Hydrokarbonbrannkurven (HC-kurven, også kalt hydrokarbon-tid-temperaturkurven eller ASTM E1529/UL 1709-kurven i enkelte sammenhenger) er en standard nominell tid-temperatur-eksponering som brukes ved brannmotstandstesting av konstruksjoner, særlig for branner i hydrokarbonansamlinger (f.eks. bensin, diesel eller laster fra tunge lastebiler i tunneler).
Den kjennetegnes av en svært rask innledende temperaturstigning (opp til ~1 100 °C innen ~10–20 minutter) og defineres av den analytiske ligningen:
T = 1080(1 − 0,325e^(−0,167t) − 0,675e^(−2,5t)) + 20 (T i °C, t i minutter; omgivelsestemperatur +20 °C).
Viktige egenskaper ved hydrokarbonbrannkurven
t = 0 min: 20 °C (omgivelsestemperatur)
t = 1 min: ≈ 743 °C (ekstremt rask stigning)
t = 5 min: ≈ 948 °C
t = 10 min: ≈ 1 034 °C (overskrider allerede 1 000 °C)
t ≥ 30 min: Stabiliserer seg ved ≈ 1 100 °C (platå i likevekt)
Etter 5 minutter når hydrokarbonkurven nesten 950 °C, og etter 10 minutter overstiger den 1 000 °C. Allerede etter 30 minutter stabiliserer HC-kurven seg ved 1 100 °C.
Hydrokarbonbrannkurve vs. cellulosebrannkurve (ISO 834):
Den er betydelig mer alvorlig enn den standardiserte cellulose-ISO 834-kurven og brukes mye i utformingen av brannbeskyttelse i tunneler for betongforinger og passive systemer for å vurdere avskalling, overoppheting av armering og strukturell integritet under realistiske hydrokarbonbranner med høy HRR (50–300 MW). Varianter inkluderer den modifiserte/økte HC-kurven (HCM skalert til 1 300 °C) som brukes i noen europeiske tunnelstandarder. Den forekommer ofte i retningslinjedokumenter for tunnelprosjektering (f.eks. ITA-rapporten, CETU-veiledningen), sammen med sammenligninger med RWS-, RABT/ZTV- og ISO-kurver for risikobasert tunnelklassifisering og testing.
Dette innlegget utforsker hydrokarbonbrannkurven i sammenheng med brannbeskyttelse i tunneler. HC-kurven brukes også på andre områder som petrokjemiske anlegg, oljeplattformer eller transformatorrom.
HC-kurven oppsto på 1970- og 1980-tallet for petrokjemiske anlegg, olje- og gassanlegg og raffinerier, der bassengbranner fra prosessutstyr, lagertanker, rørledninger eller utslipp utgjør en primær risiko. Den er grunnlaget for standarden UL 1709 / ASTM E1529 («Rapid Rise Fire Tests of Protection Materials for Structural Steel»).
Brannplate for brannbeskyttelse av stål under hydrokarbonbrannkurven:
Aestuver T-brannplate for hydrokarbonbrannkurven
Aestuver T brannplate er et utmerket valg for brannbeskyttelse av konstruksjonsstål under HC-kurven. Denne platen er testet av Efectis i henhold til EN 1363-2 og EN 13381-4. Hovedanvendelsen er innkapsling av stålbjelker og -søyler under hydrokarbonbrannkurven.
Testene viser at Aestuver T er egnet for hydrokarbonbrannscenarier med brannklassene: R30, R60, R90, R120, R150, R180 og R210. Brannbeskyttelse i 240 minutter under hydrokarbonbrannkurven kan leveres på forespørsel.
Dette er et typisk stålinnkapslingssystem for brannbeskyttelse med ett lag Aestuver T brannplate. Tykkelsen varierer fra 30 mm til 60 mm med trinn på 10 mm. Platene festes til hverandre med skruer i hjørnene.
Som alle Aestuver-brannplater kan Aestuver T brukes utendørs. T-platen er motstandsdyktig mot vann, fuktighet, frysing, tining, UV-stråling, gjennomvåtning og tørking. Alle disse egenskapene er bekreftet i ETA-15-0531:
Mer om spesifikke A/V-forhold og brannklassifisering finner du her – Innkapsling av bjelker og søyler under hydrokarbonbrannkurven.
Hydrokarbonkurven i tunnelbrannscenarier
Du finner referanser til HC-kurven overalt i litteraturen om tunnelprosjektering. De tekniske rapportene fra PIARC (World Road Association) og retningslinjene fra ITA (International Tunnelling and Underground Space Association) Working Group 6 fremhever begge denne kurven som en nøkkeleksponering for testing av passiv brannbeskyttelse i veitunneler.
Europeiske standarder som EN 1991-1-2 og EN 1992-1-2 bruker hydrokarbonkurven (og den modifiserte HCM-versjonen) sammen med den strengere RWS-kurven ved vurdering av betongforinger. NFPA 502 i USA peker også på eksponeringer av hydrokarbon-typen for tunneler som transporterer brennbare væsker. Forskere som Haukur Ingason og UPTUN-prosjektteamet har gjentatte ganger vist i storskala tester at HC-kurven stemmer godt overens med temperaturprofilene til virkelige bilbranner i trange tunneler. Den har blitt den foretrukne referansen fordi den tvinger prosjekterende til å planlegge for det verste – ikke bare det gjennomsnittlige – brannscenariet.
Betongavskalling under hydrokarbonbrannkurven
Høyfast betong er ypperlig for tunnelbygging, men den har en svakhet. Når den blir varm raskt, blir fuktigheten som er fanget inne, til damp. Trykket bygger seg opp raskere enn det kan slippe ut, og plutselig begynner biter av betong å eksplodere fra overflaten – det kalles avskalling. Det kan skje ved temperaturer så lave som 200 °C. Når det ytre laget blåser bort, blir stålarmeringen utsatt, varmes opp, mister styrke, og hele konstruksjonen kan være i alvorlig fare.
Vi har sett det i virkelige hendelser – Mont Blanc, brannene i Kanaltunnelen og andre. Skaden er ikke bare kosmetisk; den kan bety store reparasjoner, lange stengninger og enorme økonomiske tap.
Hvorfor avskalling av betong kan være et alvorlig fenomen under HC-brannkurven? Rask temperaturøkning forårsaker termisk sjokk på betongoverflaten. Basert på brannforsøk i testlaboratorier oppstår slik avskalling svært tidlig i forsøket, i noen tilfeller til og med innen de første 30 minuttene.
Passiv brannbeskyttelse ved hydrokarbonbrann i tunneler
Det finnes flere metoder for å beskytte betongkonstruksjoner i tunneler mot de ødeleggende effektene av hydrokarbonbrann og avskalling. Prosjekterende vurderer bruk av brannbestandige betongblandinger ved å tilsette polypropylenfibre (PP) i blandingen. En slik blanding må imidlertid brannprøves for å kunne dokumentere den faktiske brannmotstanden.
Dessuten hjelper bruk av PP-fibre bare én gang. Ved brann smelter PP-fibrene, og betongområdet som er utsatt for brann krever kostbare og tidkrevende reparasjoner. Dette kan føre til lange tunnelstengninger, omkjøringsproblemer og potensielt tap av inntekter fra bompenger.
Alternativt kan tunneleiere ha nytte av å spesifisere installasjon av brannplater. Slike plater fungerer som et sekundært skall og virker som en termisk barriere i tunnelen som beskytter hovedtunnelkonstruksjonen. I tilfelle brann kan brannplatene byttes ut ganske raskt i løpet av et par nattskift, og tunnelen er klar for åpning mye tidligere.
Den fullstendige økonomiske gjennomgangen av brannbeskyttelsesbekledning i tunneler ble presentert i forskningen publisert sammen med STUVA. Artikkelen konkluderte med at skader forårsaket av en enkelt alvorlig brann kan være 15–20 ganger dyrere enn kostnadene ved installasjon av brannplater.
Hvordan Aestuver Tx-plater hjelper i scenarioer med hydrokarbonbrann i tunneler
Det er her Aestuver Tx passiv brannbeskyttelse kommer inn, lette sementbundne, glassfiberarmerte plater laget spesielt for tunneler.
Platene festes direkte til tunnelveggene og taket (enten under nybygging eller som ettermontering). Brannplatene fungerer som et termisk skjold. Når de testes under full HC-, HCM- og til og med de tøffere RWS-brannkurvene, holder de betongoverflaten godt under temperaturen der avskalling setter inn – vanligvis holder de seg under 380 °C på betongflaten og holder armeringsjernets temperaturer trygt lave (rundt 250 °C eller mindre).
Aestuver Tx-plater er testet for HC120- og HC180-brannbeskyttelse. De er stabile ved 1100 °C – uten sprekker, krymping eller avfall. De er også robuste nok til å tåle det daglige tunnelmiljøet: veisalt, eksosgasser, høytrykksvasking og fryse-tine-sykluser. Med en vekt på rundt 21 kg per kvadratmeter for en 25 mm plate, er de relativt enkle og raske å installere uten å måtte stenge tunnelen i flere uker.
HC-kurven er ikke noe abstrakt laboratoriekoncept – den er det nærmeste vi kommer til å gjenskape den brannen du faktisk ville møte hvis en tankbil eksploderte inne i en tunnel. Å bruke den som referanse for passiv beskyttelse betyr at konstruksjonen holder seg stående lenge nok til at folk kan komme seg ut og brannmannskapene kan gjøre jobben sin, og det reduserer den marerittaktige reparasjonsregningen etterpå.
Hvis du er involvert i tunnelprosjektering, renovering eller eiendomsforvaltning, er det verdt å se nærmere på hvordan passive systemer som er testet etter HC-kurven, kan passe inn i ditt neste prosjekt.
Trenger du hjelp med å velge riktig brannplate for hydrokarbonbrannkurven?
Ta kontakt via skjemaet nedenfor:
Referanser:
- International Tunnelling and Underground Space Association (ITA) Working Group 6 (2017). Structural Fire Protection For Road Tunnels. ITA Report No. 18, april 2017.
- Centre d’Études des Tunnels (CETU) (2017). Passive Fire Protection Systems – Justification of performance for road tunnel structures. Oppdatert versjon, mars 2017.
- Tarada, F. & King, M. (2009). Strukturell brannbeskyttelse av jernbanetunneler. Railway Engineering Conference, University of Westminster, Storbritannia, 24.–25. juni 2009.
- Ingason, H. (2008/2009). State of the Art of Tunnel Fire Research (og relaterte UPTUN-prosjektrapporter, 2006).
- Li, Y.Z. & Ingason, H. (2012). Maksimal gass-temperatur i taket ved en stor tunnelbrann. Fire Safety Journal
- PIARC (World Road Association) – Flere tekniske rapporter om brannsikkerhet i tunneler, strukturell beskyttelse og brannkurver (fra ulike år, inkludert anbefalinger om HC-, HCM- og RWS-kurver), f.eks. Designbrannegenskaper for veitunneler, Brannmotstand i konstruksjoner.
0 Comments