Risikoanalyse Brann Noen aspekter

Risikoanalyse Brann Noen aspekter Jørn Vatn Professor, NTNU 1

Risikoanalyse vs TEK/VTEK Historisk har man tilnærmet seg brannsikkerhet ved å stille krav til tekniske løsninger Disse kravene er basert på historiske hendelser: Etter alvorlige branner har man vurdert om det kan stilles tekniske krav til løsninger slik at tilsvarende hendelser kan unngås i fremtiden Den risikoanalytiske tilnærmingen er scenariobasert For et gitt bygg og en gitt bruksprofil identifiseres ulike brannscenarioer Relevante brannsikkerhetstiltak vurderes opp mot disse scenarioene Tiltakene implementeres ut fra hvor nyttige de vil være for å sikre et tilfresstillende risikonivå 2

Ulykkesmodell bow tie Farer/- Trusler/- Sårbarheter Farer/- Trusler/- Sårbarheter Uønsket hendelse Barrierer og sikkerhetsfunksjoner 3

Risikoanalysetilnærming brann Hendelsestreanalyse er en av de mest benyttede risikoanalytiske tilnærmingene Brann Analysen tar utgangspunkt i den uønskede hendelsen (brann), og fokuserer på hva som skjer etter en brann Årsaker til brann er mindre fokusert Dette er en svakhet i dagens praksis Kommer tilbake til metodisk innhold senere 4

Risikovurdering av brann i byggverk revisjon av NS 3901 Det arbeides med en revisjon av NS3901 Når det gjelder analysetilnærming åpner man for to forskjellige tilnærminger: 1. Risikoanalyse Et bredes mulig spekter av branscenarioer analyseres med hensyn på å beskrive det totale risikobildet knyttet til brann Vurdering foretas opp mot risikoakseptkriterier på formen (i) forventet antall drepte per år, (ii) f-n kurver e l 2. Komparativ analyse Analysen er primært rettet mot avvik fra standardløsninger fra TEK/VTEK Man dokumenterer avvik, og vurderer hvert avvik separat mht endring i risikobilde for tilhørende brannscenarioer Vurdering foretas ut fra kriteriet like godt 5

Definere rammebetingelser (4) Organisering av arbeidet (5.4) Problembeskrivelse og målformulering (5.5) Flytskjema for risikovurdering av brann i byggverk Valg av risikovurderingsmetode (5.6) Valg av analyseteknikker (5.7) Fastsettelse av risikoakseptkriterier (5.8) Valg av datagrunnlag (5.11) Beskrivelse av analyseobjektet (6.1, 7.2) Fareidentifikasjon (6.2, 7.3) Planlegging Årsaksanalyse (6.3, 7.4) Konsekvensanalyse (6.4, 7.5) Risikoanalyse Beskrivelse av risiko (6.6, 7.6) Sensitivitetsanalyse (6.7, 7.7) Sammenligning med risikoakseptkriterier (8.2) Risikoevaluering Identifisering og vurdering av mulige tiltak og deres risikoreduserende effekt (9) 6 Nei OK? Ja Konklusjoner og dokumentasjon (10) Risikohåndtering

Komparativ analyse I komparative analyser skal to byggverk beskrives analysebyggverket referansebyggverk referansebyggverket må beskrives med et sett av preaksepterte løsninger som er realistisk å kombinere i ett og samme byggverk og være et byggverk som det er fysisk mulig å bygge referansebyggverket må være et preakseptert alternativ til analyseløsning som skal inneholde samme type virksomhet, ha samme risikoklasse og minst samme brannklasse som analysebyggverket Analyse av årsak og sannsynlighet Siden analyseobjektet og referansebyggverket praktisk talt skal være identiske med hensyn til funksjonalitet, så vil det normalt ikke være noen forskjeller med hensyn til årsak og sannsynlighet (for brann) mellom analysebyggverket og referansebyggverket Derfor vil det normalt heller ikke være nødvendig å analysere årsaker og sannsynlighet for forskjellige brannscenarioer Dersom det i analysebyggverket identifiseres farer eller initierende branner som skiller seg fra referansebyggverket skal konsekvensene av disse analyseres og beskrives 7

Komparativ analyse - Hovedpunktene i en vurdering av verifiseringsbehovet Det må vurderes hvilken/hvilke forskjeller i beskyttelsesfunksjon eller - effekt som det er mellom referansebyggverket og analyseobjektet Det må også vurderes hvilken/hvilke konseptuelle egenskap(er) som er forskjellige mellom referansebyggverket og analyseobjektet Konseptuelle egenskaper som er relevante å vurdere er: avhengighet av menneskelig handling kompleksitet fleksibilitet/redundans følsomhet sårbarhet pålitelighet 8

Komparativ analyse - Konsekvensanalyse Følgende hovedpunkter må vanligvis være med i en konsekvensanalyse Spesifisering av hvert enkelt fravik fra veiledningen til TEK Beskrivelse av kompenserende tiltak Samlet vurdering av konsekvensene av alle fravik og kompenserende tiltak i forhold til personsikkerhet materiell sikkerhet 9

Hovedtrinn i risikoanlysen 1. Beskrivelse av analyseobjektet og avgrensninger 2. Fareidentifikasjon 3. Analyse av årsak og sannsynlighet 4. Analyse av konsekvens 5. Usikkerhets- og følsomhetsanalyse 6. Beskrivelse av risiko 10

Fareidentifikasjon 1. Etablering av en oversikt over alle relevante brannfarer Fare = tilstand som kan lede til brann, f eks stearinlys + gardin 2. Konkretisering av farene gjennom å spesifisere hvilke brannscenarioer de er relevant for, og om nødvendig angivelse av sted, tidspunkt, mv Brann i gardin på stua under julemiddagen 3. Etablering av en systematisk oversikt over relevante initierende branner for analyseobjektet 11

Analyse av årsak og sannsynlighet Årsaksanalysen skal være tilstrekkelig detaljert slik at det senere er mulig å vurdere forskjellige tiltak som kan fjerne årsaker eller redusere sannsynligheten for brann Sannsynligheter fastsettes ofte med bakgrunn i historiske data Krever vurdering av relevans, ulikheter osv Eksempel: Er statistikk over komfyrbranner med eller uten komfyrvakt? Hvor god er egentlig en komfyrvakt? 12

Analyse av konsekvens Det skal utføres en konsekvensanalyse av de valgte brannscenarioene Konsekvensanalysen skal dekke brannscenarioenes umiddelbare og langsiktige effekt Usikre forhold som påvirker brannforløpet skal om i utgangspunktet modelleres ved hjelp av stokastiske variable 13

Følgende er eksempler på forhold som normalt vil kunne være usikre antall personer i analysebygget, hvor disse befinner seg og hvilken funksjonsgrad de har brannens utviklingsrate og størrelse funksjonen til, og effekten av, passive brannverntiltak brannceller, dører, etc. funksjonen til, og effekten av, aktive brannverntiltak brannalarmanlegg, sprinkleranlegg, røykventilasjonsanlegg, etc. funksjonen til, og effekten av, organisatoriske brannverntiltak, beredskap, etc. hvilke rømningsveier som vil være tilgjengelige ved en brann 14

Hendelsestreanalyse = mest brukt konsekvensanalyseteknikk Modellerer mulige hendelsesforløp etter at en uønsket hendelse har inntruffet Illustrerer hendelsesforløpet grafisk, tar inn tidsaskepktet, avhengigheter og dominoeffekter Resultater fra en hendelsestreaanalyse: Kvalitativ beskrivelse av hendelsesscenariene Kvantitativ beregning av frekvenser for hver av slutthendelsne Anbefalte risiokreduserende tiltak Kvantitativ beregning av effekt av tiltak 15

Eksempel på hendelsestre 16

Bruk av hendelsestreaanalyse Hendelsestreaanalyse er en anvendbar metode for nesten alle typer risikoanalyser En av de mest benyttede teknikker, spesielt om vi betrakter kvantitative analyser Analyse av tekiske system Analyse av menneskelig pålitelighet Metoden er spesielt egnet om det er en reke barrierer for å redusere risiko og/eller hvor det er en rekke fysiske forhold som påvirker utfallet 17

Trinn i analysen 1. Identifiser og definer den uønsket hendelsen (starthendelsen) 2. Identifiser barrierer og fysiske forhold som skal inngå i hendelsestreet 3. Konstruer hendelsestreeet 4. Beskriv mulige hendelsesforløp som leder til slutthendelsene 5. Bestem frekvensen av den initierende hendelsen og sannsynlighetene i hendelsestreet 6. Beregn frekvenser for slutthendelsene i hendelsestreet 7. Identifiser mulige risikoreduserende tiltak 8. Sammenstilling og presentasjon av resultater 18

Initierende hendelse Initierende hendelse velges ofte ut fra en fareidentifikasjon (grovanalyse) For å presisere initierende hendelser stilles tre spørsmål 1. Hvilken type hendelse er det? 2. Hvor inntreffer hendelsen? 3. Når inntreffer hendelsen? Eksempel: Brann i trapperom i hybelhus under nachspiel Ikke alltid åpenbart hvor vi skal starte, f eks: Varmekilde tildekket eller Brann? Generelt: Første signifikante avvik fra normal operasjon I brannsammenheng er det vanlig å starte med selve brannen 19

Barrierer og fysiske forhold Vanligvis er det iverksatt en rekke tiltak for å forhindre ulykker eller begrense konsekvensen av disse Disse tiltakene betegnes ved ulike navn, f eks barrierer, sikkerhetsfunksjoner eller beskyttelseslag (forsvar i dybden) Tiltakene modelleres i hendelsestreet Andre forhold knyttet til det fysiske forløpet modelleres også, f eks Om en lekkasje antennes eller ikke Om brannen er stor eller liten Om det er dag eller natt osv 20

Konstruksjon av hendelsestreet Hendelsestreet konstrueres ved å tegne logiske sekvenser ved å besvare Ja/Nei spørsmål Spørsmålene formuleres systematisk; to valg 1. Spørsmål hvor Ja svaret er suksess, eller 2. Spørsmål hvor Ja er svikt eller feil i barriere/sikkerhetsfunksjon Grenene som svarer til Ja må enten systematisk gå oppover, eller systematisk nedover 21

Begrensninger og svakheter Et hendelsestre kan kun se på en initierende hendelse om gangen Dette betyr at man ofte må konstruere et stort antall hendelsestrær for å få en realistisk risikoanalyse Det kan være vanskelig å fange stokastiske avhengigheter I både den kvalitative og kvantitative analysen er utgangspunktet at man ved forgreningspunktene betinger på det som har skjedd opp til nå Dette kan være en utfordring fordi barrierer kan være avhengig av samme støttesystemer osv som ikke modelleres eksplisitt Det finnes ingen standard for den grafiske fremstillingen Det skader derfor ikke å bli ekstra tydelig på hva som er ja utganger, og hva som er nei utganger 22

Kvantitativ analyse av hendelsestre f = Frekvens av initierende hendelse q i = Sannsynligheten for at barrieren feiler (fiasko) p i = 1- q i = Sannsynligheten for at barrieren virker etter hensikten Det er en stor utfordring å finne disse parametrene, dette omtales ikke i denne presentasjonen 23

Kvantitativ analyse av hendelsestre 24

25

Detaljanalyse av barrierene Ofte er det nødvendig å foreta en detaljert analyse av en eller flere barrierer/sikkerhetsfunksjoner Feiltreanalyse benyttes ofte for å analysere pålitelighet av for eksempel et deteksjonssystem Det kan også være mer fysisk modellering, for eksempel for å avgjøre om en bærekonstruksjon vil motstå belastninger den utsettes for 26

Videre analyse av slutthendelsene Slutthendelsene representerer mulige situasjoner etter en uønsket hendelse, men angir vanligvis ikke utfallet i form av antall skadde eller omkomne For hver slutthendelse må man derfor foreta en detaljanalyse for å fastsette konsekvensene Antall skadde og omkomne Materielle skader Andre aspekter, f eks verneverdige bygninger osv 27

Eksempel: Rømningstid Nødvendig rømningstid Den tiden som trengs for at alle personer skal kunne forflytte seg til sikkert sted For å beregne nødvendig rømningstid må en rekke forhold vurderes Hvor lang tid det tar før personen(e) blir klar over at en kritisk situasjon har oppstått? Hvor lang tid det tar før rømning starter? Hvilken rømningsrute som velges, for eksempel om noen forsøker å rømme gjennom en rømningsveg som er blokkert? Hvilken hastighet man beveger seg med, dette vil avhenge av f eks bredde på trapp, hvor tett røyken er osv? Merk at nødvendig rømningstid avhenger av om f eks brannvarsling virker, dvs vi må foreta separate beregninger for hver gren i hendelsestreet 28

Eksempel: Rømningstid, fortsatt Tilgjengelig rømningstid Den tiden fra en brann oppstår til en rømningsveg ikke er tilgjengelig lenger En rekke forhold er viktig, f eks Brannmotstand til bærekonstruksjoner Røykutvikling Varmeutvikling Fysiske modeller må etableres for å beskrive disse forholdene Merk at brannforløpet ofte avhenger av hvilke barrierer som virker, dvs vi utfører separate analyser for hver gren i hendelsestreet 29

Eksempel: Rømningstid, fortsatt Så vel nødvendig som tilgjengelig rømningstid er tilfeldige størrelser (stokastiske variable) Usikkerheten i disse størrelsene må derfor beskrives for å kunne si noe om sannsynligheten for at tilgjengelig rømningstid er mindre enn nødvendig rømningstid Nødvendig rømningstid Tilgjengelig rømningstid Pr(Død) 30

Eksempel: Rømningstid, fortsatt Ved å kombinere modellene for: tilgjengelig rømningstid nødvendig rømningstid hvor mange personer som oppholder seg i brannobjektet hvor de befinner seg Kan man beregne sannsynlighet for ulike utfall, f eks 0 omkomne 1-2 omkomne 2-10 omkomne > 10 omkomne 31

Vist i hendelsestreet Number of fatalities 0 1-2 2-10 >10 0 5% 15% 80% 5% 20% 40% 35% 1% 4% 30% 65% 40% 35% 20% 5% 0 0 0 0 32

Synliggjøring i et såkalt f-n diagram Frekvens 3.50E-03 3.00E-03 2.50E-03 2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 0.00E+00 0 1-2 2-10 >10 Antall omkomne 33