Eğitim yapılarında yangın tahliye performansını artırmaya yönelik algıya dayalı bir yaklaşım
Perception-based approach to enhancing fire evacuation performance in educational building
Yazar: SÜLEYMAN CEVAT ÇEVRİMLİ
Danışman: DOÇ. DR. BİLGEHAN YILMAZ ÇAKMAK
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Yangın anında yapı içindeki kullanıcının güvenli, hızlı bir şekilde dış ortama erişimi, yani tahliyesinin sağlanması oldukça önemli bir konudur. Tahliye, yangın sırasında yapı içindeki bireylerin panik yaşaması, mantıklı düşünme yetisini kaybetmesiyle birlikte yanlış yönlenmeler ile sonuçlanabilen bir durum olabilmektedir. Çoğu zaman tahliyede insan davranışları göz ardı edilmekte ve insan davranışını etkileyen konular önemsenmemektedir. Tahliyenin önemli bir unsuru olan kaçış yollarına ilişkin özellikler mevcut yönetmelikte yalnızca mesafe üzerinden ele alınmaktadır. Ancak mesafenin yanı sıra, kullanıcıların bilişsel özelliklerini de ele alan yaklaşımlarla kaçış yollarının planlanması tahliye performansı için önemli görülmektedir. Bu çalışmada tahliye bir yön bulma problemi olarak ele alınmakta ve tahliye performansını artırmaya yönelik algıya dayalı bir yaklaşım geliştirmektedir. İnsanlarda deneyim ve zihinsel yapı yaş ile doğru orantılı olarak gelişim göstermektedir. Yangından korunma adına çocuklar yetişkin bireylere göre daha savunmasızdırlar. Bundan dolayı bu çalışma Piaget' in belirlemiş olduğu çocukların bilişsel gelişim evrelerinden ilk defa mekân ile ilgili metrik ilişkileri ortaya koyabilen en küçük yaş grubu olan soyut işlemler döneminin başlangıcına denk gelen ortaokul öğrencileri üzerinden gerçekleştirilmiştir. Çalışmada Milli Eğitim Bakanlığı'nın günümüzde uygulamakta olduğu I, L ve U plan tipindeki eğitim yapılarında yangın kaçış yollarının planlanmasında, ortaokul öğrencilerinden elde edilen bilişsel verilerle birlikte algı ve yön bulmaya etki eden faktörlerin etkilerini tespit edilerek tahliyenin performansının artırılmasına katkı sağlayacak mimari tasarım önerileri sunmayı amaçlamaktadır. Çalışmada analitik bir yöntem olan Space Syntax ve kullanıcı zihninde mekana ilişkin bilişsel verileri ortaya çıkarmaya yarayan bilişsel haritalama yöntemi kullanılmıştır. İlk olarak Space Syntax programı ile I, L ve U tipi planların dizimsel okunabilirliği araştırılmıştır. Daha sonrasında ise deneysel çalışma için I, L ve U plan tiplerinin mevcut durumları ile algı ve yön bulmaya etki eden faktörlerden çalışma kapsamında seçilen renk, biçim, tabela ve işaret, nirengi noktası faktörleri ile oluşturulan dokuz farklı iç mekân düzenlemesinin üç boyutlu animasyonları hazırlanmıştır. Deneysel çalışma bu plan tiplerinin herhangi birinde eğitim görmeyen Konya ilinde bulunan özel bir okuldaki 66 ortaokul öğrencisiyle gerçekleştirilmiştir. Çalışmaya katılan öğrencilere hazırlanmış olan animasyonlar izletilerek boş a4 kâğıda bilişsel harita çizimleri yaptırılmış, I, L ve U plan tipleri için faktörlerin yangın kaçış yolunun algılanabilirliğine etkileri tespit edilmiştir. Space Syntax programından elde edilen analiz verileri ile ortaokul öğrencilerinden elde edilen bilişsel harita verileri karşılaştırılarak I, L ve U plan tipindeki eğitim yapılarında yangın kaçış yollarının çocukların algı ve yön bulmasına mekânsal altyapı ve organizasyonun etkileri değerlendirilmiştir. Görsel uyarıcılar ile bilgilendirme ve işaret araçlarının yangın kaçış yolunun algılanabilirliğine etkisi ise mevcut ve iç mekan öneri düzenlemeler üzerinden gerçekleştirilen deneysel uygulamada bilişsel haritaların karşılaştırılması yoluyla elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, I, L ve U plan tipindeki eğitim yapılarının mekânsal dizim analizlerine göre okunabilirliğin U plan tipinde en yüksek ve I plan tipinin ise en az olduğu tespit edilmiştir. Eğitim yapılarında acil çıkış kapılarının kat planının sonlarında bulunması, ana merdivenden rahat bir şekilde görülmesi ve yakınında farklı özelliklere sahip mekânların bulunması ortaokul öğrencilerin yön başarısını arttırdığı görülmüştür. Kat planında yer alan mekânların simetrik özellikte olması ise yangın merdiveninin yerini bulmayı zorlaştırdığı görülmektedir. Algı ve yön bulmaya etki eden görsel uyarıcı ile bilgilendirme ve işaret araçları faktörlerinin kat planlarında kullanılması ortaokul öğrencilerinin I, L ve U plan şemasına sahip eğitim yapılarında yangın kaçış rotalarını algılamasını ve yönünü bulmasına olumlu katkı yaptığı belirlenmiştir. I plan tipi eğitim yapısında en etkili faktörün renk, L plan tipi eğitim yapısında işaret ve levhalar, U plan tipinde ise nirengi noktası faktörü olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca görsel uyarıcılar ile bilgilendirme ve işaret araçlarından faktörlerin etki sıralamasının ilk sırada renk, ikinci sırada nirengi noktası, üçüncü sırada işaret ve tabelalar, dördüncü sırada ise biçim faktörünün etkisinin olduğu görülmüştür. Bu çalışma ile ortaokul yaş grubu kullanıcılardan alınan veriler doğrultusunda ülkemizde kullanılmaya devam eden I, L ve U tip plan şemasına sahip ortaokul eğitim yapıları için acil durumlarda tahliye performansını artırmaya yönelik algıya dayalı bir yaklaşım geliştirilmiştir. Yangın kaçış yollarının okunabilirliğinin artmasında etkili olan faktörler ortaya konularak, tahliyenin daha hızlı ve kolay gerçekleşmesine katkı sağlanabileceği ön görülmektedir.

Abstract:
During a fire incident, ensuring the safe and swift evacuation of building occupants to the exterior is of paramount importance. Evacuation can be compromised by panic-induced behaviors and misguided movements of individuals within the building, leading to suboptimal outcomes. Often, human behaviors during evacuations are overlooked, and factors influencing human behavior are not adequately considered. Current regulations typically address evacuation route specifications solely based on distance, disregarding cognitive aspects that significantly influence evacuation performance. However, approaches that consider both distance and users' cognitive capabilities are recognized as crucial for planning evacuation routes to enhance evacuation performance. This study treats evacuation as a wayfinding problem and develops a perception-based approach aimed at improving evacuation performance. This study approaches evacuation as a wayfinding problem and aims to develop a perception-based approach to improve evacuation performance. Experience and mental structure in humans develop proportionally with age. Children are more vulnerable compared to adult individuals in terms of fire safety. Therefore, this study was conducted on middle school students, corresponding to the concrete operational stage defined by Piaget, who are the youngest age group capable of establishing metric relationships with space. The study aims to propose architectural design recommendations that contribute to enhancing evacuation performance by identifying factors influencing perception and wayfinding, using cognitive data obtained from middle school students, in the planning of fire evacuation routes in educational buildings designed in I, L, and U configurations, currently implemented by the Ministry of National Education. An analytical method, Space Syntax, and cognitive mapping method, which reveals cognitive data related to space in the user's mind, were used in the study. Firstly, the spatial readability of I, L, and U plan types was investigated using the Space Syntax program. Subsequently, three-dimensional animations of nine different interior arrangements were prepared based on the current situations of I, L, and U plan types and factors influencing perception and wayfinding selected within the scope of the study, including color, shape, signage, landmark factors. The experimental study was conducted with 66 middle school students from a private school in Konya, a city in Turkey, who had not received education in any of these plan types. Students were asked to draw cognitive maps on blank A4 paper after watching the animations prepared for them, and the effects of factors on the perceptibility of fire escape routes were determined for I, L, and U plan types. Comparison of the analysis data obtained from the Space Syntax program with the cognitive map data obtained from middle school students evaluated the effects of spatial infrastructure and organization on children's perception and wayfinding in educational structures of I, L, and U plan types. The impact of visual stimuli, informative signage, and signaling tools on the perceptibility of fire escape routes was obtained through experimental applications conducted on existing and proposed interior layouts by comparing cognitive maps. According to the results, it was determined that the spatial readability was highest in U plan type and lowest in I plan type according to spatial layout analysis of educational structures. It was observed that the presence of emergency exit doors at the ends of the floor plan, easily visible from the main staircase and in close proximity to spaces with different characteristics, increased middle school students' wayfinding success. However, the symmetrical nature of spaces on the floor plan was found to make it difficult to find the location of the fire staircase. The use of visual stimuli, informative signage, and signaling tools in floor plans positively contributed to middle school students' perception and wayfinding of fire escape routes in educational structures with I, L, and U plan layouts. The most effective factor in I plan type educational structure was color, signage and signboards in L plan type, and landmark factor in U plan type. Additionally, the ranking of the effects of visual stimuli, informative signage, and signaling tools showed that color was the most influential factor, followed by the landmark, signage and signboards, and shape. This study has developed a perception-based approach to improve evacuation performance during emergencies in middle school educational structures with I, L, and U plan layouts based on data obtained from middle school-aged users. By identifying factors that increase the readability of fire escape routes, it is anticipated that evacuation can occur faster and more easily.