Alternatywne formy ewakuacji

Twardą weryfikacją przyjmowanych założeń ewakuacji oraz impulsem do ich rozwoju i wykreowania nowych koncepcji awaryjnego opuszczania wysokościowców był atak na WTC. Niektóre z nowych rozwiązań wyglądają na wyjątkowo ekscentryczne - pytanie, czy są dziełem wizjonerów, czy fantazjujących amatorów. A może warto przyjrzeć im się bliżej? 

11 września 2001 r. okazało się, że w budynkach wysokościowych schody to za mało. Służą one do komunikacji w obu kierunkach - w sytuacji zagrożenia w górę udają się służby ratownicze, a w dół osoby ewakuujące się. Nie ma wydzielonych klatek schodowych służących tylko i wyłącznie straży pożarnej czy medykom. Okazało się również, że bardzo trudno jest dokładnie oszacować czas opuszczenia budynku przez osoby, które w nim przebywają, ze względu na ich różne możliwości psychomotoryczne. Wiek czy kondycja fizyczna znacząco wpływają na czas ewakuacji.

Większość międzynarodowych badań nad bezpieczeństwem po 11 września skupiała się na rozwiązaniach konstrukcyjnych (zwłaszcza w odniesieniu do zmian projektowych, które zwiększyłyby trwałość obiektu w warunkach pożaru czy po wybuchu), ognioodporności elementów konstrukcji i organizacji ewakuacji, w szczególności na windach i schodach. 

To jednak tylko udoskonalenie rozwiązań znanych od czasu narodzin wysokościowców. Jakkolwiek wszelkie zmiany w pewnym stopniu zwiększają poziom bezpieczeństwa w stosunku do wcześniejszych strategii czy rozwiązań, to każdy następny „egzamin praktyczny” w postaci pożaru czy innego miejscowego zagrożenia wykazuje niedostateczność podjętych działań. Stąd pojawił się pomysł poszukania innych niekonwencjonalnych metod ewakuacji na masową skalę, ponieważ w ocenie części środowiska zajmującego się tą problematyką znane i wykorzystywane do tej pory rozwiązania osiągnęły granice efektywności. Oto kilka z nich.

Kapsuła, system linowy i inne pomysły

Aktualna wiedza z zakresu projektowania i budowy nie pozwala na stworzenie konstrukcji odpornej na skutki aktów terroru, biorąc pod uwagę ich nieprzewidywalny charakter. Można przygotować się na klęski żywiołowe, takie jak huragany, tornada, trzęsienia ziemi, pożary, ale nie da się zabezpieczyć budynku przed celową działalnością człowieka.

Trzeba zatem przyjąć do wiadomości, że nie jesteśmy w stanie zapewnić stuprocentowego bezpieczeństwa konstrukcji, a samo „bezpieczeństwo” należy traktować bardziej jako cel do osiągnięcia w jak najwyższym stopniu niż jako kategorię w pełni osiągalną.

Portugalski architekt Jose Romano próbował wdrożyć w praktyce całkiem dorzeczną koncepcję -mówiącą, że jednym z najważniejszych elementów bezpieczeństwa w każdym projekcie jest zapewnienie środków ewakuacji w krótkim czasie z dowolnego punktu budynku. Zaproponował połączenie klasycznych rozwiązań dróg ewakuacyjnych z możliwością opuszczenia budynku przez okna lub drzwi znajdujące się w elewacjach. Dodatkowo system ten powinien obejmować rozwiązania spowalniające ewakuującego się człowieka w miarę zbliżania się do poziomu gruntu. Schemat rozwiązania przedstawia rys. 1. 

Inną propozycją, wykraczającą znacznie poza szablonowe schody i windy, jest projekt kapsuły ewakuacyjnej (rys. 2). 

Rozwiązanie, które zaproponował inny wizjoner - Anshuman Khanna z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, wygląda na żywcem wzięte z filmu science fiction. Ucieczka z budynku odbywa się przy użyciu przedstawionej na rysunku kapsuły ewakuacyjnej, a sama procedura opuszczenia obiektu w razie zagrożenia ma w opinii autora koncepcji wyglądać następująco.

W razie konieczności ewakuacji awaryjnej osoby przebywające w budynku udają się do najbliższego punktu wzywania kapsuł ewakuacyjnych (funkcjonującego na podobnych zasadach, jak system szybów windowych). Naciskają przycisk wywołania znajdujący się na ścianie elewacyjnej, w pobliżu punktu wyjścia (są one usytuowane na obrzeżach konstrukcji, jako otwory w elewacji).

Moduły połączone są z systemem bloczków zakotwionych na dachu wieży. Przycisk wywołania aktywuje opuszczanie opróżnionych modułów oraz małą platformę, umieszczoną na każdym poziomie podłogi, która się z niej wysuwa. Platforma stanowi podstawę, na którą opuszcza się moduł, a osoby ewakuujące się mogą dotrzeć po niej do kapsuły i zająć swoje miejsca.

Po ustawieniu podstawowej konfiguracji można aktywować przycisk napełniania. Moduł z podwójną powłoką nadmuchiwany jest za pomocą rurek gazem ze zbiornika znajdującego się na dachu budynku.

Osoby ewakuujące się (w grupach po sześć) idą w kierunku modułu przez drzwi wyjściowe, które otwierają się w sytuacji zagrożenia. Punkt wyjścia jest sterowany ręcznie z wnętrza budynku. Ewakuowani zajmują miejsca tak rozplanowane, aby utrzymać środek ciężkości kapsuły. W razie konieczności korekty ułożenia modułu uruchamiają się nadmuchiwane worki umieszczone po obu jego stronach, które pozwalają mu wrócić do równowagi.

Start modułu następuje po uruchomieniu umieszczonej pod nim katapulty, zasilanej energią elektryczną z instalacji budynku. Wykorzystanie zasilania elektrycznego podczas lotu zapewniają akumulatory zintegrowane z kapsułą. Pomaga to utrzymać stały ciąg dla wymaganego ruchu parabolicznego modułu. Niestety autorowi koncepcji umknął fakt, że w razie pożaru lub innej katastrofy zasilanie modułu w energię elektryczną z sieci budynku może okazać się niemożliwe.

Moduły zaprogramowane są na lądowanie w najbliższej otwartej przestrzeni lub na głównej ulicy - te cele zostały zdefiniowane już na etapie instalacji systemu. Procedura lądowania obejmuje otwarcie spadochronów kapsuły za pomocą inicjatora barostatu, który mierzy ciśnienie otoczenia. Tuż przed lądowaniem napełniane są znajdujące się pod modułem poduszki powietrzne pochłaniające siłę uderzenia.

Cóż, koncepcja ta sprawia wrażenie owocu nadmiernej fascynacji autora efektami specjalnymi rodem z Hollywood, może jeszcze w połączeniu z przedawkowaniem promieniowania słonecznego, którego w Kalifornii wszak nie brakuje. Istnieją jednak pomysły bliższe realnego świata i realizowane w niektórych wysokościowcach, np. w południowokoreańskich hotelach, również tych należących do prestiżowych sieci, takich jak Savoy (rys. 3). Praktykuje się tam system linowy. Oprócz liny w skład zestawu wchodzi pas do zjazdu, bloczek spowalniający i młotek do zbicia szyby, a w każdym pokoju na ścianie znajduje się mocowanie dla tego systemu. Prawdopodobnie wpływ na decyzję o tak ryzykownym sposobie ewakuacji miały skutki pożaru hotelu Daeyeonggak w Seulu w 1971 r. - w płomieniach zginęły 164 osoby, a 63 zostały ranne. Do tej pory jest to najtragiczniejszy w skutkach pożar w tego typu obiekcie na świecie.  

Do systemów najbardziej przekonujących, bo podobnych do zewnętrznych stalowych schodów ewakuacyjnych znanych ze Stanów Zjednoczonych, należą te opracowane i produkowane przez firmę Escape Rescue Systems Ltd z Izraela. Rozwiązanie nazwane Platform Rescue System to modułowy zestaw platform, które poruszają się na prowadnicach po elewacji budynku (jako element stały lub mobilny - przywożony przez służby ratownicze). Składany układ pięciu platform może zapewnić ewakuację z kilku pięter przez okna dla 150 osób.

System rękawów ewakuacyjnych Escape Rescue Systems jest natomiast wykonany z ognioodpornej siatki. Istnieją dwa rodzaje rękawów - pochylony i pionowy. W układzie pionowym powierzchnia przekroju poprzecznego rynny siatkowej jest niewielka — ewakuowani zwalniają, wywierając nacisk na zewnątrz stopami, trzymając ręce nad głową. 

Rękawy ewakuacyjne nie są rozwiązaniem zupełnie nieznanym, taki właśnie lata temu zainstalowany był w jednym z budynków SGSP.

Mosty powietrzne lub swojskie łączniki

Czy ewakuacja zawsze musi odbywać się z góry na dół? Niekoniecznie. W niektórych krajach istnieje prawny obowiązek wykonania lądowiska na dachach najwyższych budynków - taki wymóg nakładają na projektantów i inwestorów indyjskie przepisy przeciwpożarowe (National Building Code of India). Niemniej jednak akcje ratownicze z użyciem śmigłowców są bardzo niebezpieczne, dlatego w Stanach Zjednoczonych i większości krajów poza USA nie traktuje się ich jako elementu działań rutynowych. Prądy wznoszące wywołane przez pożar, do tego ograniczona widoczność oraz silne turbulencje stanowią na tyle duże zagrożenie dla pilotów i zespołów ratowniczych na pokładzie, że niewielu dowódców akcji - i to jedynie w sytuacjach skrajnych - decyduje się na użycie takiego rozwiązania. 

Inna koncepcja, znana od XV w., została twórczo rozwinięta we współczesnych budynkach wysokościowych usytuowanych w bezpośrednim sąsiedztwie odległości. Łączą się one przez skybridge w celach komunikacyjnych i ewakuacyjnych. To genialne w swej prostocie rozwiązanie funkcjonuje ze skutkiem znakomitym, bo sprawdzonym w praktyce w wieżach Petronas Towers w Kuala Lumpur. 

Mają one 452 m wysokości i 88 pięter, a połączone są dwupoziomowym łącznikiem na 41. i 42. piętrze. Prawdopodobieństwo, że oba budynki w tym samym czasie byłyby objęte pożarem, jest znikome, dlatego wykorzystanie zasobów infrastruktury ewakuacyjnej sąsiedniego budynku zdecydowanie skróci proces ewakuacji z zagrożonych pięter. Poziomy te tworzą główną strefę zmiany wind typu skylobby, w której osoby opuszczające budynek przechodzą przez górną połowę wieży z wind w strefie niskiej do wind w strefie wysokiej.

Strefa skylobby zawiera duże otwarte przestrzenie, ułatwiające przemieszczanie się setkom ludzi, którzy przechodzą przez nią każdego dnia. Podstawową funkcją skybridge w trybie nieawaryjnym jest zatem ułatwienie komunikacji między dwiema wieżami i korzystania ze wspólnych obiektów znajdujących się w każdej wieży na tym poziomie. W Tower 1 pracują osoby zatrudnione w korporacji Petronas, natomiast Tower 2 to wieża biurowa na wynajem.

W sytuacji kryzysowej, która może ograniczać się do jednego piętra, uruchamiana jest procedura „Ewakuacja poziomu 1”. W tym scenariuszu użytkownicy z tego piętra, jednego powyżej i jednego poniżej opuszczą swoje kondygnacje i użyją najbliższych schodów przeciwpożarowych, aby zejść trzy piętra niżej (do lokalizacji traktowanej jako miejsce tymczasowego schronienia), gdzie czekają na dalsze instrukcje od służb ratowniczych. Użytkownicy pięter powyżej i poniżej trzech ewakuowanych zostają postawieni w stan gotowości na wypadek, gdyby zaistniała potrzeba dalszej stopniowej ewakuacji. Żadna inna osoba przebywająca w budynku (poza służbami ratowniczymi czy administracją obiektu) nie będzie poinformowana o zdarzeniu. Jeśli sytuacja awaryjna zostanie opanowana, użytkownicy będą mogli wrócić na swoje piętra za pomocą wind osobowych.

Tam, gdzie nie uda powstrzymać się skutków pożaru lub innego miejscowego zagrożenia, zostanie ogłoszona „Ewakuacja na poziomie 2”, podczas której wieżę opuszczają wszystkie osoby. Rys. 6 ilustruje tę całkowitą ewakuację budynku z podziałem na cztery rozpoznane strefy:

• strefa niska (poziomy od parteru do 37. piętra) - użytkownicy ewakuują się schodami przeciwpożarowymi do hali na poziomie parteru i natychmiast opuszczają budynek;
• strefa środkowa (poziomy od 40. do 60. piętra) - użytkownicy ewakuują się schodami przeciwpożarowymi na poziom 41., przechodzą przez niższe piętro mostu i korzystają z wind wahadłowych w „bezpiecznej” wieży, aby dostać się do hali na poziomie parteru, przez którą wychodzą, by opuścić budynek,
• strefa wysoka (poziomy od 61. do 77. piętra) - użytkownicy ewakuują się schodami przeciwpożarowymi na poziom 42., przechodzą przez wyższe piętro mostu i korzystają z wind wahadłowych w „bezpiecznej” wieży, aby dostać się do antresoli i wyjść z budynku;
• strefa górna (poziomy od 78. do 86. piętra) - jak w przypadku strefy wysokiej.

W trybie pełnej ewakuacji pojedynczego budynku łącznik staje się integralną częścią procedury ewakuacji przeciwpożarowej. Skybridge zapewnia alternatywną drogę ewakuacji pożarowej dla około 50% użytkowników górnej połowy wieży. Ze względu na to, że opuszczają ją przez wieżę niezagrożoną, mogą korzystać z wind w „bezpiecznej” wieży, co znacznie przyspiesza cały proces. Aby osiągnąć taką integrację łącznika w procedurach ewakuacyjnych, sama jego konstrukcja została wykonana jako ognioodporna. Oznaczało to zwiększenie ciśnienia w przestrzeni (i sąsiednich holach podniebnych), które zapobiega przedostawaniu się dymu itp.

Po wydarzeniach z 11 września zarządcy budynków wież Petronas dokonali przeglądu swoich planów reagowania kryzysowego. W świetle nieuchronnego zagrożenia terrorystycznego dla wysokich budynków podjęto decyzję o rozszerzeniu obecnych procedur ewakuacyjnych, aby umożliwić jednoczesną ewakuację obu wież. W takim przypadku skybridge został uznany za bezużyteczny i przyjęto poniższą strategię:

• strefa niska - użytkownicy ewakuują się schodami przeciwpożarowymi do hali na poziomie parteru, tak jak w pojedynczym budynku i wdrożona zostaje procedura „Ewakuacja poziomu 2”;
• strefa środkowa - użytkownicy schodzą po schodach przeciwpożarowych na poziom 41., tam korzystają z wyznaczonych wind wahadłowych w tej samej wieży, aby dostać się do hali na poziomie parteru;
• strefa wysoka - użytkownicy schodzą po schodach przeciwpożarowych na poziom 42., tam korzystają z wyznaczonych wind wahadłowych w tej samej wieży, aby dostać się na poziom antresoli;
• strefa górna - podobnie jak w strefie wysokiej.

Oczywistą konsekwencją całkowitej ewakuacji obu wież jednocześnie jest używanie wind w zagrożonym budynku w przypadku pożaru.

Jednym z głównych pozytywnych efektów ubocznych wykorzystania mostu do ewakuacji w Petronas Towers (poza znaczną poprawą efektywności ewakuacji w razie konieczności opuszczenia przez użytkowników pojedynczej wieży) jest możliwość pominięcia dodatkowych schodów przeciwpożarowych, które byłyby potrzebne w każdej wieży od holu do parteru. Przy szacowanej powierzchni schodów przeciwpożarowych 18 m² na piętro i 42 piętrach w dwóch wieżach mamy oszczędność powierzchni kondygnacji o około 1512 m². Przy przybliżonej stawce wynajmu powierzchni biurowej w Kuala Lumpur oznacza to dodatkowy przychód w wysokości ponad 2,4 mln USD. To w kategoriach czysto biznesowych ułatwiło decyzję o wybudowaniu łącznika.

Zakończenie

Być może jednak koncepcja alternatywnych opcji ewakuacyjnych została zbyt łatwo odrzucona, a kilka propozycji ma prawdziwy potencjał? Niektóre z bardziej szalonych propozycji Romano - takie jak wyskakiwanie z wysokich budynków do basenów lub system gigantycznych, nadmuchiwanych kapsuł na zewnątrz elewacji - są zapewne nadmiernie oderwane od realiów, ale inne - takie jak zewnętrzne rękawy ewakuacyjne lub zjazdy na linach - być może godne analizy.

Oczywiście pojawią się głosy o nieakceptowalnym ryzyku prowadzenia praktycznych szkoleń z wykorzystania takich rozwiązań (zwłaszcza tych, które odbywają się na zewnątrz elewacji budynku) i będą one ze wszech miar słuszne. Jednakże w sytuacji realnego zagrożenia warto zastanowić się, jakie mogą być alternatywy i przypomnieć sobie błyskawicznie ocenzurowane sceny z dwóch wież WTC, kiedy jedynym wyborem było spłonąć żywcem lub wykonać samobójczy skok z kilkudziesięciu metrów. I wtedy najbardziej niedorzeczny z pozoru pomysł, łącznie z użyciem „spadochronu ewakuacyjnego”, zwiększa szansę na przeżycie oraz zmniejsza narażenie na ryzyko utraty życia i zdrowia ratowników, którzy będą starali się takie osoby ewakuować w sposób klasyczny.