Eine Gefahrensituation kann in jedem Gebäude entstehen. Dies geschieht meist ohne Vorankündigung und führt zu einem plötzlichen Evakuierungsstrom der bedrohten Personen. Mit Hilfe von Evakuierungsmodellen kann dieser Prozess simuliert und die Stau- und Durchflussdauern eines solchen Personenstromes bestimmt werden.
Ein noch heute von Fachleuten häufig angewandtes Evakuierungsmodell ist in den 70er Jahren von den zwei russischen Wissenschaftlern W. M. Predtetschenski und A. I. Milinski entwickelt worden. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, gestützt auf empirisches Datenmaterial, die Entwicklung eines Personenstromes im Verlauf eines Rettungsweges mit Hilfe von definierten Bewegungsparametern zu beschreiben. Dabei wird nicht auf Mittelwerte zurückgegriffen, sondern jeder Wegabschnitt je nach Art und Beschaffenheit mit eigenen Bewegungsparametern belegt.
Ziel dieser Studienarbeit ist die Beschreibung dieses komplexen Evakuierungsmodells und die Erleichterung der Anwendung auf eine Vielzahl von Rettungswegen in Bauwerken verschiedenster Art durch die Erstellung einer Berechnungsdatei in Microsoft® Excel 2000.
Zunächst werden die Hauptgruppen der ingenieurmäßigen Evakuierungsmodelle kurz vorgestellt, gefolgt von der Einordnung des Evakuierungsmodells nach Predtetschenski und Milinski in die beschriebenen Gruppen. In dem darauf folgenden Kapitel erfolgt die Darstellung ausgewählter Inhalte des Berechnungsverfahrens. Dabei werden die Aspekte des Modells beschrieben, die in der Berechungsdatei Berücksichtigung finden. Das vierte Kapitel dieser Studienarbeit beinhaltet Erläuterungen zu der Berechnungsdatei „Implexc“, die das Ergebnis derImplementierungin Microsoft® Excel 2000 ist. Nach den Ausführungen zur Nutzbarkeit und zum Aufbau werden Ein- und Ausgabeoptionen beschrieben. Weiterhin werden Erweiterungsmöglichkeiten und Berechnungsgrenzen aufgezeigt, die als Ansatzpunkte für eine mögliche an diese Arbeit anschließende Bearbeitung dienen könnten. Ein Fazit, in dem die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammengefasst und bewertet werden und ein Ausblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen schließen diese Studienarbeit ab.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Evakuierungsmodelle
2.1 Rechnerische Verfahren zur Ermittlung von Evakuierungszeiten
3. Grundlagen des Evakuierungsmodells nach Predtetschenski und Milinski
3.1 Grundlagen der Bewegung von Personen in Gebäuden
3.2 Bewegungsarten
3.3 Bewegungsbedingungen
3.3.1 Normale Bedingungen
3.3.2 Komfortable Bedingungen
3.3.3 Gefahrenbedingungen
3.4 Projektionsfläche
3.5 Struktur von Personenströmen
3.6 Wegarten und Übergänge
3.7 Sonderfälle der Bewegung von Personenströmen
3.8 Bewegungsparameter
3.8.1 Dichte
3.8.2 Bewegungsgeschwindigkeit
3.8.3 Durchlassfähigkeit und Bewegungsintensität
3.8.4 Zusammenhang zwischen den beschriebenen Parametern
3.9 Personenstauungen
3.10 Vereinigung von Personenströmen
4. Implementierung in Microsoft® Excel 2000
4.1 Voraussetzungen für die Anwendung
4.2 Aufbau
4.3 Eingabe
4.3.1 Eingabe für die Berechnung einzelner Ströme
4.3.2 Eingabe für die Berechnung der Vereinigung von Strömen
4.4 Berechnung
4.4.1 Berechnung einzelner Ströme
4.4.2 Berechnung der Vereinigung von Strömen
4.5 Ausgabe
4.5.1 Graphische Darstellung
4.5.2 Wertetabelle
4.6 Erweiterungsmöglichkeiten
4.7 Berechnungsgrenzen
5. Fazit
6. Literaturverzeichnis
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Das primäre Ziel dieser Studienarbeit ist die automatisierte Berechnung von Evakuierungszeiten mittels Microsoft® Excel 2000, basierend auf dem komplexen mathematischen Modell von Predtetschenski und Milinski. Die Arbeit zielt darauf ab, den hohen manuellen Rechenaufwand dieses Verfahrens durch die Erstellung einer benutzerfreundlichen Berechnungsdatei zu erleichtern, um eine effiziente Anwendung auf diverse Rettungswegszenarien zu ermöglichen.
- Theoretische Grundlagen und mathematische Herleitung von Evakuierungsmodellen nach Predtetschenski und Milinski.
- Methodik zur Bestimmung von Bewegungsparametern wie Dichte, Geschwindigkeit und Durchlassfähigkeit.
- Konzeption und Aufbau der Excel-basierten Berechnungsdatei „Implexc“ für die Simulation von Personenströmen.
- Analyse der Eingabeparameter, Berechnungslogik für Einzelströme und deren Vereinigung sowie die grafische Auswertung.
- Diskussion von Berechnungsgrenzen und Erweiterungsmöglichkeiten des Modells in der Praxis.
Auszug aus dem Buch
3.3.3 Gefahrenbedingungen
Eine Gefahrensituation entsteht durch das Ändern äußerer Umstände, wie etwa durch einen Brandausbruch, Erdstöße oder Beschädigungen an technologischen Einrichtungen. Unter Gefahrenbedingungen spielt der psychologische Faktor zusätzlich eine Rolle. Es kommt aufgrund der erhöhten nervlichen Erregung der betroffenen Personen zu einer hohen Bewegungsintensität. Durch den Wunsch des schnellen Entkommens aus dem Gefahrenbereich erhöht sich die Bewegungsgeschwindigkeit. Die Bewegungen werden durch den gleichen psychologischen Impuls besser aufeinander abgestimmt, wodurch eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit möglich wird. Die nervliche Belastung der Personen wird durch Stauungen und schlecht einsehbare folgende Wegabschnitte vergrößert. Dies gilt es durch ausreichend groß bemessene Verkehrswege zu verhindern.
Eine direkte Beobachtung von Bewegungen unter Gefahrenbedingungen ist nicht möglich. Um Testpersonen nicht zu gefährden, können z.B. die bei einem Brand verströmenden Brandgase im Versuch nicht eingesetzt werden. Auch die echte nervliche Belastung kann nicht in einem Versuch erfasst werden. Daher bleiben die nervliche Belastung und eine eventuelle Steigerung zu einer Panik als nicht berechenbar unberücksichtigt. Es muss also auf eine Extrapolation der Werte unter Normalbedingungen zurückgegriffen oder mit angenäherten Gefahrenbedingungen gearbeitet werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die Thematik der Evakuierung bei Gefahr und Vorstellung des Modells nach Predtetschenski und Milinski zur Simulation von Personenströmen sowie Zielsetzung der Studienarbeit.
2. Evakuierungsmodelle: Kategorisierung verschiedener Ansätze zur Berechnung von Evakuierungszeiten, einschließlich empirischer Relationen, hydraulischer Modelle und Individualmodelle.
3. Grundlagen des Evakuierungsmodells nach Predtetschenski und Milinski: Detaillierte theoretische Erläuterung der Modellannahmen, Bewegungsarten, -bedingungen und mathematischer Parameter für die Personenstromsimulation.
4. Implementierung in Microsoft® Excel 2000: Beschreibung der technischen Umsetzung des Modells in die Excel-Datei „Implexc“, inklusive Anwendungsanforderungen, Eingabedaten, Berechnungslogik und Auswertungsoptionen.
5. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Leistungsfähigkeit des implementierten Modells sowie eine kritische Reflektion über die Vereinfachungen und Grenzen des Ansatzes.
6. Literaturverzeichnis: Auflistung der verwendeten Quellen, Fachliteratur und Datenblätter, die der Arbeit zugrunde liegen.
Schlüsselwörter
Evakuierung, Personenstrom, Predtetschenski und Milinski, Brandschutz, Simulation, Excel, Berechnungsmodell, Gefahrenbedingungen, Stauung, Durchlassfähigkeit, Bewegungsgeschwindigkeit, Personendichte, Rettungswege, Personensicherheit, Modellierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Studienarbeit grundsätzlich?
In dieser Arbeit wird das hydraulische Evakuierungsmodell nach Predtetschenski und Milinski in die Microsoft® Excel 2000-Umgebung implementiert, um den hohen Rechenaufwand der manuellen Anwendung zu automatisieren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind die mathematischen Grundlagen zur Bewegung von Personen in Gebäuden, die Modellierung von Personenstauungen und -vereinigungen sowie die praktische Anwendung durch IT-gestützte Berechnungsverfahren.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Das Hauptziel ist die Erstellung der Berechnungsdatei „Implexc“, welche Ingenieuren und Brandschutzexperten die Planung von Rettungswegen durch Automatisierung der komplexen Parameter- und Zeitberechnungen erleichtert.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden die mathematisch-hydraulischen Ansätze von Predtetschenski und Milinski genutzt, die empirisch abgeleitete Bewegungsparameter wie Dichte, Intensität und Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Wegbeschaffenheit verwenden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine fundierte theoretische Aufbereitung der Evakuierungsgrundlagen sowie eine detaillierte Dokumentation des Aufbaus, der Eingabemöglichkeiten und der Berechnungsformeln für die Excel-Implementierung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Evakuierung, Personenstrom, Modellierung, Brandschutz, Dichte, Bewegungsintensität, Stauung und Excel-Implementierung.
Warum ist die Implementierung in Excel eine Vereinfachung?
Die manuelle Durchführung des Modells erfordert das zeitaufwendige Nachschlagen in zahlreichen Tabellen und die manuelle Anwendung vieler Formeln; das Programm automatisiert diese Prozesse und reduziert so Fehleranfälligkeit und Zeitbedarf.
Welche Sonderfälle der Bewegung werden in der Arbeit besonders betrachtet?
Die Arbeit behandelt unter anderem den Umgang mit Vereinigungen von Personenströmen, die Problematik von Engstellen, die Auswirkungen von Gefahrenbedingungen sowie die theoretische Betrachtung von Stauphänomenen.
- Arbeit zitieren
- Jeanette Juilfs (Autor:in), 2005, Microsoft Excel 2000 - Implementierung des Evakuierungsmodells von Predtetschenski und Milinski, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/52647
