps individuel, comme le temps moyen
nécessaire pour aller vers les sorties ou le temps nécessaire pour que le dernier occupant se dirige vers
une sortie. Ce temps dépend à son tour de la vitesse de marche de chaque occupant et de la distance
qui le sépare de la sortie. Le temps de marche est déterminé par les dimensions physiques du bâtiment,
la répartition des occupants et leurs vitesses de marche. Les vitesses de marche et les temps de marche
dépendent de la densité des occupants, étant donné que la marche est ralentie en cas de densité
d'occupants très élevée dans l'enceinte. Lorsque la marche n'est pas entravée, ce qui est le cas des
faibles densités, elle représente le temps minimum nécessaire pour se diriger vers les sorties.
⎯ Le temps nécessaire aux occupants pour franchir les sorties et les voies d'évacuation est le temps de
passage, t , déterminé par la capacité de passage des sorties. Il peut également être évalué
trav (passage)
en termes d'occupants individuels ou représenté par le temps total nécessaire pour que la population
d'occupants franchisse les sorties. Le temps de passage représente le temps nécessaire pour évacuer
une enceinte, en supposant que tous les occupants se trouvent au niveau des sorties et que l'utilisation
des sorties est optimale.
Les temps de marche et de passage peuvent servir à estimer le temps nécessaire pour qu'une population
d'occupants entre dans une voie d'évacuation protégée, par exemple qu'elle arrive dans un escalier protégé
en passant par les sorties d'étage, mais ces temps peuvent également s'appliquer au trajet vers les sorties
finales du bâtiment en empruntant les voies d'évacuation.
La quantification des vitesses de déplacement et des flux dépend de plusieurs variables, qui sont étudiées
dans les Articles 6, 8 et 9.
Le concept de «temps d'arrivée» est utile pour l'évaluation des temps d'évacuation. Le temps d'arrivée
représente le temps mis par un occupant pour se présenter à une sortie après une alerte dans l'optique de
quitter l'enceinte, en supposant que sa progression dans l'espace et par la sortie n'est pas entravée (de sorte
que la vitesse de marche ne soit pas restreinte).
Autre concept important, celui du «temps de queue», t . Ce temps représente le temps écoulé entre le
queue
déclenchement d'une alarme générale et celui où des queues se forment au niveau des sorties. La formation
de queues se produit lorsque le taux d'arrivée des occupants au niveau des sorties dépasse le flux maximal
d'occupants pouvant être accepté par les sorties.
Pour les groupes d'occupants, les temps de pré-mouvement et les temps de déplacement suivent des
distributions et il y a un degré considérable d'interaction entre ces distributions.
Le comportement humain intervient dans une mesure plus ou moins grande dans tous ces processus et, par
conséquent, chacun doit être étudié et quantifié lors de la conception. Tandis que les méthodes de calcul des
déplacements et des flux sont relativement simples et solides, les problèmes liés au comportement des
occupants sont plus complexes et difficiles à quantifier. L'un des principaux objectifs du présent Rapport
technique est de fournir des lignes directrices pratiques sur la manière de traiter ces problèmes lors de la
conception.
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6 Scénarios comportementaux de dimensionnement pour la quantification du RSET
De la même manière qu'un scénario d'incendie de dimensionnement est nécessaire pour quantifier l'ASET, un
scénario comportemental de dimensionnement est nécessaire pour quantifier le RSET.
La quantification des temps de pré-mouvement et des temps de déplacement est fortement influencée par
des aspects ayant trait au comportement des occupants et, selon les systèmes mis en place, les temps de
détection et d'alarme peuvent également être influencés par des aspects comportementaux.
Pour mettre au point un ou plusieurs scénarios comportemental de dimensionnement pour une structure
occupée donnée, il est nécessaire de prendre en compte les comportements des occupants concernés par
l'évacuation, lesquels dépendent de plusieurs facteurs, notamment
⎯ les caractéristiques du bâtiment (ou autre structure), en particulier la nature d'exploitation, la méthode de
détection, la mise en place d'alertes, les systèmes de gestion de la sécurité incendie et l'aménagement
du bâtiment,
⎯ les caractéristiques des occupants, en particulier le nombre d'occupants, leurs capacités physiques, leur
état d'alerte (éveillés ou endormis) et leur connaissance du bâtiment et de ses systèmes,
⎯ la dynamique d'incendie (voir l'ISO/TR 13387-8), dans les situations où les occupants sont exposés aux
effluents du feu,
⎯ les effets d'une intervention des services de secours.
Dans chacune de ces catégories, il existe un grand nombre de variables qui peuvent être prises en compte
pour toute structure. Ces variables sont étudiées en détail dans l'Annexe C.
Bien que certains de ces facteurs et leur influence sur l'évacuation soient quantifiables dans toute conception
de bâtiment spécifique, d'autres, notamment ceux concernant le comportement des occupants, sont
essentiellement qualitatifs, voir Références [2], [5], [6]. Les variables conditionnant les réactions des
occupants individuels d'un bâtiment dans les situations d'urgence sont extrêmement complexes mais, bien
que chaque individu ait une expérience unique, lorsque des groupes d'occupants sont étudiés, un certain
nombre de situations courantes et de scénarios peuvent être identifiés. Ceux-ci peuvent être suffisamment
simpl
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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