Tổng quan nghiên cứu

Khả năng thoát hiểm trong các công trình xây dựng là một vấn đề cấp thiết, đặc biệt trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của đô thị và các công trình công cộng tại Việt Nam. Theo ước tính, các công trình như trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại và nhà máy sản xuất tại tỉnh Đồng Nai đang phục vụ hàng nghìn người với đa dạng nhóm tuổi, từ trẻ em đến người cao tuổi. Nghiên cứu này tập trung đánh giá khả năng thoát hiểm theo chức năng công trình và đặc điểm người sử dụng, nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế hệ thống thoát hiểm, đảm bảo an toàn tính mạng khi xảy ra sự cố.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là phân tích vận tốc thoát hiểm của các nhóm tuổi khác nhau (6-11, 11-18, 18-60, 60-70, trên 70 tuổi) tại các công trình xây dựng đa chức năng ở Đồng Nai, đồng thời phát triển chương trình mô phỏng thoát hiểm dựa trên phần mềm Viswalk để đánh giá thời gian và khả năng thoát nạn tối đa. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát thực tế kích thước thoát hiểm và vận tốc thoát hiểm tại 8 loại công trình với quy mô từ 1 đến 10 tầng, phục vụ từ vài trăm đến hàng nghìn người.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp số liệu cụ thể về vận tốc thoát hiểm trung bình của nhóm tuổi 18-60 đạt 10.7 km/h, cao hơn 14.6% và 38% so với các nhóm tuổi trẻ hơn và lớn tuổi hơn. Kết quả mô phỏng giúp xác định số người tối đa phù hợp với khả năng thoát hiểm của từng công trình, góp phần giảm thiểu rủi ro và nâng cao an toàn phòng cháy chữa cháy theo quy định pháp luật Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về an toàn cháy nổ, hành vi di chuyển của người đi bộ trong tình huống khẩn cấp, và các tiêu chuẩn thiết kế thoát hiểm hiện hành tại Việt Nam. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết hành vi thoát hiểm người đi bộ: Phân tích vận tốc, sự tương tác và ùn tắc trong dòng người khi xảy ra sự cố, dựa trên mô hình agent-based simulation giúp mô phỏng hành vi cá nhân và tập thể trong không gian thoát hiểm.
  • Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế thoát hiểm: Áp dụng các quy chuẩn Việt Nam như QCVN 06:2021/BXD, TCVN 3907:2011, TCVN 8793:2011,... quy định về kích thước cửa đi, hành lang, vế thang, lối đi phù hợp với từng loại công trình và nhóm đối tượng sử dụng.

Các khái niệm chính bao gồm: vận tốc thoát hiểm, kích thước thoát hiểm, nhóm tuổi người sử dụng, mô phỏng sơ tán, và khả năng thoát nạn tối đa.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thu thập số liệu thực tế kết hợp với mô phỏng máy tính. Cụ thể:

  • Nguồn dữ liệu: Khảo sát kích thước thoát hiểm và vận tốc thoát hiểm tại 8 loại công trình xây dựng ở tỉnh Đồng Nai, bao gồm trường học các cấp, bệnh viện, nhà máy, trung tâm thương mại và cơ quan hành chính. Tổng cộng thu thập 500 mẫu vận tốc thoát hiểm qua phần mềm Caynax Sports Tracker trên điện thoại thông minh.
  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn ngẫu nhiên các đối tượng thuộc các nhóm tuổi khác nhau đang sử dụng công trình, đảm bảo đại diện cho từng nhóm tuổi từ 6 đến trên 70 tuổi.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm Viswalk để mô phỏng quá trình thoát hiểm dựa trên dữ liệu vận tốc và kích thước thoát hiểm thực tế. Phân tích số liệu vận tốc trung bình, thời gian thoát nạn, và khả năng thoát nạn tối đa theo từng nhóm tuổi.
  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu và khảo sát thực địa trong khoảng thời gian từ 2019 đến 2022, mô phỏng và phân tích dữ liệu trong năm 2022, hoàn thiện luận văn vào tháng 10/2022.

Phương pháp này cho phép đánh giá chính xác khả năng thoát hiểm theo chức năng công trình và đặc điểm người sử dụng, đồng thời đề xuất các giải pháp thiết kế tối ưu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Kích thước thoát hiểm đạt chuẩn: Khảo sát tại 8 loại công trình cho thấy hầu hết các kích thước cửa đi, hành lang, vế thang đều đáp ứng hoặc vượt yêu cầu của các tiêu chuẩn Việt Nam như TCVN 3907:2011, TCVN 8793:2011. Ví dụ, chiều rộng hành lang trường tiểu học không nhỏ hơn 2,1 m, cửa đi không nhỏ hơn 1,2 m.

  2. Vận tốc thoát hiểm theo nhóm tuổi: Phân tích 500 mẫu vận tốc thoát hiểm cho thấy nhóm tuổi 18-60 có vận tốc trung bình cao nhất là 10.7 km/h. Nhóm tuổi 11-18 và 60-70 có vận tốc giảm lần lượt 14.6% và 38% so với nhóm 18-60. Nhóm tuổi 6-11 và trên 70 tuổi có vận tốc thấp nhất, phản ánh khả năng di chuyển hạn chế hơn.

  3. Thời gian thoát nạn mô phỏng: Mô phỏng tại trường tiểu học Long Thọ 2 cho thấy thời gian thoát nạn trung bình của nhóm 18-60 là khoảng 3 phút, trong khi nhóm trên 70 tuổi cần thời gian lâu hơn đến 5 phút. Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng thoát hiểm an toàn trong tình huống khẩn cấp.

  4. Khả năng thoát nạn tối đa: Dựa trên mô phỏng, công trình có thể đảm bảo thoát nạn an toàn cho số lượng người không vượt quá 840 học sinh tại trường tiểu học Long Thọ 2, phù hợp với quy định về mật độ người và kích thước thoát hiểm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân vận tốc thoát hiểm giảm ở nhóm tuổi trẻ và cao tuổi chủ yếu do đặc điểm sinh lý và khả năng vận động hạn chế. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu quốc tế về hành vi di chuyển trong tình huống khẩn cấp, đồng thời nhấn mạnh tầm quan trọng của việc thiết kế thoát hiểm phù hợp với đặc điểm người sử dụng.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, nghiên cứu này bổ sung thêm phân tích chi tiết theo nhóm tuổi và chức năng công trình, đồng thời ứng dụng phần mềm Viswalk để mô phỏng thực tế, giúp đánh giá chính xác hơn khả năng thoát hiểm. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ vận tốc theo nhóm tuổi và bảng thời gian thoát nạn, giúp trực quan hóa sự khác biệt và hỗ trợ quyết định thiết kế.

Ý nghĩa của kết quả là cơ sở khoa học để điều chỉnh tiêu chuẩn thiết kế thoát hiểm, đặt ra giới hạn số người tối đa phù hợp với từng công trình, từ đó nâng cao an toàn phòng cháy chữa cháy và giảm thiểu thiệt hại khi xảy ra sự cố.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu kích thước thoát hiểm theo nhóm tuổi: Thiết kế hành lang, cửa đi, vế thang cần được điều chỉnh phù hợp với đặc điểm vận tốc thoát hiểm của từng nhóm tuổi, đặc biệt tăng chiều rộng và số lượng lối thoát cho nhóm trẻ em và người cao tuổi nhằm giảm ùn tắc.

  2. Áp dụng mô phỏng Viswalk trong thiết kế: Các chủ đầu tư và đơn vị thiết kế nên sử dụng phần mềm Viswalk để mô phỏng và đánh giá khả năng thoát hiểm trước khi thi công, giúp phát hiện điểm nghẽn và tối ưu phương án thoát hiểm trong giai đoạn thiết kế.

  3. Xây dựng quy định giới hạn số người sử dụng: Dựa trên kết quả mô phỏng, cần quy định rõ số người tối đa cho từng loại công trình nhằm đảm bảo khả năng thoát hiểm an toàn, tránh tình trạng quá tải gây nguy hiểm khi xảy ra sự cố.

  4. Tăng cường đào tạo và nâng cao nhận thức: Tổ chức các chương trình huấn luyện thoát hiểm theo nhóm tuổi, đặc biệt cho học sinh và người cao tuổi, nhằm nâng cao kỹ năng và phản ứng nhanh trong tình huống khẩn cấp.

  5. Cải thiện hệ thống chiếu sáng và biển báo thoát hiểm: Đảm bảo hệ thống chiếu sáng sự cố và biển báo thoát hiểm rõ ràng, dễ nhận biết, phù hợp với từng nhóm đối tượng, giúp người sử dụng dễ dàng tìm lối thoát trong điều kiện khẩn cấp.

Các giải pháp trên nên được triển khai trong vòng 1-3 năm tới, phối hợp giữa các cơ quan quản lý xây dựng, phòng cháy chữa cháy và chủ đầu tư công trình.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chuyên gia thiết kế và kỹ sư xây dựng: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực tế và mô hình mô phỏng giúp tối ưu thiết kế hệ thống thoát hiểm phù hợp với đặc điểm người sử dụng, nâng cao chất lượng công trình.

  2. Cơ quan quản lý nhà nước về xây dựng và PCCC: Thông tin về vận tốc thoát hiểm và giới hạn số người giúp xây dựng, điều chỉnh các quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật nhằm đảm bảo an toàn cho công trình công cộng.

  3. Chủ đầu tư và quản lý công trình: Hiểu rõ khả năng thoát hiểm của công trình giúp quản lý số lượng người sử dụng, tổ chức huấn luyện thoát hiểm và chuẩn bị phương án ứng phó sự cố hiệu quả.

  4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về phương pháp thu thập số liệu thực tế, ứng dụng phần mềm mô phỏng Viswalk và phân tích dữ liệu trong lĩnh vực an toàn công trình.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao vận tốc thoát hiểm lại khác nhau theo nhóm tuổi?
    Vận tốc thoát hiểm phụ thuộc vào khả năng vận động và phản ứng của từng nhóm tuổi. Người trưởng thành (18-60 tuổi) có vận tốc cao nhất do sức khỏe và thể lực tốt hơn, trong khi trẻ em và người già có vận tốc thấp hơn do hạn chế về thể chất.

  2. Phần mềm Viswalk có ưu điểm gì trong mô phỏng thoát hiểm?
    Viswalk cho phép mô phỏng chi tiết hành vi người đi bộ trong không gian phức tạp, xử lý đến 50.000 người cùng lúc, phân tích thời gian thoát nạn và điểm ùn tắc, giúp đánh giá hiệu quả thiết kế thoát hiểm một cách chính xác và trực quan.

  3. Các tiêu chuẩn Việt Nam quy định như thế nào về kích thước thoát hiểm?
    Các tiêu chuẩn như TCVN 3907:2011, TCVN 8793:2011 quy định chiều rộng hành lang tối thiểu từ 1 đến 2,1 m, cửa đi từ 0,8 đến 1,2 m tùy loại công trình, nhằm đảm bảo lưu thông an toàn khi xảy ra sự cố.

  4. Làm thế nào để xác định số người tối đa trong một công trình?
    Dựa trên mô phỏng thời gian thoát nạn và vận tốc thoát hiểm thực tế của các nhóm tuổi, kết hợp với kích thước thoát hiểm, có thể tính toán số người tối đa đảm bảo thoát hiểm an toàn, tránh quá tải gây nguy hiểm.

  5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các công trình ngoài tỉnh Đồng Nai không?
    Mặc dù khảo sát thực tế tại Đồng Nai, phương pháp và kết quả nghiên cứu có thể áp dụng rộng rãi cho các công trình tương tự ở các địa phương khác, với điều chỉnh phù hợp theo đặc điểm địa phương và nhóm người sử dụng.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định vận tốc thoát hiểm trung bình cao nhất thuộc nhóm tuổi 18-60 với 10.7 km/h, giảm đáng kể ở các nhóm tuổi khác.
  • Kích thước thoát hiểm tại các công trình khảo sát đều đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam, đảm bảo điều kiện tối thiểu cho thoát hiểm an toàn.
  • Phần mềm Viswalk được phát triển và ứng dụng thành công trong mô phỏng thời gian thoát nạn, giúp đánh giá khả năng thoát hiểm tối đa của công trình.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để điều chỉnh thiết kế thoát hiểm theo nhóm tuổi và chức năng công trình, nâng cao an toàn phòng cháy chữa cháy.
  • Đề xuất các giải pháp thiết thực về thiết kế, quản lý và đào tạo nhằm giảm thiểu rủi ro khi xảy ra sự cố.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng mô phỏng Viswalk rộng rãi trong thiết kế công trình mới và cải tạo công trình hiện hữu, đồng thời xây dựng quy định giới hạn số người sử dụng phù hợp. Mời các chuyên gia, nhà quản lý và chủ đầu tư cùng phối hợp thực hiện để nâng cao an toàn cho cộng đồng.