UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA

DO TRABALHO

SANDRO ROGÉRIO LAUTENSCHLAGER

SIMULAÇÃO DE ABANDONO DO BLOCO C67 - UEM

MARINGÁ

2013

SANDRO ROGÉRIO LAUTENSCHLAGER

SIMULAÇÃO DE ABANDONO DO BLOCO C67 - UEM

Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho da Universidade Estadual de Maringá.

Professora Orientadora: Dra. Doralice Aparecido Favaro Soares

MARINGÁ

SANDRO ROGÉRIO LAUTENSCHLAGER

SIMULAÇÃO DE ABANDONO DO BLOCO C67 - UEM

Esta monografia foi julgada e aprovada para a obtenção do Título de Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho no Curso de Pós-graduação (latu sensu) em Engenharia de Segurança do Trabalho da Universidade Estadual de Maringá.

Prof. Msc. Edson Ikeda, Coordenadora do Curso.

BANCA EXAMINADORA

________________________________________

Prof. Doralice Aparecido Favaro Soares (orientadora) - UEM

________________________________________ Profa. Dr. Paulo Fernando Soares - UEM

________________________________________ Profa. Msc. Aline Lisot - UEM

AGRADECIMENTOS

A Deus, pelas suas misericórdias que se renovam a cada manha.

À Sueli e ao Daniel amores da minha vida.

Aos Professores e Funcionários do DEC nos últimos 7 anos vocês tem sido minha segunda família. Ao professor Osni que ensinou-me o ciclo da água e agora têm-nos envolvidos no mundo da segurança do trabalho. Aos professores Paulo, Doralice e Aline que contribuíram para melhoria final da monografia.

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA DO TRABALHO

SANDRO ROGÉRIO LAUTENSCHLAGER

SIMULAÇÃO DE ABANDONO DO BLOCO C67 - UEM

MARINGÁ 2013

RESUMO

As simulações de abandano de uma edificação podem ser realizadas via simulação real ou através de simuladores numéricos. Na simulação real se estabelece uma rota de abandono e um local de encontro. Inicia-se a contagem do tempo após um sinal que estabelece o início do abandono até que o último ocupante da edificação chegue ao local estabelecido para o encontro. Nos simuladores numéricos os dados geométricos da edificação e as características como velocidade e posição das pessoas são utilizadas para estimar o tempo de abandono da edificação. Este trabalho utilizou dados de simulação de abandono real do Bloco C67 realizado no dia 31/08/2012 para calibrar o modelo númerico utilizado no software Pathfinder®. Verificou-se atraves da simulação de abandono real que o tempo para abandono de 275 ocupantes do bloco C67 foi de 162 segundos. O valor da velocidade de movimento das pessoas que produz resultados para o tempo de abandono do Bloco C67 mais próximos dos valor observado na simulação real é de 0,86m.s-1. Verificou-se que a média das taxas de abandono observada na simulação de abandono real dos ambientes do bloco C67 foi 0,96 (ocupante/segundo). Com adição de duas saídas de abandono e mais uma escada ligando o anfiteatro superior ao térreo a redução do tempo de abandono foi de aproximadamente 80 segundos. Além disso o congestionamento de pessoas observado nas escadas após 40 segundos do início do abandono utilizando somente uma saída pode ser reduzido. O congestionamento observado em situação de pânico poderá favorecer o atropelamento e o esmagamento daqueles com dificuldades motoras.

Palavras-chave: Simulação de abandono de edificações, Incêndio, Engenharia de Segurança do Trabalho.

SÚMARIO

1 INTRODUÇÃO ... 9

1.1 OBJETIVOS ... 10

2 REVISÃO DE LITERATURA ... 11

2.1 Abandono de Edificações e Brigada de Incêndio ... 11

2.2 Modelos de Abandono de Ambientes Fechados ... 12

2.2.1 Modelo Pathfinder® ... 12

3 MATERIAL E MÉTODOS ... 18

4 RESULTADOS ... 20

4.1 Simulação de Abandono do Bloco C67 ... 20

4.2 Simulação Numérica com a Saída 1 Semelhante a Simulação Real ... 28

4.3 Simulação Numérica com Três Saídas ... 30

4.4 Simulação Numérica com Três Saídas e Adição de Escada Ligando Anfiteatro Superior ao Pavimento Térreo ... 32

5 CONCLUSÃO ... 34

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – (a) Modelo do ambiente a ser modelado (b) malha gerada para o modelo do

ambiente a ser modelado ... 13

Figura 2 – Ambientes, portas de saída dos ambientes (linhas laranja) e saída da edificação (linha verde claro) ocupantes (círculos azuis) ... 14

Figura 3 – Ilustração da geração pelo Pathfinder® do caminho de saída de um ambiente retangular com uma obstrução ... 15

Figura 4 - Representação para procura do caminho no modo SFPE (a) e no modo de direção (b) ... 17

Figura 5 – Localização do Bloco C67 e do estacionamento do bloco C67 no campus da UEM ... 19

Figura 6 – Evolução no tempo do abandono dos 275 ocupantes do bloco C67 simulado no software Pathfinder® ... 20

Figura 7 - Posição dos ocupantes do anfiteatro superior antes da simulação de abandono ... 21

Figura 8 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para porta do anfiteatro superior . 21 Figura 9 - Posição dos ocupantes da sala 103 antes da simulação de abandono ... 22

Figura 10 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para porta da sala 103 ... 22

Figura 11 - Posição dos ocupantes da sala 105 antes da simulação de abandono ... 23

Figura 12 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para porta da sala 105 ... 23

Figura 13 - Posição dos ocupantes da sala 106 antes da simulação de abandono. ... 24

Figura 14 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para porta da sala 106 ... 24

Figura 15 - Posição dos ocupantes da sala 104 antes da simulação de abandono ... 25

Figura 16 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para porta da sala 104. ... 25

Figura 17 - Posição dos ocupantes do anfiteatro térreo antes da simulação de abandono ... 26

Figura 18 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para anfiteatro térreo. ... 27

Figura 19 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatros no início da simulação numérica ... 28

Figura 20 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula, anfiteatro e corredores 10 segundos após início do abandono ... 28

Figura 21 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula, anfiteatro e corredores 40 segundos após início do abandono ... 29

Figura 22 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 156,4 segundos após início do abandono ... 29

Figura 23 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro no início da simulação numérica de abandono com três saídas ... 30 Figura 24 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 40 segundos após o início da simulação numérica de abandono com três saídas ... 30 Figura 25 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 120 segundos após o início da simulação numérica de abandono com três saídas. ... 31 Figura 26 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro no início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo ... 32 Figura 27 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 10 segundos após o início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo ... 32 Figura 28 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 40 segundos após o início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo ... 33 Figura 29 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 80 segundos após o início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo ... 33

1 INTRODUÇÃO

As simulações de abandano de uma edificação podem ser realizadas via simulação real ou atraves de simuladores numéricos.

Na simulação real se estabelece uma rota de abandono e um local de encontro. Inicia-se a contagem do tempo após um sinal que estabelece o início do abandono até que o último ocupante da edificação chegue ao local estabelecido para o encontro. Existem alguns relatos da simulação real de abandono de edifícios comerciais realizado por meio da brigada de incêndio. Estas simulações podem desenvolver condições psicológicas favoráveis de reconhecimento da rota de abandono pelos frequentadores destes edifícios e, caso ocorram eventos que venham requerer o abandono do edifício, estas pessoas poderão influenciar os demais ocupantes. Nos edifícios educacionais esta pratica não era realizada. Entretanto, no ano de 2012 o secretário de educação Flávio Arns solicitou ao corpo de bombeiros do estado do Paraná a realização de treinamentos nas escolas publicas do Paraná e, assim, iníciou-se o programa Brigada Escolar – Defesa Civil nas Escolas (BRASIL, 2013). Este programa tem o objetivo de construir na rede estadual de ensino uma cultura de prevenção, com a formação de brigadas escolares em todas as escolas, adequando as edificações escolares às normas de prevenção contra incêndio e pânico.

Nos simuladores numéricos os dados geométricos da edificação e as caracteristicas como, velocidade e posição das pessoas são utilizadas para estimar o tempo de abandono da edificação. Os simuladores numéricos, quando calibrados, podem ser utilizados para prever o tempo de abandono em cenários criados como, queda de paredes, obstruções de escadas e portas, mudanças nas dimensões dos corredores utilizados como rotas de abandono e adição ou remoção de escadas. Além disso, com os simuladores numéricos é possivel realizar tais cenários reduzindo os riscos de acidentes que os participantes possam ter uma vez que os participantes irão participar apenas de uma simulação real para calibração do modelo numérico. Adicionalmente pode utilizar dados obtidos de outras simulações de abandono real usando as caracteristicas das pessoas que frequentemente usam a edificação que deverá ser simulada numericamente. As simulações numéricas de abandono no Brasil são restritas a poucos casos. Os casos relatados na literatura são de estudos de caso apresentados em dissertações de mestrado ou teses de doutorado. Esta prática deve alterar-se nos próximos anos, pois, as interfaces gráficas utilizadas nos modelos numéricos favorecem a auto aprendizagem pelos usuários. Justifica-se então realizar simulações para divulgar esta ferramenta, para estabelecer procedimentos necessários à calibração dos modelos numéricos

de abandono e para realizar cenários que caso fossem realizados em simulações reais poderiam causar acidentes nos participantes, além dos custos financeiros envolvidos. Portanto neste trabalho propõe-se utilizar dados de simulação de abandono real do Bloco C67 realizado no dia 31/08/2012 para calibrar o modelo númerico utilizado no software Pathfinder®.

1.1 OBJETIVOS

Este trabalho teve como objetivos:

 Utilizar dados da simulação de abandono real do bloco C67 ocorrido no dia 31 de agosto de 2012 para ajustar os valores de velocidade de movimento das pessoas utilizado no modelo numérico do software Pathfinder®.

 Estimar novos tempos de abandono com o modelo numérico ajustado criando os seguintes cenários: adição três saídas para o abandono do bloco C67 e adição de uma escada ligando o anfiteatro superior do bloco C67 ao térreo.

2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Abandono de Edificações e Brigada de Incêndio

Um incêndio é considerado uma ocorrência de fogo não controlado tornando-se perigoso para os seres vivos. Durante a ocorrência de um incêndio existem duas principais causas de morte: uma pela inalação de gases, que ocasiona o desmaio, ou posteriormente por queimaduras graves. A inalação de fumaça e gases tóxicos são as principais consequências em vítimas de incêndios, pois causam morte por queimadura das vias respiratórias, asfixia e irritação pulmonar. A movimentação da fumaça e a evacuação de pessoas estão diretamente relacionadas devido a acontecerem simultaneamente no edifício. Essas características, dificultam a visibilidade e a respiração dos envolvidos, gerando pânico para quem está vivenciando está situação (ALVES; CAMPOS; BRAGA, 2008).

Para evitar maiores tragédias, durante o início de um incêndio e outros sinistros de menor vulto, é possível treinar os ocupantes para que abandonem o local com segurança e tranquilidade. Na maioria das vezes, o pânico dos que tentam se salvar pode produzir mais vítimas que o próprio incidente. Com o treinamento é possível adequar os ocupantes de um determinado local a agir de forma sensata e segura durante o acontecimento de um sinistro, tornando estes ocupantes habilitados inclusive a auxiliar as pessoas ao seu redor. Em países mais desenvolvidos essa prática é comum, no Brasil não é usual. Porém, este tipo de exercício pode contribuir para a prevenção e a segurança de todos.

Publicado no Diário Oficial nº 8727 no dia 04 de Junho de 2012, o Governo do Paraná decretou o Programa de Brigadas Escolares/Defesa Civil na Escola, onde todas as escolas estaduais do Paraná deverão passar por um treinamento de abandono no caso de um sinistro. O objetivo de uma brigada escolar é orientar um grupo de professores a saber agir durante qualquer tipo de incidente que possa ocorrer durante um período de aulas. Através de palestras e treinamento, esses professores estarão capacitados para orientar os alunos e ajuda-los em eventos que requerem o abandono imediato das edificações (BRASIL, 2013).

O tempo de abandono motivado por um incêndio inclui (VALENTIN ; ONO, 2006):  Tempo de detecção do incêndio;

 Tempo de alarme;

 Tempo de reconhecimento;  Tempo de resposta;

O fato de se ter que abandonar o local gera certo nível de estresse nos ocupantes, causando assim uma situação de desconforto, o que pode gerar um caos ainda maior. Por isso, recomenda-se que simulações de abandono possam ser realizadas, para que cada pessoa possa agir adequadamente em situações como essa, sem ocasionar outros tipos de danos.

Pode-se também pensar nas situações de risco desde a fase de projeto. Segundo Alves, Campos e Braga (2008), a segurança contra incêndio deve ser considerada principalmente na fase de projeto, pois é nessa fase que vários problemas que possam existir na fase de uso podem ser resolvidos. Logo os modelos de simulação de abandono podem ser utilizados para realizar simulações e auxiliar os projetistas na melhor escolha considerando as diversas hipóteses durante a fase do projeto.

2.2 Modelos de Abandono de Ambientes Fechados

Os modelos numéricos de abandono podem ser utilizados para simular o abandono de diversos ambientes fechados tais como: edificios, aviões, navios e trens. Estes modelos podem ter problemas numéricos e dificuldade de descrever o comportamento humano quando estes se encontram em grandes multidões (SONG, et. al., 2006). Existem na literatura alguns trabalhos de revisão dos modelos de abandono disponíveis para serem utilizados. Olenick e Carpenter (2003) atualizaram o trabalho de Friedman (FRIEDMAN, R, 1992) sendo citado em diversos outros trabalhos. Gwynnee et al. (1999) fizeram uma revisão de 22 modelos de abandono. Neste trabalho, eles estabeleceram que os modelos de abandono tem sido desenvolvidos em duas categorias; aqueles que consideram os movimentos das pessoas em condição normal (sem pânico) e aqueles que procuram relacionar os movimentos com as condições emocionais geradas pelas condição de emergência. Conforme os modelos ficam mais elaborados, maior será a quantidade de dados requeridos para utilizá-los. Para estes trabalho escolheu o modelo Pathfinder® o qual não leva em consideração a alteração de comportamento das pessoas quando estas se encontram em condição de perigo.

2.2.1 Modelo Pathfinder®

O Pathfinder® é um simulador de abandono que usa comportamentos de direção para o movimento dos ocupantes. É composto de três módulos: uma interface gráfica para entrada das informações do local a ser modelado, o simulador e um visualizador de resultados 3D. O Pathfinder® utiliza duas opções para o movimento dos ocupantes: um modo denominado de

Society of Fire Protection Engineers (SFPE) e um modo de direção. O modo SFPE

implementa os conceitos do livro Handbook of Fire Protection Engineering (NELSON e MOWRER, 2002 apud PATHFINDER® TECHNICAL REFERENCE, 2011). Trata-se de um

modelo de fluxo, onde as velocidades do passo (caminhar) são determinadas pela densidade de ocupantes no interior de cada ambiente e o fluxo através das portas é controlado pela largura da porta. O modo de direção é baseado na idéia de comportamentos de direção inversa. Esta ideia de comportamentos de direção foi apresentada pela primeira vez por Reynolds (1999) e posteriormente melhorada por Amor, Murray e Obst (2006) apud PATHFINDER® TECHNICAL REFERENCE, 2011. Neste trabalho adotou-se o modo de direção para calcular os tempo de abandono.

O Pathfinder® utiliza um modelo de geometria 3D. Neste modelo geométrico é gerada uma malha e definida uma superfície contínua 2D triangulada. O movimento do ocupante ocorre nessa malha.

Na Figura 1(a) apresenta-se um ambiente e Figura 1(b) a malha correspondente. O software permite gerar automáticamente a malha sobre uma geometria importada.

Figura 1 – (a) Modelo do ambiente a ser modelado (b) malha gerada para o modelo do ambiente a ser modelado

Como pode ser visto na Figura 1, as obstruções são representados no Pathfinder® implicitamente como falhas na malha (espaços em branco). Desde que os ocupantes do ambiente só podem locomover-se na malha, assim evita-se sobrecarregar a representação de qualquer objeto sólido no modelo numérico. Quando a malha é gerada através da importação de uma geometria, qualquer região da malha bloqueada por um objeto sólido é removida automaticamente. Para realizar esta remoção automática o gerador da malha considera uma obstrução quando um objeto sobre o piso tem mais do que 1,8 metros.

Subdivisão da Geometria

A geometria é organizada em ambientes de formato irregular. Cada ambiente tem um limite que não pode ser atravessado por um ocupante. O deslocamento entre dois ambientes somente pode ser realizado através de portas. Uma porta que não ligar dois ambientes é definida como limite exterior de um ambiente sendo então uma porta de saída da edificação. Podem haver múltiplas portas de saída. Quando os ocupantes de uma ambiente entram numa porta de saída no modo de simulação SFPE, eles são colocados em fila na porta e removidos a uma taxa de fluxo definida pela SFPE. Os ocupantes que entram numa porta de saída no modo de direção são removidos do ambiente imediatamente. Na Figura 2 os ambientes e corredores são sombreados em cores diferentes. As portas de saída dos ambientes (doze) são representadas por linhas de cor laranja, as portas de saída (duas) da edificação são representada por uma linha verde, a malha gerada é representada por linhas em preto sobre os ambientes e os ocupantes por círculos azuis.

Figura 2 – Ambientes, portas de saída dos ambientes (linhas laranja) e saída da edificação (linha verde claro) ocupantes (círculos azuis)

As escadas fazem a ligação de ambientes em diferentes níveis. Elas indicam áreas onde a velocidade máxima do ocupante é controlada por um cálculo específico para escadas. O cálculo da velocidade é dado na seção de escada para cada modo de simulação. No topo e na

base de cada escada existem duas portas que não podem ser alteradas diretamente na interface do usuário. Estas portas ligam a malha da escada com a malha adjacente e funcionam de forma idêntica às portas de conexão entre ambientes. Se não houver uma malha adjacente à escada então este ponto da escada irá funcionar como uma porta de saída.

Geração do Caminho

No início da simulação, o modelo gera um caminho que o ocupante vai usar mais tarde para se mover em direção à saída. Para gerar este caminho, o Pathfinder® usa o algoritmo de busca A* (HART et al., 1968 apud PATHFINDER® TECHNICAL REFERENCE, 2011). O caminho resultante é representada como uma série de pontos nas bordas dos triângulos da malha. Estes pontos vão criar um caminho irregular para saída que definindo assim o objetivo de cada ocupante.

Para suavizar este caminho irregular, o Pathfinder® então usa uma variação de uma técnica conhecida como string pulling (JOHNSON, G., 2006 apud Pathfinder® Technical Reference, 2011). Isto irá re-alinhar os pontos de modo que a trajetória resultante torne-se retas mantendo-se uma certa distância nos cantos das obstruções, definindo-se um raio que o ocupante deve ficar desses obstáculos. Uma ilustração da técnica pode ser observada na Figura 3.

Apresenta-se na Figura 3 uma trajetória prevista para um ocupante de um quarto retangular simples. O ocupante está de pé, no canto inferior esquerdo e planeja sair no canto inferior direito. A malha gerada sobre o ambiente é representada pelas linhas finas que formam triângulos dentro da área retangular. Uma obstrução (retangulo menor hachurado) impede o ocupante de andar em linha reta até a saída. A trajetória prevista do ocupante é mostrada como uma linha escura e os pontos de passagem são mostradas como círculos. Um ponto de passagem é gerado para cada aresta da malha que o caminho para saída cruza.

Figura 3 – Ilustração da geração pelo Pathfinder® do caminho de saída de um ambiente retangular com uma obstrução

Quando o ocupante se desloca ao longo de um caminho, os seguintes passos são tomados:

1. O primeiro ponto de passagem é inicialmente adotado como o ponto mais distante que o ocupante pode alcançar sem contato com as obstruções e assim sucessivamente considera-se o ponto anterior como sendo a origem e o próximo ponto sendo definido como novo ponto de passagem.

2. O ocupante tenta atualizar seu ponto atual para o próximo ponto. Isso pode ser feito se o ocupante pode se mover em uma linha reta de sua posição atual para o próximo ponto de passagem sem encontrar obstruções ou dentro de uma certa tolerância do seu ponto de passagem atual. No modo SFPE esta tolerância é aproximadamente zero porque não há restrição à sobreposição de ocupantes, assim os ocupantes podem chegar a um ponto de passagem simultaneamente. No modo de simulação por direção a tolerância é de 1 m, assim os ocupantes irão desviar os seus caminhos quando encontrarem outros ocupantes ou obstruções.

3. O ocupante verifica a necessidade de um novo caminho. Os ocupantes devem procurar outro caminho, se eles não podem ver o próximo ponto de passagem ou necessitam desviar mais do que 1 m do caminho previsto.

4. Uma curva de procura é gerada para definir seu movimento desejado. No modo SFPE, esta curva é apenas um segmento de reta de sua posição atual para seu ponto de passagem. No modo de direção, esta curva é aproximada por uma equação quadrática usando a posição atual, o ponto de passagem e um ponto de controle que é projetado para trás ao longo da direção do ponto de passagem atual para o próximo ponto de passagem.

5. O ocupante tenta mover ao longo da tangente à sua curva de busca atual.

Na (a) (b)

Figura 4 as linhas verdes indicam o próximo caminho que o ocupante irá deslocar-se e as linhas e os pontos vermelhos indicam os pontos de passagem futuros. No modo de solução SFPE observa-se que o caminho é uma linha reta (Figura 4a) enquanto que no modo de solução por direção (Figura 4.b) existe uma curvatura.

(a) (b)

Figura 4 - Representação para procura do caminho no modo SFPE (a) e no modo de direção (b)

Escolha do Caminho mais Rápido

Alguns ambientes podem ter portas que fornecem rotas de saída com distâncias muito semelhantes. Nestas situações, utilizando um critério de escolha do caminho com base apenas no comprimento do caminho levará a fluxos de tráfego não naturais, onde a porta mais próxima da saída receberá quase todo o tráfego e as outras portas apenas alguns metros a mais da saída podem receber nenhum tráfego. Para evitar que isso aconteça, o Pathfinder® permite aos ocupantes escolher em rotas através do ambiente atual, comparando as estimativas de tempo para cada porta. Ao avaliar as rotas que levam para fora do ambiente atual, os ocupantes calculam uma estimativa de tempo para cada rota / porta. Essa estimativa leva em conta:

 Uma estimativa de quanto tempo vai demorar para chegar à porta;  Uma estimativa do atraso causado pelo congestionamento na porta;

 Uma estimativa de quanto tempo vai demorar para chegar a uma saída válida depois de chegar à porta.

Ao selecionar uma porta local, os ocupantes compararam o tempo para percorrer o caminho mais curto para chegar até esta porta e o tempo que levaria para percorrer uma fila formada nesta porta. O tempo necessário para locomover-se para o próximo ambiente é então assumido como sendo o menor dos dois valores.

3 MATERIAL E MÉTODOS

Na Figura 5 apresenta-se a localização do Bloco C67 e do estacionamento no campus da UEM. Para realizar a modelagem e simulação de abandono foi utilizado também o projeto arquitetônico do bloco C67 disponibilizado pela prefeitura do campus da Universidade Estadual de Maringá (UEM).

Adotou-se para representar a posição dos ocupantes nos ambientes que cadeiras com círculos representam cadeiras ocupadas e cadeiras sem círculos representam cadeiras vazias.

Foi orientado para os ocupantes das salas que o abandono dos ambientes deveria iniciar pela pessoa mais próxima da porta, seguindo a sequência da primeira fila para última. Orientou–se também que durante o trajeto fosse mantido a calma com a velocidade normal de locomoção utlizada pelos ocupantes.

O Major Jorge do 5º Batalhão do Corpo de Bombeiros de Maringá acompanhou a simulação de abandono juntamente com sua equipe.

Foi estabelecido que o início do abandono deveria iniciar com o toque da sirene do corpo de bombeiros. Após o início do abandono registrou-se o tempo necessário para o abandono de cada ambiente e o tempo total para chegada do último ocupante do bloco, considerando como local de encontro o estacionamento do bloco C67.

Adotou-se como taxa de abandono (TA) a relação entre o número de ocupantes no ambiente pelo tempo gasto para estes ocupantes abandonarem o ambiente. Para a simulação utilizou o software Pathfinder® e adotou-se o modo de abandono do tipo direção. Os valores obtidos pela simulação numérica foram comparados com os valores obtidos pela simulação real, sendo calculada a diferença entre elas em termos percentuais.

Figura 5 – Localização do Bloco C67 e do estacionamento do bloco C67 no campus da UEM

4 RESULTADOS

Apresentam-se os resultados de simulação real e comparam-se estes resultados com os valores obtidos com o modelo numérico para determinar a velocidade que melhor aproxima-se com o valor obaproxima-servado. Na aproxima-sequência com o modelo numérico ajustado apreaproxima-sentam-aproxima-se os resultados da simulação numérica e real para o abandono dos ambientes do bloco C67. Por fim apresentam-se os resultados ilustrando as rotas de fugas para três condições de abandono. A primeira considerando uma única saída do bloco C67 como foi realizado na simulação real de abandono e dois cenários, sendo um com a adição de duas saídas e o outro com adição de três saídas e uma escada ligando o anfiteatro superior ao piso térreo.

4.1 Simulação de Abandono do Bloco C67

O tempo para que todos os 275 ocupantes chegassem ao ponto de encontro, foi de 162 segundos. A calibração do modelo Pathfinder® foi realizada por tentativas. Utilizou-se o valor observado para o abandono de 162 segundos e assim ajustou-se o valor da velocidade de locomoção dos ocupantes. Iniciou-se com uma velocidade de locomoção de 1ms-1 e o valor que melhor aproximou-se para tempo de abandono foi 0,86m.s-1. Na Figura 6 apresenta-se a evolução de abandono dos ocupantes do bloco C67 com tempo. Verifica-se que existe um tempo inicial (9 segundos) durante o qual não ocorre a saída de ocupantes.

Figura 6 – Evolução no tempo do abandono dos 275 ocupantes do bloco C67 simulado no software Pathfinder®

Na Figura 7, apresenta-se a ocupação do anfiteatro superior antes do início do abandono. Neste anfiteatro existiam 59 ocupantes e o tempo para o ambandono foi de 53

segundos o que representa uma TA de 1,11 ocupante/segundo. A saída dos ocupantes foi realizada pela porta P1.

Figura 7 - Posição dos ocupantes do anfiteatro superior antes da simulação de abandono Na Figura 8 apresenta-se a saída dos ocupantes pela porta P1 do anfiteatro calculado pelo software Pathfinder®. Pelo modelo o tempo de abandono foi de 57 segundos o que representa uma taxa de abandono TA 1,09 ocupante/segundo.

Figura 8 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para porta do anfiteatro superior

A posição dos ocupantes da sala 103 antes da simulação de abandono é ilustrada na Figura 9. Nesta sala existiam 11 ocupantes e o tempo para o ambandono da sala foi de 13 segundos o que representa uma TA de 0,84 ocupante/segundo. A saída dos ocupantes foi realizada pela porta P5.

Figura 9 - Posição dos ocupantes da sala 103 antes da simulação de abandono

Na Figura 10 apresenta-se a saída dos ocupantes pela porta P5 da sala 103 calculada pelo software Pathfinder®. Pelo modelo o tempo de abandono foi de 13 segundos o que representa uma taxa de abandono TA 0,84 ocupante/segundo. Nesta sala o valor calculado foi o mesmo que o valor observado. O tempo para o primeiro ocupante sair da sala foi de 3 segundos.

A posição dos ocupantes da sala 105 antes da simulação de abandono é ilustrada na Figura 11. Nesta sala existiam 31 ocupantes e o tempo para o ambandono foi de 34 segundos o que representa uma TA de 0,91 ocupante/segundo. A saída dos ocupantes foi realizada pela porta P5.

Figura 11 - Posição dos ocupantes da sala 105 antes da simulação de abandono Na Figura 12 apresenta-se a saída dos ocupantes pela porta P5 da sala 105 calculada pelo software Pathfinder®. Pelo modelo o tempo de abandono foi de 33 segundos o que representa uma taxa de abandono TA 0,93 ocupante/segundo.

A posição dos ocupantes da sala 106 antes da simulação de abandono é ilustrada na Figura 13. Nesta sala existiam 19 ocupantes e o tempo para o ambandono foi de 21 segundos o que representa uma TA de 0,9 ocupante/segundo. A saída dos ocupantes foi realizada pela porta P5.

Figura 13 - Posição dos ocupantes da sala 106 antes da simulação de abandono.

Na Figura 14 apresenta-se a saída dos ocupantes pela porta P5 da sala 106 calculada pelo software Pathfinder®. Pelo modelo o tempo de abandono foi de 21 segundos o que representa uma taxa de abandono TA 0,90 ocupante/segundo, valor similar ao observado.

A posição dos ocupantes da sala 104 antes da simulação de abandono é ilustrada na Figura 15. Nesta sala existiam 32 ocupantes e o tempo para o ambandono foi de 40 segundos o que representa uma TA de 0,80 ocupante/segundo. A saída dos ocupantes foi realizada pela porta P5.

Figura 15 - Posição dos ocupantes da sala 104 antes da simulação de abandono

Na Figura 12 apresenta-se a saída dos ocupantes pela porta P5 da sala 104 calculada pelo software Pathfinder®. Pelo modelo o tempo de abandono foi de 35 segundos o que representa uma taxa de abandono TA 0,91 ocupante/segundo.

A posição dos ocupantes do anfiteatro térreo antes da simulação de abandono é ilustrada na Figura 17. Neste anfiteatro existiam 103 ocupantes e o tempo para o ambandono foi de 87 segundos o que representa uma TA de 1,18 ocupante/segundo. A saída dos ocupantes foi realizada pelas duas portas P9.

Figura 17 - Posição dos ocupantes do anfiteatro térreo antes da simulação de abandono Na Figura 18 apresenta-se a saída dos ocupantes pelas duas portas P9 do anfiteatro térreo calculada pelo software Pathfinder®. Pelo modelo o tempo de abandono foi de 32 segundos o que representa uma taxa de abandono por porta de TA 1,6 ocupante/segundo. Na Tabela 1 apresenta-se um resumo para os valores de TA observado e calculado.

Figura 18 - Saída dos ocupantes calculada pelo Pathfinder® para anfiteatro térreo. Tabela 1 Resumo dos valores de TA observados e calculados para os ambientes do Bloco C67. Local TA – Observada (Ocupante/segundo) TA Calculada (Ocupante/segundo) Diferença (%) (Calculada x Observada) Anfiteatro Superior 1,11 1,09 +1,8% Sala 103 0,84 0,84 0% Sala 105 0,91 0,93 -2,2% Sala 106 0,9 0,9 0% Sala 104 0,80 0,91 -13,75 Anfitreatro Térreo 1,18 1,6 -35,59% Média 0,96 1,04

4.2 Simulação Numérica com a Saída 1 Semelhante a Simulação Real

Na Figura 19 a posição dos ocupantes no início do abandono simulado no software Pathfinder® é apresentada. Neste momento todos os ocupantes encontram-se nos ambientes sendo um total de 275 ocupantes.

Figura 19 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatros no início da simulação numérica

Na Figura 20 após 10 segundos dois ocupantes do anfiteatro térreo já sairam pela saída 1. Os demais ocupantes encontram-se nas salas, anfiteatros e nos corredores do bloco C67.

Figura 20 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula, anfiteatro e corredores 10 segundos após início do abandono

Na Figura 21 após 40 segundos de simulação 106 ocupantes sairam do bloco C67 sendo que existem ocupantes do anfiteatro superior que se encontram ainda neste ambiente e verifica-se um congestionamento de pessoas nas escadas. Na Figura 22 o último ocupante do bloco C67 esta saindo após aproximadamente 156 segundos do início da simulação.

Figura 21 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula, anfiteatro e corredores 40 segundos após início do abandono

Figura 22 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 156,4 segundos após início do abandono

4.3 Simulação Numérica com Três Saídas

Na Figura 23 apresenta-se a posição das pessoas no início da simulação e as três saídas consideradas nesta simulação. Na Figura 24 apresentam-se os resultados da simulação 40 segundos após o início do abandono do Bloco C67. Verifica-se que 123 pessoas abandonaram o bloco e, portanto 17 pessoas a mais sairam após 40 segundos quando comparado com a simulação considerando apenas uma saída (Figura 21).

Figura 23 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro no início da simulação numérica de abandono com três saídas

Figura 24 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 40 segundos após o início da simulação numérica de abandono com três saídas

Na Figura 25 apresenta-se o resultado da simulação numérica 120 segundos após o início do abandono. Embora existam 07 pessoas no bloco C67, quando se compara com apenas uma saída (Figura 22) verifica-se uma redução do tempo de abandono de aproximadamente 157 segundos para 120 segundos.

Figura 25 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 120 segundos após o início da simulação numérica de abandono com três saídas.

4.4 Simulação Numérica com Três Saídas e Adição de Escada Ligando Anfiteatro Superior ao Pavimento Térreo

Na Figura 26 apresenta-se a posição das 4 saídas e a escada adicionada ligando o anfiteatro superior ao piso inferior diretamente.

Figura 26 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro no início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo

Na Figura 27 apresenta-se a posição das pessoas 10 segundos após o início do abandono do bloco C67. Verifica-se que os ocupantes do anfiteatro superior fazem a escolha pela saída 4 e que os ocupantes do anfieatro térreo fazem a escolha pela saída 1 e saída 2. Verifica-se também que uma parcela dos ocupantes das salas de aula fazem a escolha pela saída 3.

Figura 27 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 10 segundos após o início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo

Na Figura 28 apresenta-se a posição dos ocupantes 40 segundos após o início do abandono do Bloco C67, neste momento 138 pessoas ja saíram do bloco C67. Comparando o número de pessoas que sairam após 40 segundos com uma saída (Figura 21), verifica-se que a adição das saídas e escada permite que 32 pessoas a mais saem do bloco para o mesmo tempo de abandono.

Figura 28 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 40 segundos após o início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo

Na Figura 29 verifica-se que 80 segundos após o início do abandono somente um ocupante ainda não saiu, mas que se encontra próximo da saída 4. Comparando este resultado com a simulação inicial aonde tem-se somente a saída 1 verifica-se uma redução de 156 segundos para 80 segundos o que representa aproximadamente metade do tempo utilizado na situação com somente uma saída.

Figura 29 - Ilustração dos pavimentos com as pessoas em cada sala de aula e anfiteatro 80 segundos após o início da simulação numérica com três saídas e adição de escada ligando o anfiteatro superior ao pavimento térreo

5 CONCLUSÃO

Neste trabalho verificou-se atráves da simulação de abandono real que o tempo para abandono de 275 ocupantes do bloco C67 foi de 162 segundos. Com este valor foi possível ajustar a velocidade de movimento das pessoas utilizada no modelo numérico do software Pathfinder®. O valor da velocidade de movimento das pessoas que produz resultados para o tempo de abandono do Bloco C67 mais próximos dos valor observado na simulação real é de 0,86m.s-1. Adotando esta velocidade no modelo numérico o valor do tempo estimado para abandono do Bloco C67 é de aproximadamente 156 segundos.

Verificou-se que a média das taxas de abandono observada na simulação de abandono real dos ambientes do bloco C67 foi de 0,96 (ocupante/segundo). No modelo numérico a média das taxas foi de 1,04 (ocupante/segundo). Nas salas 103 e 106 o valor do modelo numérico foi igual ao valor observado. Para o anfiteatro superior observou um diferença de 1,8% entre o valor da taxa observada e o calculado pelo modelo numérico. A maior diferença entre o valor observado e calculado pelo modelo numérico foi para anfiteatro térreo com uma diferença de aproximadamente 35%.

A adição de duas saídas de abandono no Bloco C67 reduziu o tempo de abandono de 156 segundos para 120 segundos. Com adição de três saídas de abandono e mais uma escada ligando o anfiteatro superior ao térreo a redução do tempo de abandono foi mais significativa. Esta solução produz um tempo de abandono de aproximadamente 80 segundos para que todos os 275 ocupantes saiam do bloco C67. Além disso, o congestionamento de pessoas observado nas escadas após 40 segundos do início do abandono utilizando uma saída pode ser reduzido com a adição de três saídas de abandono e uma escada ligando o anfiteatro superior ao térreo. O congestionamento observado nas escadas em situação de panico poderá favorecer o atropelamento e o esmagamento daqueles com dificuldades motoras e daqueles com capacidade fisica inferior aos demais.

Pode-se concluir que o uso do modelo Pathfinder ajustado permite criar cenário de abandono útil na fase de projeto, pois a adição da escada ligando o anfiteatro superior ao térreo poderia ter sido realizada na fase de projeto do Bloco C67. Conclui-se também que o modelo embora simplificado sirva como ferramenta útil para estimar os tempos de abandono dos ambientes com aproximação razoável do observado sem a condição de pânico.

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