Australian Fire Engineering Guidelines (2021) - part 6

 

  Index      Manuals     Australian Fire Engineering Guidelines (2021)

 

Search            copyright infringement  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Content      ..     4      5      6      7     ..

 

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines (2021) - part 6

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 74 

When using such considerations, it is recommended that the overall fire cost 

associated with a particular design be estimated. The FCE (present value) is: 

𝐹𝐶𝐸 =  Capital cost  +  𝐴𝑛𝑛𝑢𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑠  + 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑐𝑡𝑒𝑑 𝑐𝑜𝑠𝑡 𝑜𝑓 𝑙𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠

 

Where: 

Capital cost 

is capital cost associated with active and passive fire protection

 

Annual costs 

are annual costs for inspection and maintenance of fire 

equipment

 

Expected cost of losses

 

is expected cost of building and contents fire losses. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 75 

4 Philosophy and intent 

4.1

 

Information sources 

Because fire engineering is an emerging discipline, research is ever evolving and 

approved methods constantly updating. As discussed in 1.3, there are very few well-

codified methods of approaching and solving problems. The key issues that FE need 

to have an in-depth knowledge of include: 

 

how various materials ignite 

 

the manner in which fire develops 

 

the manner in which smoke (including toxic products) spread 

 

how structures react to fire 

 

how people respond to the threat of fire, alarms, and products of combustion. 

The dilemma for the FE is where to locate appropriate knowledge and guidance. 

As with other emerging disciplines, there is a variety of information sources available.  

 

State and territory based legal requirements 

Examples: 

 

Building Act 

 

Building Regulation 

The NCC as adopted by each state and territory and the Australian 
Standards (AS) which are referenced documents within the NCC  

Examples: 

 

NCC 2019 Amendment 1 

 

AS 1670.4 Fire detection, warning, control and intercom systems – 
System design, installation and commissioning- Emergency warning and 
intercom systems. 2018. 

 

Australian Standards not adopted by the NCC 

 

The Engineers Australia’s Society of Fire Safety (EA – SFS) Practice Guides 

Examples: 

 

Society of Fire Safety Practice Guide Facade/External Wall Fire Safety 
Design

; SFS Facade Fire Safety Design Committee, Engineers Australia; 

15 March 2019 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 76 

 

International standards and guides such as the International Standards 
Organisation (ISO) and the Society of Fire Protection Engineers (SFPE) 
standards 

Examples: 

 

SFPE S.01 Standard on Calculating Fire Exposures to Structures. Society 
of Fire Protection Engineers; Gaithersburg MD, 2011. 

 

SFPE S.02 Standard on Calculation Methods to Predict the Thermal 
Performance of Structural and Fire Resistive Assemblies. Society of Fire 
Protection Engineers; Gaithersburg MD, 2015. 

 

ISO 23932-1:2018. Fire safety engineering — General principles — Part 1: 
General. ISO/TC 92/SC 4. 2018.  

 

CIBSE Guide E, Fire Engineering, 3rd Edition, Chartered Institute of 
Building Services Engineers (CIBSE), UK, 2010 

 

National standards such as New Zealand, European, UK, USA 

Examples: 

 

BS 9999: Code of practice for fire safety in the design, management and 
use of buildings. British Standards Institution (BSI). 2020. 

 

NFPA 13: Standard for the Installation of Sprinkler Systems. National Fire 
Protection Association. 2019. 

 

Published subject matter textbooks and handbooks 

Example: 

 

SFPE Handbook of Fire Protection Engineering

, 5th Edition. Society of 

Fire Protection Engineers; Gaithersburg MD, 2016. 

 

Refereed journals and symposia and proceedings 

Examples: 

 

Asiaflam Fire Science and Engineering Conferences 

 

IAFSS Symposia 

 

Interflam Fire Science and Engineering Conferences 

 

International Conferences on Performance Based Design and Fire Safety 
Design Methods 

 

International Symposia on Human Behaviour in Fire. 

 

Refereed university publications 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 77 

Example: 

 

Fire Engineering Design Guide, 3rd Edition, 

University of Canterbury, 

Christchurch, New Zealand, 2008; 

 

Publications from recognised national laboratories 

  Non-refereed university publications 

  Publications from recognised private laboratories 

Examples 

 

UL 10B. Standard for Fire Tests of Door Assemblies (Ed. 10). 
Underwriters Laboratory. 2020. 

 

FM4880. Evaluating the Fire Performance of Insulated Building Panel 
Assemblies and Interior Finish Materials. FM Global. 2017. 

  Non-refereed Symposia and proceedings 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 78 

 

 

 

APPENDICES 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 79 

Appendix A Fire safety sub-systems 

 

Fire initiation, development and control – SS-A 

SS-A is used to define design fires in the enclosure of fire origin as well as 

enclosures to which the fire has subsequently spread. The design fires are normally 

described in terms of three types (see discussion in Section 3.1.2)

 

smouldering fire 

 

non-flashover flaming fire 

 

flashover fire. 

For the purposes of the AFEG, an enclosure typically is a single volume and may 

take many forms such as a room, a corridor, a shaft, an atrium, a warehouse or a 

stadium arena. 

This appendix provides guidance on how to: 

 

consider the initiation of a fire in a fire engineering context 

 

quantify design fires (developed during the PBDB process, Section 2.2.10.3) in 
terms of: 

 

HRR 

 

toxic species yield 

 

smoke yield 

 

time to key events, particularly flashover. 

 

consider measures to control fire initiation and development in a fire 
engineering context. 

This appendix also discusses the relationships between this sub-system and other 

sub-systems. 

Although this appendix provides guidance on the analysis of SS-A in the general 

analysis context discussed in 2.3, each project needs to be considered individually 

and the analysis varied accordingly. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 80 

A.1.1 Procedure – SS-A 

A.1.1.1 Fire initiation and development 

Within a typical fire engineering evaluation, the normal assumption is that fire 

initiation has occurred. Thus analysis of fire initiation is not generally an issue. 

However, in some fire engineering evaluations it is appropriate to incorporate a 

probabilistic analysis of ignition based on statistics for fire starts. 

The flow chart in Figure A.1.1 illustrates how fire development can be analysed. 

Discussion of the figure can be found in the following sections: 

 

Section A.1.2 Outputs 

 

Section A.1.3 Inputs 

 

Section A.1.4 Analysis. 

An analysis needs to be undertaken for each design fire specified by the PBDB. 

Where the PBDB decision is to undertake an analysis that includes consideration of 

probabilities of various events and scenarios occurring should be undertaken, the 

flow chart can assist the FE in identifying those factors that may be taken into 

account during the probability analysis. 

The flow chart provides guidance but does not necessarily cover all the factors which 

may be relevant to a particular fire engineering analysis.  

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 81 

Figure A.1.1 Flow chart for fire initiation and development analysis 

 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 82 

A.1.1.2 Control of fire initiation and development 

The control of fire initiation and development may be used to improve fire safety as 

an alternative to (or an addition to) those measures provided by other sub-systems 

and these are discussed in Section 2.1.1. 

A.1.2 Outputs – SS-A 

The 

principal outputs 

from SS-A may be quantified relationships of the heat release 

rate (HRR) versus time for the design fires (smouldering, non-flashover flaming, and 

flashover – as appropriate). These relationships will indicate: 

 

time to flashover (if it occurs) 

 

time to start of fire decay 

 

time to burnout. 

The outputs may be used as inputs to SS-B, SS-C, SS-D and SS-F, and if required 

for a probabilistic analysis, should have associated probabilities of occurrence. 

Other possible outputs

 from SS-A include: 

 

initiation characteristics 

 

flame height at each time interval 

 

temperature at each time interval 

 

radiant heat emission at each time interval 

 

species yield at the fire source at each time interval 

 

smoke yield at the fire source at each time interval. 

These outputs may be used as inputs to SS-B, SS-C, SS-D, SS-E and SS-F, and if 

required for a probabilistic analysis, should have associated probabilities of 

occurrence. 

A.1.3 Inputs – SS-A 

The following input data

 

may be required: 

 

material and product ignitability data for enclosure linings and contents 

 

design fires from the PBDB 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 83 

 

fuel characteristics from the PBDB 

 

occupancy characteristics from the PBDB 

 

building characteristics from the PBDB, including: 

 

geometry of enclosures 

 

location, status (open or closed) and nature (fire rated or not), and size of 
openings such as doors, windows and roof vents 

 

changes in ventilation condition (e.g. due to windows breaking or smoke 
dampers closing). Data on window breakage and dampers closing may 
also be calculated (see SS-C and SS-B respectively) 

 

thermal properties of internal linings (including thermal properties of 
building envelope (e.g. EPS panel construction) 

 

leakage rates through doors and barriers. 

 

activation of smoke management equipment (SS-B): 

 

when 

 

the effect on smoke/hot layer parameters. 

 

activation of suppression (SS-D): 

 

when 

 

the effect on HRR. 

 

fire fighting activities of occupants (SS-E) or fire services (SS-F): 

 

when 

 

with what effect (e.g. on HRR). 

If a probabilistic analysis is being carried out, some of these inputs will have 

associated probabilities of occurrence and/or reliabilities.

  

A.1.4 Analysis – SS-A 

A.1.4.1 Analysing fire initiation and development 

As discussed in Section A.1.1.1, fire initiation is not normally subjected to analysis. 

However, in some instances, it may be appropriate to carry out calculations on a 

particular aspect of fire initiation. 

Once ignition has occurred (or assumed to have occurred), the analysis of fire 

development (in order to define a design fire) is normally carried out using an 

iterative process in which the parameters of the fire are determined at each time 

increment – taking into account factors that may affect fire development. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 84 

The analysis need only be carried out as far as is necessary to provide a design fire 

for input to the other sub-systems. A separate analysis is required for each design 

fire identified in the PBDB. The typical process of analysis is shown in Figure A.1.1 

and the steps are discussed below. 

Step 1 

If fire initiation has not been assumed, analysis may be carried out to determine: 

 

the probability of initiation, particularly for the development of event trees for 
probabilistic analysis (see discussion in Section 2.3.2) 

 

how a fire may spread into a second (or subsequent) compartment by ignition of 
material in that compartment. 

Step 2 

Obtain design fires from the PBDB process (see Section 2.2.10.3). The required 

types (smouldering, non-flashover flaming, and flashover) and numbers of design 

fires will be decided during that process. 

Qualitative decisions on the effect of ventilation and suppression on the design fires 

may also be made during the PBDB process. The analysis of this sub-system will 

quantify such effects. 

Step 3 

For each design fire, an initial HRR and the initial yields of specific combustion 

products need to be established. The basis for choosing these initial characteristics 

will be agreed upon during the PBDB process, and in some cases, may even be 

quantified. 

As discussed in the PBDB, the heat release rate profile should take account of the 

design fire scenario being considered, and typically it should be derived from test 

data and statistical analysis. As the selection of a design fire can dominate the result 

of an analysis, due care must be exercised in selecting appropriate fires. Commonly, 

for a flaming fire, growth is assumed to occur as a 

t

2

 

fire (from zero time) that best 

matches the design fire scenario, up to the maximum heat release rate of the fuel or 

to flashover. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 85 

Generally, fire engineering analysis is carried out by adopting a broad-brush 

approach to the burning of fuel, assuming that fuel will burn as a single unit. 

Occasionally, however, it may be appropriate to analyse in greater detail how fire 

may spread, for example, how fire may spread from one individual object to another, 

in order to define the initial heat release rate in more detail. 

For smouldering fires, it is difficult to calculate with certainty how long it may be 

before the transition to flaming might occur. Because many fires do not have a 

smouldering phase, a flaming fire is commonly assumed not to have a smouldering 

phase. 

The initial characteristics of the design fire will be changed by various factors, the 

major ones being those shown in Figure A.4.2. Their influences need to be 

determined as discussed in the following steps.

 

Step 4 

One of the most important factors affecting the HRR is the ventilation available to the 

fire. Two possible regimes are generally identified as: 

 

a fuel-controlled fire 

 

a ventilation-controlled fire. 

Calculations can be carried out to determine: 

 

which regime predominates (and is therefore limiting the HRR) 

 

what modifying effect may be applicable to the design fire. 

During the course of the fire, the ventilation may change for a variety of reasons. 

These may include: 

 

glass breaking (SS-A, SS-B or SS-C) 

 

the operation of air handling or smoke extraction systems (SS-B) 

 

doors or other partitions burning through (SS-C) 

 

openings created by fire service intervention (SS-F). 

Therefore, it is necessary to determine the times at which these factors change the 

available ventilation and the magnitude of the change, in order to determine their 

effect on fire development. The analysis process described in the appropriate sub-

systems should be used. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 86 

Step 5 

Determine whether suppression has been activated or commenced so that the 

design fire can, if appropriate, be modified accordingly. This requires input from other 

sub-systems: 

 

SS-D which covers automatic suppression equipment. The qualitative effect on 
the design fire will be decided during the PBDB process and SS-D will quantify 
that effect 

 

SS-D and SS-E which cover likely occupant fire fighting activities. In a fire 
engineering analysis, it is customary to assume that occupants will not engage 
in effective fire fighting activities. However, if there is good reason to believe 
that occupants will contribute to effective fire fighting (e.g. a trained hospital fire 
intervention team), and this has been recognised in the PBDB, such action may 
be taken into account 

 

SS-D and SS-F which cover fire service suppression activities (this also 
includes private industrial fire crews). The qualitative effect of these activities 
will be agreed during the PBDB process and SS-F will quantify that effect. 

Step 6 

Determine if the conditions are appropriate for flashover to occur. 

The criteria used for determining the onset of flashover will depend on the method of 

analysis used, and on the engineering judgement of the fire engineer, and may have 

been agreed during the PBDB process. 

To simplify design, the growth period between flashover and the maximum HRR is 

usually ignored and it may be assumed that when flashover occurs, the HRR 

instantaneously increases to the maximum value. This assumption is conservative. 

Once flashover has occurred, the fire is said to be fully developed and is commonly 

assumed to have a constant HRR at a level determined by the ventilation conditions 

(see Step 4).

  

Step 7 

Determine whether the fuel is becoming depleted (i.e. whether the decay phase is 

starting). The criteria, in terms of the relative amount of fuel consumed, may have 

been set in the PBDB process or set (and justified) by the FE using engineering 

judgement. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 87 

If the decay phase has started, then the HRR should be decreased in the manner 

agreed in the PBDB process or determined by the FE. 

Step 8 

Determine if the end time has been reached. This is when: 

 

all the fuel has been calculated to have been consumed 

 

the stage of the design fire agreed to in the PBDB process, has been reached 

 

in the engineering judgement of the FE, sufficient analysis has been carried out 
to justify the trial design under consideration. 

If the end time has not been reached, the next iteration is undertaken and the 

analysis continued until the end time has been reached. 

Step 9 

The analysis of SS-A is terminated. 

A.1.4.2 Analysing control of fire initiation and development 

It may be determined during the analysis, or in drawing conclusions (2.4), that it 

would be beneficial to control fire initiation and development as a means of meeting 

the Performance Requirements. In such cases, other measures noted below (in 

addition to those shown in Figure A.1.1) may be considered, subject to the issues 

discussed in Section A.4.5: 

 

elimination or control of ignition sources 

 

changing the configuration of fuel items (e.g. from rack storage to palletised 
storage and storing items horizontally rather than vertically) 

 

reducing the ignition and fire spread characteristics of the fuel load, which 
includes the building contents (e.g. furnishings), linings, and combustible 
structure. This may be accomplished by testing, selection, control of 
purchasing, and use. 

 

separating fuel from ignition sources by using protective storage 

 

education and training of occupants. 

These measures form the basis for traditional fire prevention activities, which may be 

addressed by fire prevention codes and standards. Although they are not addressed 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 88 

in most building codes to any significant degree (except for the third bullet), they can 

be incorporated usefully into a fire engineering design strategy (see also 2.2.6)

A.1.5 Construction, commissioning, management, use and 

maintenance – SS-A 

The development of the design fires for the analysis in this sub-system relies on 

various assumptions regarding: 

 

ignition sources 

 

the nature of the fuel and its disposition 

 

the enclosure characteristics 

 

the intervention of various protective measures. 

It is essential that these assumptions are not negated during the construction phase 

and are verified during commissioning. The greater challenge is to ensure the 

assumptions continue to hold true during the management, use, and maintenance of 

the building through documented procedures and schedules. This applies particularly 

to the ignition sources and fuels, which are not generally the subject of building 

regulation – but fundamental to a fire engineering analysis. It may be possible to 

ensure this verification through the essential safety provisions for buildings that may 

apply in some jurisdictions.

 

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 89 

 

Smoke development, spread and control SS-B 

SS-B is used to analyse the development of smoke in an enclosure, its spread within 

the building, and the properties of the smoke at locations of interest. This process 

enables estimates to be made of the times of critical events. 

For the purposes of the AFEG: 

 

smoke is considered to include both visible and invisible products of combustion 
or pyrolysis and entrained air 

 

an enclosure is typically a single volume, and may take many forms such as a 
room, a corridor, a shaft, an atrium, a warehouse, or a stadium arena. 

This appendix provides the guidance on quantifying: 

 

the development of smoke within the enclosure of fire origin 

 

the spread of smoke to enclosures beyond the enclosure of fire origin 

 

the characteristics of the smoke (particularly those that lead to untenable 
conditions) 

 

how smoke management equipment may minimise smoke accumulation and 
spread 

 

The ASET, where appropriate. 

This appendix also discusses the relationships between this sub-system and others. 

Although this appendix provides guidance on the analysis of SS-B in the general 

analysis context discussed in 2.3, each project needs to be considered individually 

and the analysis varied accordingly. 

A.2.1 Procedure – SS-B 

A.2.1.1 Smoke development and spread 

Figure A.2.1 illustrates how smoke development and spread within a building can be 

analysed. Discussion of the figure can be found in the following sections: 

 

Section A.2.2 Outputs 

 

Section A.2.3 Inputs 

 

Section A.2.4 Analysis. 

 

 

 

 

 

 

 

Content      ..     4      5      6      7     ..