RWS曲線

RWS曲線：トンネル安全とトンネル防火の重要なツール

トンネルの防火安全は、現代のインフラ設計の重要な側面であり、特に極端な火災イベントへの備えが求められます。これらのリスクをモデル化し軽減するために使用される最も重要なツールの一つがRWS火災曲線です。オランダのインフラ省（Rijkswaterstaat）によって開発されたこの曲線は、道路トンネル、特に大量の可燃性液体を運ぶタンカートラックが関与する激しく長引く火災をシミュレートするために特別に設計されています。
トンネルの受動的防火の導入で言及したRunehamarトンネル火災試験は、RWS火災曲線に適用される火災負荷とパラメータを確認しました。
本記事では、RWS火災曲線、そのトンネル設計における重要性、および防火工学で使用される他の火災曲線との比較について探ります。

RWS火災曲線とは？

RWS火災曲線は、タンカートラック火災などの大規模火災をトンネルのような閉鎖環境でシミュレートする時間-温度グラフです。特に厳しく、45,000リットルのガソリンが関与する火災シナリオをモデル化します。火災曲線は、温度の急速な上昇、持続的な高熱、そして徐々に冷却する段階で火災がどのように振る舞うかをシミュレートします。
RWS火災曲線の主な特徴の内訳は以下の通りです：

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

– 最大温度： 火災温度は約1350°C（2462°F）のピークに達し、通常の建物火災シナリオよりもはるかに高いです。
– コンクリート表面の最大温度 – 380°Cを超えない
– 鉄筋の最大温度 – 250°Cを超えない
– 時間持続： この高温度を長時間、しばしば2時間維持します。一部のケースでは、曲線の修正により高熱の持続時間を最大3時間まで延長します。
– 目的： 曲線はトンネル構造と材料の耐火性を評価し、激しい熱に耐え構造的完全性を損なわないことを保証します。
近年、トンネル設計者と運用者は、トンネルライニングとして使用されるコンクリート試料の火災試験を実施する必要があります。時には380°C未満の温度でも剥離効果が発生します。このような場合、トンネル防火システムはこれらの低下した温度でコンクリートを保護できる必要があります。

出典: efectis.com

なぜRWS曲線が開発されたのか？

トンネルは現代の交通ネットワークの不可欠な構成要素であり、特に都市部や山岳地帯で重要です。しかし、防火安全に関しては独自の課題を提示します。

トンネル内の火災、特にガソリンやディーゼルなどの可燃性材料を運ぶ車両が関与するものは、極めて高い温度に達し長時間持続するため、通常の建物火災よりも危険です。

RWS火災曲線は、完全に炎上したタンカー火災などの道路トンネルでの最悪の火災シナリオをシミュレートするために開発されました。

この曲線を設計と安全評価に使用することで、エンジニアはトンネルに十分な防火対策が装備されていることを保証できます。

オランダのインフラ・水管理省の運用部門であるRijkswaterstaat（RWS）は、オランダの道路トンネルに対する厳格な耐火要件を確立しています。これらの仕様は、主に「2008-Efectis-R0695 コンクリートトンネルライニングの火災試験手順」に記載された火災試験手順に基づいています。

初期の試験ガイドラインは1986年にTNOの報告書「BI-86-69 – トンネル保護火災試験手順」で導入され、新しく開発された炭化水素火災をシミュレートするRWS火災曲線を使用したコンクリートスラブの試験を含んでいました。1998年にRWSとTNO（現在はEfectis Nederland）は、文書「1998-CVB-R1161 (rev.1) – トンネルの防火」でより包括的な手順を共同開発し、防火システムの試験を拡大し、火災中のコンクリートの剥離挙動の評価を含めました。

Efectisは2008年にこの手順の更新版を「2008-Efectis-R0695」としてリリースし、より幅広いトンネル設計と防火材料に対応するよう設計されました。最近、防火技術の進歩と新しい耐火材料の出現に伴い、RWSとEfectisは2020年に手順を再改訂しました。

この改訂には、剥離のより良い評価のためのコンクリート組成の評価に関する新しい基準、およびドアやケーブルダクトなどの追加のトンネル構成要素の耐火試験が含まれます。最新の更新では、モバイル炉の使用による現地試験機能も導入され、現場での防火安全評価の需要の増大を認識しています。

このような試験の例は、受動的防火の請負業者の一つであるTBTおよびEfectisによって記述されています。

2020年版は「Efectis-R0695 2020 コンクリートトンネルライニングおよび他のトンネル構成要素の火災試験手順」と題され、これらの変更を組み込み、トンネル防火安全に関する最新の知識と実践を反映しています。

RWS曲線はどのように使用されるか？

RWS火災曲線は、トンネルの設計と建設で以下の構造要素の耐火性を評価するために使用されます：
– コンクリートライニング – トンネルのコンクリートは、ひび割れや剥離なく極端な熱に耐え、トンネルの構造的完全性を損なわない必要があります。
– 鋼鉄補強** – トンネル内の鋼鉄補強も熱に耐え、火災中および火災後に崩壊を防ぐ必要があります。
– ンネル防火システム – トンネルの受動的防火材料、耐火ボードや耐火クラッディング、換気システムは、RWS曲線でモデル化された火災の温度と持続時間に基づいて設計されます。
RWS曲線を適用することで、トンネル設計者は大規模火災が発生した場合でも、トンネルの構造が安全な避難と消火活動を可能にするのに十分な時間無傷で残ることを保証します。

他のトンネル火災曲線との比較

RWS曲線は、防火工学で使用されるいくつかの火災曲線の一つであり、それぞれが異なる火災シナリオを表します：
– ISO 834曲線：ISO 834火災曲線は一般的な建物設計で使用される標準火災曲線です。建物内の典型的な火災シナリオを表し、RWS曲線に比べて低い最大温度（約1000°C）です。標準的な建物には適していますが、トンネル火災の極端な条件を考慮していません。
– 炭化水素曲線（HC）：炭化水素曲線は、石油やガスなどの炭化水素燃料が関与する火災をシミュレートするために使用されます。約1100°Cの温度に達し、産業環境、オフショアプラットフォーム、一部のトンネル設計で使用されます。RWS曲線はより厳しいシナリオを表し、ピーク温度が高く持続時間が長いです。
– 修正炭化水素曲線（HCM）：HCM曲線は炭化水素曲線の適応版で、約1300°Cの高いピーク温度です。トンネルでも使用されますが、RWS曲線に比べてやや少ない強度の火災シナリオを表します。

RWS火災曲線を適用する国と基準

RWS曲線は、特に道路トンネルの文脈で、いくつかの国で広く認識され使用されています。国家基準や設計実践にRWS火災曲線を組み込んでいる主な国の一部は以下の通りです：
オランダ – RWS火災曲線の創始者として、オランダは道路トンネル設計と防火安全の国家基準でこの曲線を広範に使用しています。
ベルギー- ベルギーのオランダ語圏地域もトンネル仕様と設計でRWS曲線を利用しています。
ポーランド – トンネルの建設規制の最近の更新で、ポーランドの道路トンネルにRWS火災曲線を含めています。全文はこちら。
米国 – NFPA 502はRWS火災曲線によるトンネルの防火を参照しています。
サウジアラビア – サウジアラビアの多数のプロジェクトでNFPA 502に基づく要件に遭遇しました。
韓国 – 韓国の国土交通省の道路トンネル耐火ガイドラインの最近の更新でもRWS火災曲線を言及しています。

トンネル安全における火災曲線の重要性

RWSのような火災曲線は、トンネルが最高の安全基準で設計されることを保証する不可欠なツールです。現実世界の火災シナリオをシミュレートすることで、これらの曲線は材料と構造の必要な耐火性を決定するのを助けます。閉鎖された性質のため、トンネルは壊滅的な損傷を防ぎ避難中の乗員の安全を確保するための堅牢な防火を必要とします。
構造設計に加えて、火災曲線は換気システムと火災抑制技術の開発にも情報を提供します。これらのシステムは、極端な熱と煙を管理し、トンネルの構造と内部の人々を保護する必要があります。
RWS曲線は、特に道路トンネルのトンネル防火安全分野で重要なツールです。大規模火災、例えばタンカー火災の激しい条件をシミュレートすることで、RWS曲線はトンネルが極端な熱に耐え、避難と消火活動のための安全な通路を提供し続けることを保証します。
インフラが成長し交通ネットワークがより複雑になるにつれ、RWSのような先進的な火災曲線の使用は、生命を保護し重要な構造を保存する鍵となります。厳格な試験と防火基準の遵守を通じて、トンネルは最も厳しい火災シナリオにも耐えられるよう設計され、緊急時に安全で機能的であることを保証できます。

Aestuverトンネル耐火ボードとRWS火災曲線

なぜAestuverトンネル耐火ボードの文脈でこの火災曲線について議論する必要があるのでしょうか？トンネル構造物を火災の壊滅的な影響から守る最良の方法の一つは、Aestuver耐火ボードを使用することです。

Aestuver耐火パネルを設置することで、コンクリート表面の最高温度を設計要件内に抑えることができます。

Aestuverトンネル耐火ボードは、RWS曲線（RWS120およびRWS180）で試験されています。

これらのケースにおける耐火ボードの厚さは、設計要件とコンクリート表面の最高許容温度に基づいて選定されます。このように、耐火スラブは構造物を剥離から保護します。