Australian Fire Engineering Guidelines (2021) - part 8

 

  Index      Manuals     Australian Fire Engineering Guidelines (2021)

 

Search            copyright infringement  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Content      ..     6      7      8      9     ..

 

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines (2021) - part 8

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 106 

Step 5 

Determine the possibility and time of spread due to the loss of stability of the 

boundaries (barriers) of the enclosure of fire origin. Barrier failure due to loss of 

stability involves the collapse of the barrier that may or may not be a structural 

element of the building. The ignition of combustibles in the adjacent enclosure may 

be due to radiation from hot gases and flames and the factors discussed in Step 4 

apply. However, barrier failure alone may be taken as a criterion for flame spread into 

the adjacent enclosure. 

Step 6 

Determine the possibility and time of failure of structural elements of the building due 

to the impact of the fire in the enclosure of fire origin based on information from the 

PBDB. 

Structural adequacy and the time to failure of structural components should be 

evaluated in terms of stability if their continued function is required for occupant 

evacuation or fire service intervention or to prevent collapse or impact on adjacent 

buildings or structures” Consideration to impacts on other items should also be given, 

such as people who may be walking past the building on the street, etc.. The extent 

and sophistication of the analyses applied to the structural elements in the presence 

of fire should be established during the preparation of the PBDB. The evaluation of 

the collapse mechanisms of complex and redundant structures may require input 

from structural engineers. 

Barriers that are supported by structural elements, or are structural elements 

themselves supported by other elements, may also fail when the supporting element 

fails. Thus, the time of failure of the structural element should be evaluated to ensure 

that the barrier it is supporting does not fail prematurely. If the analysis proceeds past 

the failure of the structural element, then the consequence of the failure of the 

element on other barriers (or elements) needs to be considered. 

Step 7 

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

 

the fire has extinguished 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 107 

 

there is no further spread or loss of stability for the enclosure of fire origin 

 

all the enclosures have been examined 

 

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

 

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

If the end time has been reached, and if required by the analysis strategy, calculate 

the ASET based upon the criteria for ASET set in Section 2.2.9. If this end time has 

not been reached, the next iteration is undertaken and the analysis continued until 

the end time has been reached. 

Step 8 

The analysis of SS-C is terminated. 

A.3.4.2 Analysing control of fire spread and impact 

There are a number of ways to control fire spread and impact. These include: 

 

Controlling the materials comprising the fuel load so that only those materials 
that have a low HRR or are difficult to ignite and burn slowly if ignited are used 
(see SS-A). This would form part of a fire prevention strategy. 

 

Designing barriers and protection of openings to limit the fire spread and impact 
to a predetermined level. This uses the same basic elements of Figure A.3.1. It 
enables quantification of those characteristics of the barriers and protection of 
openings that enable the attainment of the relevant acceptance criteria for the 
analysis (as determined in the PBDB process) used in 2.4 (Collating the results 
and drawing conclusions). 

A.3.5 Construction, commissioning, management, use and 

maintenance – SS-C 

The principal issues with regard to construction and commissioning of fire spread and 

impact control measures are: 

 

the integrity of the barriers 

 

materials and components are to specification 

 

operable systems, such as auto-closing fire doors, work as required 

 

appropriate operation and maintenance manuals are available. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 108 

Passive components of a fire safety system, such as fire rated walls, are prone to be 

overlooked in building repairs and modifications subsequent to the original 

construction. Management procedures designed to ensure the ongoing identification 

and integrity of these fire safety components need to be considered as an essential 

part of the use of the building. 

In general, passive fire protection barriers require little routine maintenance. Active 

barriers, such as automatically closing fire doors, require a maintenance schedule 

that should include operational tests. Inspection to preserve the integrity of fire 

spread control features should be part of the requirements of a maintenance 

program. Documents should define the maintenance requirements and record the 

outcomes. It may be possible to ensure that this is done through the requirements for 

essential safety provisions for buildings that may apply in some jurisdictions. 

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 109 

 

Fire detection, warning and suppression – SS-D 

SS-D is used to analyse detection, warning and suppression for fires. This process 

enables estimates to be made of times of critical events and the effectiveness of 

suppression. 

Although the analysis of fire detection generally involves automatic devices, detection 

by building occupants (audio, olfactory, visual or tactile) may also be considered, 

providing appropriate criteria are used. 

It should be recognised that a sprinkler head has a heat-sensitive element, and 

therefore behaves very similarly to a heat detector and may be used to detect fires. 

While the analysis of fire suppression generally involves automatic equipment, 

suppression by building occupants (using extinguishers and hose reels), public fire 

services (permanent or volunteer), and private fire crews (particularly in industrial 

complexes) may also be considered – providing appropriate criteria are used. In the 

case of the fire services, suppression activities are analysed in SS- F. 

This appendix provides guidance on quantifying: 

 

the detection of fire 

 

the activation of various types of fire detectors 

 

the activation of various types of smoke management and suppression 
equipment 

 

the time of activation of warning (for warning occupants and communication to 
fire services) 

 

the effectiveness of suppression. 

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

Although this appendix provides guidance on the analysis of SS-D 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 110 

A.4.1 Procedure – SS-D 

A.4.1.1 Fire detection, warning and suppression 

Figure A.4.1 outlines the process of analysing fire detection, warning and 

suppression in a building. Discussion of the figure can be found in the following 

sections: 

 

Section A.4.2 Outputs 

 

Section A.4.3 Inputs 

 

Section A.4.4 Analysis. 

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

Where the PBDB decision is 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 to 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. 

A.4.1.2 Enhancement of fire detection, warning and suppression 

Enhanced fire detection, warning and suppression may be used to improve fire safety 

as an alternative (or in addition) to the measures provided by other sub-systems, and 

these are discussed in Section A.4.4.2. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 111 

Figure A.4.1 Flow chart for detection, warning and suppression analysis 

 

A.4.2 Outputs – SS-D 

A.4.2.1 Outputs for fire detection and warning 

The outputs will vary according to: 

 

the type of fire detectors 

 

the means of activation, namely, automatic or manual 

 

whether the output is an electronic signal, an audible alarm or a visual alarm 

 

the manifestations of the fire used for detection (noise, smell or obscuration). 

Typical outputs are discussed below: 

 

Time to activate smoke management equipment.

 This excludes delays in the 

equipment becoming effective and is an input to SS-B. 

 

Time to alert occupants. 

As indicated above, the alarm may take a number of 

forms and the time includes any time delays inherent in automatic equipment 
but excludes the time for occupants to react to the alarm (see SS-E). 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 112 

 

Time to alert fire services. 

This includes delay time discussed in Step 4 of the 

analysis in Section A.4.4.1. This provides input to SS-F. 

A.4.2.2 Outputs for suppression 

The following outputs apply whether the suppression is by automatic equipment, 

occupants or fire fighters: 

 

Time of commencement of activation or commencement of suppression.

 

In the case of automatic equipment, this will be the activation time, whereas for 
human intervention this is the commencement of fire fighting activities. This 
provides input to SS-A and SS-F. 

 

Modified HRR versus time. 

This reflects the effect of suppression. It is 

generally categorised by the following factors to provide input to SS-A and  
SS-F: 

 

no effect 

 

control 

 

extinguishment. 

 

Time to control. 

If the effect of suppression is only to ‘control’ the fire, the time 

to control may be taken as the time to activation or the commencement of 
suppression (and used in SS-A and SS-F). 

 

Time to extinguishment. 

If the effect of suppression is ‘extinguishment’, the 

time at which the fire is finally extinguished may be determined as an input to 
SS-A and SS-F. 

A.4.3 Inputs – SS-D 

A.4.3.1 Inputs for fire detection and warning 

Typical inputs may include: 

 

Detector and warning characterisation: 

Information is required on the 

location, type and actuation criteria of the detectors and alarms from the PBDB. 
The actuation criteria will vary from one type to another and will determine the 
other inputs required. In principle, detectors include automatic suppressors as 
well as occupants of the building (see SS-E). 

 

Fire conditions: 

A number of fire parameters may be used to determine 

detector activation according to the type of detector. These may include: 

 

HRR from SS-A 

 

flame size and temperature from SS-A 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 113 

 

carbon monoxide concentration from SS-A 

 

smoke optical density from SS-B 

 

smoke temperature from SS-B. 

A.4.3.2 Inputs for fire suppression 

Typical inputs may include: 

 

Suppressor characterisation. 

Information on the location, type, actuation 

criteria, and suppressing agent characteristics of the suppression equipment 
are obtained from the PBDB. The actuation criteria will vary from one 
suppressor type to another, and will determine the other inputs required. 
Suppressors include automatic suppressors, occupants, and fire services. 

 

Fire conditions: 

A number of fire parameters may be used to determine the 

suppressor activation times and the effect of suppression: 

 

HRR from SS-A 

 

smoke optical density from SS-B 

 

smoke temperature from SS-B 

 

nominated suppression effectiveness from the PBDB. 

A.4.4 Analysis – SS-D 

A.4.4.1 Analysing fire detection, warning and suppression 

The process of analysis is shown in Figure A.4.1. The initial four steps are similar for 

both detectors and suppressors, although the necessary input data will vary 

according to the actuation criteria.

 

Step 5 deals only with suppression by automatic equipment and building occupants. 

Suppression by the fire services is covered by SS-F.

 

Step 1 

Determine the conditions local to the detector or suppressor. The parameters that are 

relevant will depend on the type of detector/suppressor, its characteristics, and 

activation criteria. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 114 

Step 2 

Compare the conditions local to the detector or suppressor with the activation criteria. 

If the criterion has been exceeded by the local conditions, the device may be 

considered to have activated. If the criterion has not been exceeded, the time should 

be incremented, and the situation should be re-examined. 

Step 3 

Record the activation times. 

Step 4 

Modify the activation times to obtain the notification times by adding any delay times 

appropriate to the equipment associated with the detector or suppressor. Generally, 

delay times inherent in the detector or suppressor will have been included in the 

characteristics of the detector or suppressor used in the analysis, or otherwise 

included in the analysis method. 

The delays may be due to: 

 

detector signal interrogation, verification and processing by associated 
equipment 

 

the time required for a signal to sound an alarm 

 

time required for the transmission of signals. For example, signals sent to fire 
stations through automatic equipment, alarm monitoring companies or manual 
alarms 

 

time for coincident detector operation 

 

time for occupant evacuation before the release of a suppression agent that is 
harmful to humans.

 

Step 5 

If a suppressor has been installed and activated, Step 5 is to determine the effect of 

the equipment on the design fire (from SS-A). The effect of the suppressor is 

illustrated in Figure A.4.2. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 115 

Figure A.4.2 Possible effects of suppression on a design fire 

 

As shown in Figure A.4.2 the possible effects of suppression can be expressed as 

one of three possible outcomes: 

 

No effect. 

Although this is an unlikely outcome, it is sometimes used as a 

conservative assumption. This is based on those cases where the suppressor 
may be inoperative or a fire has developed beyond flashover and is thus difficult 
to extinguish. 

 

Control. 

This outcome is represented by a steady HRR from the time at which 

suppression begins. It is assumed that the control situation represents the 
extent of the suppressor’s capability and that extinguishment is only achieved 
when all the fuel is consumed. This may be a conservative assumption in a fire 
engineering analysis, and is often used when the fire is shielded from the 
suppressor. However, the intent of the design of the suppressor should be 
taken into account as not all designs are for extinguishment. 

 

Extinguishment. 

In addition to the time of extinguishment, the FE can calculate 

the rate at which the fire decays. Sometimes, arbitrarily, the decay phase is 
assumed to be a mirror image of the growth phase. 

The outcome(s) used in the analysis will generally be decided qualitatively during the 

PBDB process, but may require input from SS-E for 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 unless they are part of a specially-

trained site emergency response crew. However, if there is good reason to believe 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 116 

that occupants will contribute to effective fire fighting, such action may be taken into 

account and the time such activities commence determined. Decisions on these 

matters should be made during the PBDB process. 

Suppression by fire services is covered by SS-F.  

Step 6 

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

 

the fire has ceased to burn either due to suppression or lack of fuel 

 

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 7 

The analysis of SS-D is terminated. 

A.4.4.2 Analysis of enhanced fire detection, warning and 

suppression 

Enhancement of this sub-system may be achieved by designing (or choosing) fire 

detection, warning and suppression equipment that performs to a predetermined 

level. This process uses the same basic elements of Figure A.4.1 as well as the 

analysis process described in Section A.4.1.1). It enables the quantification of those 

characteristics of the detection and suppression equipment (see Section A.4.3) that 

enable the attainment of the relevant acceptance criteria for the analysis (as 

determined in the PBDB process used in 2.4 (Collating the results and drawing 

conclusions). 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 117 

A.4.5 Construction, commissioning, management, use and 

maintenance – SS-D 

Fire detection, warning and suppression equipment (‘active’ fire protection measures) 

often use complex electronic components, and therefore need particular attention in 

order to ensure that: 

 

they are properly installed during construction of the building 

 

commissioning confirms the performance assumed or required by the fire 
engineering evaluation 

 

management and use is in accordance with any requirements of the fire 
engineering evaluation 

 

maintenance is carried out in accordance with the relevant codes, standards, 
manufacturers’ literature and specific maintenance requirements recommended 
by the FE. It may be possible to ensure that this is done through the essential 
safety provisions that may apply in some jurisdictions. 

 

 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 118 

 

Occupant evacuation and control – SS-E 

SS-E is used to analyse the evacuation of the occupants of a building. This process 

enables estimates to be made of the events that comprise evacuation – in order to 

determine the time from fire initiation required for occupants to reach a place of 

safety. This time is generally referred to as RSET. 

RSET comprises a number of components that are shown in the detection and 

evacuation timeline of Figure A.5.1 

The actual times, and hence the quantitative timeline, may vary according to the 

location of the occupants with respect to the fire. 

This timeline includes the following events (in order of occurrence): 

 

Fire initiation (t

0

). 

Time zero for the analysis of the fire, evacuation, and 

determination of RSET. 

 

Occurrence of cue (t

c

). 

The time of a cue that indicates the occurrence of a 

fire. The cue may be from an automatic alarm device, aspects of the fire itself, 
or people warning others. 

 

Recognition of cue (t

r

). 

The time at which occupants, having received a cue, 

recognise it as an indication of a fire. 

 

Initiation of movement (t

d

). 

The time at which occupants begin the evacuation 

movement. This may occur after a delay during which occupants carry out other 
actions (including ‘no action’). 

 

Completion of movement (t

m

). 

The time when occupants reach a place of 

safety. 

All these events or points in time are separated by time periods that comprise the 

components of RSET. 

These event times are used to define the components of RSET as shown in: 

 

cue period (P

c

 

response period (P

r

 

delay period (P

d

 

movement period (P

m

). 

Various phases may be identified to represent one or more of the above periods as 

shown in Figure A.5.1: 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 119 

 

detection phase = P

c

 

 

pre-movement phase = P

r

 + P

d

 

 

movement phase = P

m

 

 

evacuation phase = P

r

 + P

d

 + P

m

 

 

RSET = P

c

 + P

r

 + P

d

 + P

m

In the event of a fire in a building, traditional practice has been to commence 

occupant evacuation in response to fire alarms based upon evacuation management 

plans. 

In high-rise buildings with an emergency warning and intercommunication system, 

the evacuation may be cascaded – with occupants on floors furthest from the fire 

placed initially on alert, and each floor/area evacuated progressively starting from the 

fire floor. 

In particular types of buildings, the concept of a fire safe refuge – where occupants 

go to a special fire compartment to await support from the fire service to evacuate – 

is sometimes used. This may be appropriate for specific buildings such as ultra-high 

rise buildings or hospitals, however requires very careful consideration and 

consultation with all relevant stakeholders including the fire service. Internationally, 

the ‘protect in place’ concept has been used for some buildings, however this 

strategy is being reconsidered.  

Occupants should be provided with a safe means of evacuating from the building to a 

road or open space. In all buildings, FE should consider safety for people with 

disabilities or other mobility impairments. The use of elevators for evacuation or 

providing refuges are examples of possible options. 

This appendix provides guidance on quantifying the times, components and phases 

described above. In particular, the RSET period is quantified so that it may be 

compared with ASET (see 2.4 Collating results and drawing conclusions). 

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

Although this appendix provides guidance on the analysis of SS-E 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 120 

Figure A.5.1 Detection and evacuation timeline 

 

A.5.1 Procedure – SS-E 

A.5.1.1 Occupant evacuation 

Figure A.5.2 illustrates how occupant evacuation can be analysed. 

Australian Fire Engineering Guidelines 

abcb.gov.au 

Page 121 

Figure A.5.2 Flow chart for occupant evacuation analysis 

 

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

 

Section A.5.2 Outputs 

 

Section A.5.3 Inputs 

 

Section A.5.4 Analysis. 

Figure A.5.1 is supplemented by other flow charts presented in the analysis section 

(Section A.5.4). An analysis needs to be undertaken for each design occupant group 

specified by the PBDB. 

Where the PBDB decision is 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 to 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. 

 

 

 

 

 

 

 

Content      ..     6      7      8      9     ..