Czym są krzywe pożarowe w tunelach?

Czym są krzywe pożarowe w tunelach?

Źródło: aestuver.com

W inżynierii bezpieczeństwa pożarowego tuneli, zrozumienie wpływu pożaru na konstrukcje tunelu jest kluczowe, a osiąga się to poprzez zastosowanie krzywych czasowo-temperaturowych.

Krzywe te są niezwykle istotne w symulowaniu zachowania materiałów pod wpływem ognia w czasie, stanowiąc podstawę do ustalania wymagań bezpieczeństwa w budowie tuneli. Wymagania te obejmują projektowanie i stosowanie okładzin ogniochronnych w tunelach, a także opracowywanie skutecznych strategii ewakuacji i ratownictwa w przypadku pożaru. Głównym celem tych specyfikacji jest zapewnienie, że konstrukcje tuneli mogą wytrzymać wysokie temperatury podczas pożaru, zachowując swoją integralność i zapobiegając katastrofalnym awariom.

Aby zapewnić, że konstrukcja tunelu pozostanie funkcjonalna podczas i po pożarze, ustala się kilka kluczowych ograniczeń temperaturowych. Należą do nich:

– Ograniczenie maksymalnej temperatury na powierzchni betonu: Jest to istotne, aby zapobiec degradacji powierzchni pod wpływem intensywnego ciepła.
– Ograniczenie maksymalnej temperatury na stali zbrojeniowej: Zapewnia to, że stal zachowuje swoją wytrzymałość i nie przyczynia się do uszkodzenia konstrukcji–

Zdolność konstrukcji betonowej do przenoszenia obciążeń podczas pożaru zależy od tych kryteriów temperaturowych, które są określone przez krajowe standardy lub dostosowane do konkretnych projektów. Zgodność z tymi wymaganiami jest kluczowa i zazwyczaj jest weryfikowana poprzez szeroko zakrojone testy pożarowe przed rozpoczęciem budowy. Na przykład, środki ochrony przeciwpożarowej, takie jak płyty ogniochronne Aestuver®, są testowane z wyprzedzeniem, aby udokumentować ich skuteczność w rzeczywistych scenariuszach pożarowych.

Globalnie uznane krzywe czasowo-temperaturowe odgrywają kluczową rolę w tym procesie, każda z nich dostarcza różnych informacji na temat zachowania pożaru, w tym jak szybko pożar osiąga maksymalną temperaturę i jak długo utrzymują się ekstremalne temperatury.

Płyty ogniochronne do tuneli Aestuver zostały przebadane na wszystkie główne krzywe pożarowe tunelowe.

Krzywa pożarowa ISO

Źródło: https://www.heissbemessung.net/

Krzywa ISO 834, często określana jako standardowa krzywa temperatury pożaru lub krzywa pożaru celulozowego, jest podstawowym modelem naprężenia termicznego używanym szeroko w przemyśle budowlanym. Reprezentuje minimalny poziom naprężeń oczekiwanych od pożaru wewnątrz budynku, pomijając szczegółowe fazy zapłonu, tlenia i chłodzenia. Pomimo swojej prostoty, krzywa ISO jest podstawowym narzędziem do analizy ekspozycji na ogień komponentów budowlanych.

W projektach tunelowych jest stosowana niezwykle rzadko, zdarza się, że pomieszczenia techniczne tunelu nie wymagają zastosowania krzywej tunelowej a jedynie krzywej standardowej.

Do standardowej krzywej pożarowej najczęściej sprawdza się płyta ppoż Aestuver, czasami nazywana też Aestuver BSP.

Krzywa ZTV-ING / Krzywa RABT

Źródło: https://www.heissbemessung.net/

W Niemczech tunele drogowe są projektowane zgodnie z krzywą ZTV-ING, niezależnie od ich konstrukcji lub typu ruchu. Krzywa ZTV-ING podkreśla, że stal zbrojeniowa tunelu nie może przekroczyć 300°C, zapewniając, że szkielet konstrukcyjny pozostaje nienaruszony podczas pożaru. Ponadto dopuszcza się wyłącznie materiały sklasyfikowane jako A zgodnie z normą DIN 4102 lub równoważne, co zapewnia, że nie emitują one szkodliwych substancji podczas spalania.

Krzywa EUREKA /EBA

Źródło: https://learninglegacy.crossrail.co.uk/

Dla tuneli kolejowych projekt musi uwzględniać samonośne konstrukcje spełniające najwyższe standardy bezpieczeństwa i przeznaczenia.

Krzywa pożarowa EUREKA, znana również jako krzywa EBA lub EUREKA EN 499, jest specyficzną krzywą projektowania pożarowego używaną głównie do oceny odporności ogniowej tuneli kolejowych. Opracowana w ramach europejskiego projektu badawczego EUREKA, krzywa ta reprezentuje poważny scenariusz pożarowy, aby zapewnić, że projekty tuneli mogą wytrzymać pożary o wysokiej intensywności.

Profil temperaturowy:

– Początkowy wzrost temperatury: Krzywa pożarowa EUREKA symuluje pożar osiągający temperaturę około 1200°C w ciągu 5 minut od zapłonu.
– Czas trwania: Krzywa modeluje, jak temperatury ewoluują w czasie, reprezentując poważne warunki pożarowe, które szybko eskalują i utrzymują wysokie temperatury przez krytyczny okres.

Zastosowanie:

– Tunele kolejowe: Jest specjalnie dostosowana do tuneli kolejowych, gdzie ryzyko intensywnych pożarów, takich jak te wywołane przez pociągi pasażerskie lub ciężki ruch kolejowy, jest znaczące.
– Projektowanie i bezpieczeństwo: Krzywa jest używana do oceny i zapewnienia odporności ogniowej elementów tunelu, w tym betonu, stali i innych materiałów, w ekstremalnych warunkach pożarowych.

Porównanie z innymi krzywymi:

– Krzywa ISO 834 reprezentuje bardziej ogólny scenariusz pożarowy z niższymi temperaturami i wolniejszą eskalacją. W przeciwieństwie do niej, krzywa EUREKA modeluje bardziej poważny i szybszy rozwój pożarowy.
– Krzywa węglowodorowa (HC): Podczas gdy krzywa węglowodorowa reprezentuje pożary z udziałem paliw takich jak benzyna lub olej napędowy, krzywa EUREKA dostarcza bardziej specyficzny profil dla tuneli kolejowych, koncentrując się na pożarach o wysokiej intensywności.

Uwagi projektowe:

– Ochrona przeciwpożarowa konstrukcji: Krzywa EUREKA wspiera projektowanie solidnych systemów ochrony przeciwpożarowej, w tym okładzin ognioodpornych i systemów chłodzenia, aby zapewnić, że konstrukcje tuneli mogą wytrzymać ekstremalne ciepło i zapobiec zawaleniu.
– Reakcja kryzysowa: Pomaga również w planowaniu ewakuacji awaryjnej i działań gaśniczych, symulując scenariusze wysokotemperaturowe, które mogą wpłynąć na strategie reagowania.

Krzywa pożarowa EUREKA, czyli krzywa EBA, jest kluczowym narzędziem do projektowania i oceny odporności ogniowej tuneli kolejowych. Modelując poważne warunki pożarowe z wysokimi temperaturami i szybką eskalacją, krzywa EUREKA pomaga zapewnić, że konstrukcje tuneli są odporne na intensywne pożary, tym samym zwiększając bezpieczeństwo i efektywność operacyjną w przypadku incydentów pożarowych.

Krzywa węglowodorowa (HC)

Źródło: https://www.tls-containers.com/

Pochodząca z lat 70. XX wieku, krzywa węglowodorowa została pierwotnie opracowana do modelowania pożarów w środowiskach przemysłowych i morskich, zwłaszcza pożarów napędzanych węglowodorami. Jednak została dostosowana do tuneli ze względu na ich wyższe obciążenie ogniowe. Krzywa ta jest szczególnie istotna dla pożarów, które naśladują warunki pożarów basenów benzyny lub oleju napędowego, choć ma zastosowanie także do pożarów materiałów stałych.

Zmodyfikowana krzywa węglowodorowa (HCM)

Źródło: https://www.heinen-doors.com/

Krzywa HCM jest zaprojektowana do odzwierciedlenia ekstremalnych warunków pożarowych, szczególnie tych z udziałem dużych ilości materiałów łatwopalnych, takich jak węglowodory. Jest używana do zapewnienia, że konstrukcje, zwłaszcza tunele, mogą wytrzymać bardzo wysokie temperatury przez dłuższy czas.

Profil temperaturowy:

– Krzywa HCM osiąga maksymalną temperaturę około 1300°C (2372°F). Jest to wyższa wartość niż w standardowej krzywej węglowodorowej, która zazwyczaj osiąga maksymalnie około 1100°C (2012°F).
– Krzywa modeluje scenariusz pożarowy, w którym maksymalna temperatura jest utrzymywana przez dłuższy czas, zwykle odzwierciedlając poważne i długotrwałe warunki pożarowe.

Zastosowanie:

– Krzywa HCM jest stosowana w projektowaniu i ocenie bezpieczeństwa infrastruktury krytycznej, takiej jak tunele drogowe i kolejowe, gdzie ryzyko intensywnych pożarów jest znaczące.
– Pomaga inżynierom projektować systemy ochrony przeciwpożarowej i elementy konstrukcyjne, które mogą wytrzymać ekstremalne scenariusze pożarowe, zapewniając bezpieczeństwo zarówno konstrukcji, jak i jej użytkowników.

Porównanie z innymi krzywymi:

– Krzywa węglowodorowa (HC): Krzywa HC reprezentuje typowe scenariusze pożarowe z udziałem paliw węglowodorowych, z maksymalną temperaturą około 1100°C. Krzywa HCM, z wyższą temperaturą i dłuższym czasem trwania, oferuje bardziej poważną i realistyczną symulację dla środowisk wysokiego ryzyka.
– Krzywa ISO 834: Krzywa ISO 834 zapewnia bardziej ogólny scenariusz pożarowy z niższymi maksymalnymi temperaturami i krótszym czasem trwania. Krzywa HCM jest używana do bardziej ekstremalnych warunków pożarowych i dlatego jest bardziej wymagająca pod względem odporności ogniowej konstrukcji.

Uwagi projektowe:

– Użycie krzywej HCM w projektowaniu zapewnia, że środki bezpieczeństwa są wystarczająco solidne, aby poradzić sobie z poważnymi warunkami pożarowymi. Obejmuje to materiały ognioodporne, wzmocnioną ochronę konstrukcji i skuteczne systemy tłumienia pożaru.

Zmodyfikowana krzywa węglowodorowa (HCM) jest kluczowym narzędziem do projektowania infrastruktury, która może wytrzymać poważne i długotrwałe scenariusze pożarowe. Symulując ekstremalne warunki z wysokimi temperaturami i wydłużonymi czasami trwania, krzywa HCM pomaga zapewnić, że tunele i inne krytyczne konstrukcje są odpowiednio chronione przed intensywnymi pożarami, zwiększając ogólne bezpieczeństwo i odporność.

Krzywa RWS (Rijkswaterstaat)

Źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rws_tunnel_curve.jpg

Kluczowe cechy krzywej pożarowej RWS

Krzywa pożarowa RWS jest zaprojektowana do symulowania poważnych warunków pożarowych, które mogą wystąpić w tunelach drogowych, zwłaszcza tych z udziałem pożarów na dużą skalę, takich jak pożary cystern.

Profil temperaturowy krzywej RWS:

– Krzywa RWS modeluje scenariusz pożarowy, w którym cysterna przewożąca 45 000 litrów benzyny jest zaangażowana.
– W tej krzywej temperatura pożaru osiąga maksimum 1350°C (2462°F) w ciągu 60 minut. Po 2 godzinach temperatura spada do 1200°C (2192°F). W zmodyfikowanej wersji ta temperatura jest utrzymywana przez dodatkową godzinę, co daje łączny czas ekspozycji na wysoką temperaturę wynoszący 3 godziny.
– Niektóre specjalne projekty tuneli wymagają utrzymania krzywej pożarowej RWS nawet przez 4 godziny.

Krzywa tunelowa RWS i jej zastosowanie:

– Krzywa RWS jest używana do oceny odporności ogniowej konstrukcji tuneli, aby zapewnić, że mogą one wytrzymać długotrwałe okresy intensywnego ciepła. Jest to kluczowe dla zapobiegania awariom konstrukcyjnym podczas pożarów na dużą skalę.
– Pomaga w projektowaniu systemów ochrony przeciwpożarowej, takich jak okładziny ognioodporne i systemy chłodzenia, aby chronić elementy konstrukcyjne przed ekstremalnymi temperaturami.

Implikacje projektowe:

– Konstrukcje zaprojektowane zgodnie z krzywą RWS muszą być w stanie wytrzymać długotrwałą ekspozycję na wysokie temperatury, co wymaga zaawansowanych materiałów i technik budowlanych.
– Krzywa jest szczególnie istotna dla tuneli, które mogą być narażone na scenariusze pożarowe wysokiego ryzyka, takie jak te z udziałem dużych pojazdów lub materiałów niebezpiecznych.

Porównanie z innymi krzywymi pożarowymi tuneli:

– W porównaniu do innych krzywych projektowania pożarowego, takich jak ISO 834 lub krzywe węglowodorowe, krzywa RWS reprezentuje bardziej poważny scenariusz pożarowy z wyższą temperaturą i dłuższym czasem ekspozycji. To czyni ją odpowiednią dla sytuacji, w których ryzyko intensywnych pożarów jest większe.

Krzywa pożarowa RWS jest kluczowym narzędziem w projektowaniu bezpieczeństwa pożarowego tuneli, zapewniając rygorystyczny standard oceny, jak konstrukcje tuneli radzą sobie w ekstremalnych warunkach pożarowych. Symulując efekty poważnego pożaru cysterny, krzywa RWS pomaga zapewnić, że tunele mogą wytrzymać wysokie temperatury przez dłuższy czas, zwiększając bezpieczeństwo zarówno dla użytkowników tunelu, jak i służb ratowniczych.

Krzywa tunelowa a wytyczne CETU: N0, N1, N2, N3

We Francji i innych krajach francuskojęzycznych jak Belgia czy Luksemburg ochrona przeciwpożarowa w tunelach drogowych jest regulowana przez wytyczne CETU, które klasyfikują tunele na cztery kategorie — N0, N1, N2 i N3 — w zależności od ich rozmiaru i znaczenia. Każda kategoria reprezentuje specyficzną kombinację krzywych czasowo-temperaturowych:

– N0: Brak specyficznych wymagań ochrony przeciwpożarowej.
– N1: Wymaga zgodności z krzywą HCM przez 60 minut i krzywą ISO przez 120 minut.
– N2: Wymaga przestrzegania krzywej HCM przez 120 minut.
– N3: Najbardziej rygorystyczna, wymaga krzywej HCM przez 120 minut i krzywej ISO przez 240 minut.

Kategorie te zapewniają, że projektowanie i budowa tuneli uwzględniają różne poziomy ryzyka pożarowego, w zależności od użytkowania i znaczenia tunelu.

Podsumowanie

Krzywe czasowo-temperaturowe są kluczowym aspektem inżynierii pożarowej, dostarczając niezbędnych ram do zapewnienia, że tunele są projektowane z myślą o bezpieczeństwie. Krzywe te pomagają określić materiały, techniki budowlane i środki bezpieczeństwa wymagane do ochrony tuneli przed niszczycielskimi skutkami pożaru, zapewniając zarówno integralność konstrukcji, jak i bezpieczeństwo użytkowników.

FAQ

Czym są krzywe projektowania pożarowego dla tuneli?

Krzywe projektowania pożarowego dla tuneli są kluczowymi narzędziami używanymi w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego do modelowania zachowania pożarów w środowiskach tunelowych. Krzywe te zapewniają standardowy sposób symulowania temperatury i intensywności pożaru w czasie, pomagając inżynierom projektować tunele, które mogą wytrzymać wysokie temperatury i zapewnić bezpieczeństwo podczas incydentów pożarowych.

Czym jest krzywa pożarowa RWS?

Krzywa pożarowa Rijkswaterstaat (RWS) jest krzywą projektowania pożarowego dla tuneli, używaną głównie w Holandii do oceny odporności ogniowej tuneli drogowych. Nazwana na cześć holenderskiego Ministerstwa Transportu, Robót Publicznych i Gospodarki Wodnej, Rijkswaterstaat, które opracowało tę krzywą.

Krzywa RWS symuluje pożar osiągający maksymalną temperaturę około 1350°C (2462°F).

W porównaniu do innych krzywych projektowania pożarowego, takich jak ISO 834 lub krzywe węglowodorowe, krzywa tunelowa RWS reprezentuje bardziej poważny scenariusz pożarowy z wyższą temperaturą i dłuższym czasem ekspozycji. To czyni ją odpowiednią dla sytuacji, w których ryzyko intensywnych pożarów jest większe.

Jakie są różne typy krzywych pożarowych?

Krzywe pożarowe tuneli, znane również jako krzywe czasowo-temperaturowe pożaru, są używane w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego do modelowania temperatury i intensywności pożarów tunelowych w czasie. Różne krzywe są używane do reprezentowania różnych scenariuszy pożarowych i warunków w zależności od typu budynku lub infrastruktury. Są to: ISO 834, RWS, HC, HCM, RABT, EBA.