Effectiveness of elevator-assisted evacuation (EAE) strategies in high-rise buildings: A case study of Mersin Metropol Building

Yıl 2025, Cilt: 40 Sayı: 2, 863 - 876

Abdurrahman Yağmur Topraklı , Muhsin Selçuk Satır

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1476120

Öz

This research presents a novel approach to understanding and improving the efficiency of normal evacuation procedures in high-rise buildings, examining the Mersin Metropol Building in Turkey as a case study. The primary innovation of this study lies in its examination of the role of elevators in high-rise building evacuations. Traditionally, stairs have been the primary means of evacuation, but this research posits that elevators, if utilized effectively, can significantly reduce evacuation times. To test this hypothesis, the study employs computational simulations using Agent-Based Modelling software and CAD models based on the building’s original plans. The simulations explore various scenarios involving different combinations of elevator and stair usage. The results are compelling: a balanced approach of using elevators and stairs (scenario 3 - 50% elevator, 50% stairs) can reduce evacuation time by approximately 40%, from 49 minutes (using stairs alone) to 29 minutes. Furthermore, exclusive elevator usage (scenario 5) resulted in an evacuation time of 39 minutes, proving more efficient than relying solely on stairs (scenario 1 - 49 minutes). These findings have significant implications for the design and management of high-rise buildings. They suggest that elevators, often overlooked in evacuation planning, can play a crucial role in ensuring the safety and well-being of building occupants. In addition to these key findings, the study provides a detailed analysis of the factors influencing evacuation efficiency. It discusses potential strategies for improving standard evacuation procedures in high-rise buildings. This research contributes to the growing knowledge of high-rise building evacuations and offers practical insights for architects, engineers, and building managers.

Anahtar Kelimeler

High-Rise Building Evacuation, Elevator Utilization, Evacuation Efficiency, Pathfinder, Elevator-Aided Evacuation (EAE)

Teşekkür

The research presented in this paper was supported by Innoarc Arge Ltd. Gazi Teknopark Ankara Turkey and The Scientific and Technological Research Council of Türkiye BIDEB 2211 program. We thank them for their contributions.

Yüksek binalarda asansör destekli tahliye (ADT) stratejilerinin etkinliği: Mersin Metropol Binası örneği

Öz

Bu çalışma, yüksek binalardaki geleneksel tahliye prosedürlerinin etkinliğini anlamak ve geliştirmek için yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Türkiye'deki Mersin Metropol Binası, vaka çalışması olarak incelenmiştir. Çalışmanın temel yeniliği, yüksek binalardaki tahliyelerde asansörlerin rolünü incelemesidir. Geleneksel olarak, merdivenler temel tahliye aracı olmuştur, ancak bu araştırma, asansörlerin etkin bir şekilde kullanılması durumunda tahliye sürelerini önemli ölçüde azaltabileceğini öne sürmektedir. Bu hipotezi test etmek için, Ajan Tabanlı Modelleme yazılımı ve binanın orijinal planlarına dayalı CAD modelleri üzerinden bilgisayar simülasyonları kullanılmıştır. Simülasyonlar, farklı asansör ve merdiven kullanım kombinasyonlarını içeren çeşitli senaryoları keşfetmektedir. Sonuçlar çarpıcıdır: asansör ve merdiven kullanımının dengeli bir yaklaşımı (senaryo 3 - %50 asansör, %50 merdiven) tahliye süresini yaklaşık %40 oranında, 49 dakikadan (sadece merdiven kullanarak) 29 dakikaya indirebilmektedir. Ayrıca, sadece asansör kullanımı (senaryo 5) 39 dakikalık bir tahliye süresiyle sonuçlanmıştır, bu da sadece merdivenlere güvenmekten (senaryo 1 - 49 dakika) daha verimli olduğunu kanıtlamaktadır. Bu bulgular, yüksek binaların tasarımı ve yönetimi için önemli etkilere sahiptir. Tahliye planlamasında genellikle göz ardı edilen asansörlerin, bina sakinlerinin güvenliğini ve refahını sağlamada hayati bir rol oynayabileceğini göstermektedir. Bu önemli bulgulara ek olarak, çalışma tahliye verimliliğini etkileyen faktörlerin ayrıntılı bir analizini sunmaktadır. Yüksek binalardaki standart tahliye prosedürlerini iyileştirmek için potansiyel stratejileri tartışmaktadır. Bu araştırma, yüksek binaların tahliyesi konusundaki bilgi birikimine katkıda bulunmakta ve mimarlar, mühendisler ve bina yöneticileri için pratik bilgiler sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Yüksek Bina Tahliyesi, Asansör Kullanımı, Tahliye Verimliliği, Pathfinder, Asansör Destekli Tahliye (ADT)

Teşekkür

Bu makalede sunulan araştırma Innoarc Arge Ltd. Gazi Teknopark Ankara Türkiye ve Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu BIDEB 2211 programı tarafından desteklenmiştir. Teşekkür ederiz.

Kaynakça

• 1. Satir M.S., Analyzing Elevator Use for Normal Evacuation of High- Rise Buildings: Is Tower and Mersin Metropol Building Cases, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2021.
• 2. Satır M.S., Topraklı A.Y., A Review of Evacuation of High-Rise Buildings, Gazi University Journal of Science Part B: Art Humanities Design and Planning, 8 (1), 553-563, 2020.
• 3. Satır M.S., Topraklı, A.Y., Qualitative and quantitative analysis of fire evacuation risks of 18 historical mosques in Ankara-Altındağ region, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 36 (3), 1613-1630, 2021.
• 4. Topraklı A.Y., Satır M.S., Yüksek Binaların Tahliye Etkinliğinin İncelenmesi: Gaziantep Ek Adliye Binası Örneği, Afet ve Risk Dergisi, 5 (2), 545-559, 2022.
• 5. Satir M.S., Toprakli A.Y. Analyzing elevator use for evacuation efficiency of high-rise buildings in normal conditions: Case of Is Tower, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38 (3), 1493-1504 2023.
• 6. National Fire Protection Association, NFPA 101: Life Safety Code. 2018.
• 7. International Building Code, International Code Council. 2018.
• 8. Butler, K., Kuligowski, E., Furman, S. ve Peacock, R., Perspectives of occupants with mobility impairments on evacuation methods for use during fire emergencies, Fire Safety Journal, 91, 955–963, 2017.
• 9. Koo, J., Kim, Y. S., Kim, B.I. ve Christensen, K. M., A comparative study of evacuation strategies for people with disabilities in high-rise building evacuation, Expert Systems with Applications, 40 (2), 408–417. 2013.
• 10. Chen, J., Wang, X. ve Fang, Z., Collaborative Evacuation Strategy of Ultra-tall Towers among Stairs and Elevators, Procedia Eng 135, 170–174, 2016.
• 11. Xing, Z. ve Tang, Y., Simulation of Fire and Evacuation in High-Rise Building, Procedia Eng, 45, 705–709, 2012.
• 12. Kinateder, M.T., Omori, H. ve Kuligowski, E.D., The Use of Elevators for Evacuation in Fire Emergencies in International Buildings, 2014.
• 13. Soltanzadeh, A., Alaghmandan, M., Soltanzadeh, H., Performance evaluation of refuge floors in combination with egress components in high-rise buildings, Journal of Building Engineering, 19, 519–529, 2018.
• 14. Fang, H., Wang, Q., Qiu, H., Yang, C. ve Lo, S. M., Investigation of elevator-aided evacuation strategies for older people in high-rise elderly housing, Journal of Building Engineering, 64 (105664), 2023.
• 15. Aleksandrov, M., Cheng, C., Rajabifard, A., Kalantari, M., Modelling and finding optimal evacuation strategy for tall buildings, Saf Sci, 115, 247–255, 2019.
• 16. Chen, J., Ma, J., Lo, S.M., Event-driven modeling of elevator assisted evacuation in ultra high-rise buildings, Simul Model Pract Theory, 74, 99–116, 2017.
• 17. Ma, J., Chen, J., Liao, Y. Ve Siuming, L., Efficiency Analysis of Elevator Aided Building Evacuation Using Network Model, Procedia Engineering, 52, 259–266, 2013.
• 18. Kinsey, M., Galea, E.R. ve Lawrence, P., Human Factors Associated with the Selection of Lifts/Elevators or Stairs in Emergency and Normal Usage Conditions, Fire Technol, 48, 3–26, 2012.
• 19. Ding, Y., Yang, L., Weng, F., Fu, Z. ve Rao, P., Investigation of combined stairs elevators evacuation strategies for high rise buildings based on simulation, Simulation Modelling Practice and Theory, 53, 60–73, 2015.
• 20. Liao, Y., Liao, G. Ve Lo, S., Influencing Factor Analysis of Ultra-tall Building Elevator Evacuation, Procedia Engineering, 71, 583–590. 2014.
• 21. Wu, D., Wu, S., Zhao, Q., Zhang, S., Qi, J., Hu, J. Ve Lin, B., Computer vision-based intelligent elevator information system for efficient demand-based operation and optimization Journal of Building Engineering, 81 (108126), 2024.
• 22. Mossberg, A., Nilsson, D. ve Wahlqvist, J., Evacuation elevators in an underground metro station: A Virtual Reality evacuation experiment Fire Safety Journal 120 (103091), 2021.
• 23. TripAdvisor. Mersin Metropol Binası. https://www.tripadvisor.com.tr/LocationPhotoDirectLink-g298000-i393700856-Mersin_Mersin_Province_Turkish_Mediterranean_Coast.html#393700846. Yayın tarihi 2024. Erişim tarihi Nisan 29, 2024.
• 24. Youtube. 52 Kat Mersin Metropol. https://www.youtube.com/watch?v=wKwqkLkwwqI. Yayın tarihi 2024. Erişim tarihi Nisan 29, 2024.
• 25. Code of Practice for Fire Precautions in Buildings, Singapore, 2018.
• 26. Reneke, P.A., Peacock, R.D., Hoskins, B.L., Combined Stairwell and Elevator Use During Building Evacuation, 2013.
• 27. Zu-ming, C., Jin, Z. Ve De-pin, L., Smoke Control – Discussion of Switching Elevator to Evacuation Elevator in High-rise Building, Procedia Engineering, 11, 40–44, 2011.
• 28. Pathfinder. Thunderhead Engineering. https://www.thunderheadeng.com/pathfinder/pathfinder-features Yayın tarihi 2024. Erişim tarihi Nisan 29, 2024.
• 29. Salt Research. Mertim İş Merkezi. https://archives.saltresearch.org/. Erişim tarihi Nisan 29, 2024.
• 30. Verification and Validation. Thunderhead Engineering. https://www.thunderheadeng.com/wp-content/uploads/downloads/2014/08/verification_validation.pdf. Yayın tarihi 2019. Erişim tarihi Nisan 29, 2024.