Hva er tid-temperatur-kurver for tunnelbrann?

Kilde: aestuver.com

Innen brannsikkerhetsteknikk for tunneler er det avgjørende å forstå brannens innvirkning på tunnelkonstruksjoner, og dette oppnås ved bruk av tid-temperatur-kurver.

Disse kurvene er avgjørende for å simulere hvordan materialer oppfører seg når de utsettes for brann over tid, og danner grunnlaget for å fastsette sikkerhetskrav i tunnelbygging. Disse kravene omfatter utforming og anvendelse av brannbeskyttende kledning i tunneler samt utarbeidelse av effektive evakuerings- og redningsstrategier i tilfelle brann. Hovedmålet med disse spesifikasjonene er å sikre at tunnelkonstruksjoner tåler høye temperaturer under en brann, og dermed bevarer sin integritet og forhindrer katastrofale skader.

For å sikre at en tunnelkonstruksjon forblir funksjonell under og etter en brann, er det fastsatt flere kritiske temperaturbegrensninger. Disse inkluderer:

• B Begrensning av maksimumstemperaturen på betongoverflaten:B Dette er avgjørende for å forhindre at overflaten forringes under intens varme.
• B Begrensning av maksimumstemperaturen på armeringsstålet:B Dette sikrer at stålet opprettholder sin styrke og ikke bidrar til strukturell svikt.

Betongkonstruksjonens evne til å bære belastninger under en brann avhenger av disse temperaturkriteriene, som enten er definert av nasjonale standarder eller tilpasset spesifikke prosjekter. Overholdelse av disse kravene er avgjørende og valideres vanligvis gjennom omfattende brannprøving før byggingen starter. For eksempel testes brannbeskyttelsestiltak, som bruk av Aestuver® brannbeskyttelsesplater, på forhånd for å dokumentere deres effektivitet i reelle brannscenarier.

Globalt anerkjente tid-temperaturkurver spiller en sentral rolle i denne prosessen, og hver av dem gir forskjellige innsikter i brannens oppførsel, inkludert hvor raskt en brann når topptemperatur og hvor lenge disse ekstreme temperaturene vedvarer.

ISO-kurve

Kilde: https://www.heissbemessung.net/

ISO 834-kurven, ofte referert til som standard brannkurve eller cellulosebrannkurve, er en grunnleggende termisk belastningsmodell som brukes mye i byggebransjen. Den representerer det minste forventede belastningsnivået ved en innendørs bygningsbrann, uten å ta med de detaljerte fasene av antennelse, ulming og avkjøling. Til tross for sin enkelhet er ISO-kurven et grunnleggende verktøy for å analysere branneksponering i bygningskomponenter.

Du kan lese mer om ISO-kurven her.

ZTV-ING-kurven / RABT-kurven

Kilde: https://www.heissbemessung.net/

I Tyskland prosjekteres veitunneler i henhold til ZTV-ING-kurven, uavhengig av utforming eller trafikktype. ZTV-ING-kurven understreker at tunnelens armeringsstål ikke må overstige 300 °C, noe som sikrer at det strukturelle rammeverket forblir intakt under en brann. Videre er kun materialer klassifisert som A i henhold til DIN 4102 eller tilsvarende tillatt, noe som sikrer at de ikke avgir skadelige stoffer under forbrenning.

EBA-kurven (EUREKA)

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

For jernbanetunneler må utformingen omfatte selvbærende konstruksjoner som oppfyller de høyeste standardene for sikkerhet og tiltenkt bruk.

EUREKA-brannkurven, også kjent som EBA-brannkurven eller EUREKA EN 499, er en spesifikk brannutformingskurve som primært brukes til å evaluere brannmotstanden til jernbanetunneler. Denne kurven, som er utviklet som en del av det europeiske EUREKA-forskningsprosjektet, representerer et alvorlig brannscenario for å sikre at tunnelkonstruksjoner kan tåle branner med høy intensitet.

EUREKA-brannkurven brukes til å modellere ekstreme brannforhold i jernbanetunneler. Den bidrar til å utforme tunnelkonstruksjoner som tåler høye temperaturer og intense brannscenarier, noe som sikrer passasjerers sikkerhet og muliggjør effektive brannslokkingsoperasjoner.

Temperaturprofil:

• • Innledende temperaturstigning: EUREKA-brannkurven simulerer en brann som når en temperatur på omtrent 1200 °C (2192 °F) innen 5 minutter etter antennelse.
  • Varighet: Kurven modellerer hvordan temperaturene utvikler seg over tid, og representerer alvorlige brannforhold som eskalerer raskt og opprettholder høye temperaturer i en kritisk periode.

Anvendelse:

• • • Jernbanetunneler: Den er spesielt tilpasset jernbanetunneler, der risikoen for intense branner, for eksempel forårsaket av passasjertog eller tung jernbanetrafikk, er betydelig.
    • Design og sikkerhet: Kurven brukes til å vurdere og sikre den strukturelle brannmotstanden til tunnelkomponenter, inkludert betong, stål og andre materialer, under ekstreme brannforhold.

Sammenligning med andre kurver:

• • • • ISO 834-kurven: ISO 834-kurven representerer et mer generelt brannscenario med lavere temperaturer og langsommere eskalering. I kontrast til dette modellerer EUREKA-brannkurven et mer alvorlig og raskt brannscenario.
      • Hydrokarbonkurve (HC): Mens hydrokarbonkurven representerer branner som involverer drivstoff som bensin eller diesel, gir EUREKA-brannkurven et mer spesifikt profil for jernbanetunneler, med fokus på branner med høy intensitet.

Designhensyn:

• • Strukturell brannbeskyttelse: EUREKA-kurven danner grunnlag for utformingen av robuste brannbeskyttelsessystemer, inkludert brannbestandig kledning og kjølesystemer, for å sikre at tunnelkonstruksjoner tåler ekstrem varme og forhindrer kollaps.
  • Nødhjelp: Den bidrar også til planlegging av nødevakuering og brannslukking ved å simulere scenarier med høye temperaturer som kan påvirke responsstrategiene.

EUREKA-brannkurven, eller EBA-brannkurven, er et avgjørende verktøy for utforming og evaluering av brannmotstanden til jernbanetunneler. Ved å modellere alvorlige brannforhold med høye temperaturer og rask eskalering bidrar EUREKA-kurven til å sikre at tunnelkonstruksjoner er motstandsdyktige mot intense branner, og dermed forbedrer sikkerheten og den operative effektiviteten i tilfelle brannhendelser.

Hydrokarbonkurve (HC)

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

Hydrokarbonkurven har sin opprinnelse i 1970-årene og ble opprinnelig utviklet for å modellere branner i industrielle og offshore-miljøer, særlig branner drevet av hydrokarboner. Den har imidlertid siden blitt tilpasset tunneler på grunn av deres høyere brannbelastning. Denne kurven er særlig relevant for branner som etterligner forholdene ved bensin- eller dieselbranner, selv om den også kan brukes på branner med fast materiale.

Modifisert hydrokarbonkurve (HCM)

HCM-kurven er utformet for å gjenspeile ekstreme brannforhold, særlig de som involverer store mengder brennbare materialer, som hydrokarboner. Den brukes for å sikre at konstruksjoner, spesielt tunneler, kan tåle svært høye temperaturer over lengre perioder.

Temperaturprofil:

HCM-kurven når en maksimumstemperatur på omtrent 1300 °C (2372 °F). Dette er høyere enn standard hydrokarbonkurven, som vanligvis når en topp på rundt 1100 °C (2012 °F).

Kurven modellerer et brannscenario der denne maksimumstemperaturen opprettholdes over lengre tid, noe som vanligvis gjenspeiler alvorlige og langvarige brannforhold.

Anvendelse:

HCM-kurven brukes i prosjektering og sikkerhetsvurdering av kritisk infrastruktur som vei- og jernbanetunneler, der risikoen for intense branner er betydelig.

Den hjelper ingeniører med å utforme brannbeskyttelsessystemer og strukturelle elementer som tåler ekstreme brannscenarier, og sikrer dermed sikkerheten til både konstruksjonen og brukerne.

Sammenligning med andre kurver:

Hydrokarbonkurve (HC): HC-kurven representerer typiske brannscenarier som involverer hydrokarbonbrensel, med en maksimumstemperatur på rundt 1100 °C. HCM-kurven, med sin høyere temperatur og lengre varighet, gir en mer alvorlig og realistisk simulering for miljøer med høy risiko.

ISO 834-kurven: ISO 834-kurven gir et mer generelt brannscenario med lavere maksimumstemperaturer og kortere varighet. HCM-kurven brukes for mer ekstreme brannforhold og stiller derfor høyere krav til konstruksjonens brannmotstand.

Prosjekteringshensyn:

Bruk av HCM-kurven i prosjekteringen sikrer at sikkerhetstiltakene er robuste nok til å håndtere alvorlige brannforhold. Dette inkluderer brannsikre materialer, forbedret konstruksjonsbeskyttelse og effektive brannslukningssystemer.

Den modifiserte hydrokarbonkurven (HCM) er et viktig verktøy for å designe infrastruktur som tåler alvorlige og langvarige brannscenarier. Ved å simulere ekstreme forhold med høye temperaturer og lang varighet bidrar HCM-kurven til å sikre at tunneler og andre kritiske konstruksjoner er tilstrekkelig beskyttet mot intense branner, og forbedrer dermed den generelle sikkerheten og motstandsdyktigheten.

Rijkswaterstaat-kurven (RWS)

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

Viktige egenskaper ved RWS-tunnelbrannkurven

Formål: RWS-brannkurven er utformet for å simulere alvorlige brannforhold som veitunneler kan oppleve, spesielt de som involverer storbranner, slik som tankbilbranner.

Temperaturprofil:

RWS-kurven modellerer et brannscenario der en tankbil med 45 000 liter bensin er involvert.

I henhold til denne kurven når branntemperaturen et maksimum på 1350 °C (2462 °F) innen 60 minutter. Etter 2 timer faller temperaturen til 1200 °C (2192 °F). I den modifiserte versjonen opprettholdes denne temperaturen i ytterligere en time, slik at den totale varigheten av eksponering for høy temperatur blir 3 timer.

Noen spesielle tunnelkonstruksjoner krever at RWS-brannkurven opprettholdes i opptil 4 timer.

Anvendelse:

RWS-kurven brukes til å vurdere brannmotstanden til tunnelkonstruksjoner for å sikre at de tåler lengre perioder med intens varme. Dette er avgjørende for å forhindre strukturell svikt under store branner.

Den bidrar til utformingen av brannbeskyttelsessystemer, som brannbestandig kledning og kjølesystemer, for å beskytte strukturelle elementer mot ekstreme temperaturer.

Konsekvenser for utformingen:

Konstruksjoner utformet i henhold til RWS-kurven må kunne tåle langvarig eksponering for høye temperaturer, noe som krever avanserte materialer og byggeteknikker.

Kurven er særlig relevant for tunneler som forventes å oppleve brannscenarier med høy risiko, for eksempel de som involverer store kjøretøy eller farlige materialer.

Sammenligning med andre tunnelbrannkurver:

Sammenlignet med andre designbrannkurver som ISO 834 eller hydrokarbonkurver, representerer RWS-kurven et mer alvorlig brannscenario med høyere temperatur og lengre eksponeringstid. Dette gjør den egnet for situasjoner der risikoen for intense branner er større.

RWS-brannkurven er et avgjørende verktøy i brannsikkerhetsprosjektering av tunneler, og gir en streng standard for å vurdere hvordan tunnelkonstruksjoner oppfører seg under ekstreme brannforhold. Ved å simulere virkningene av en stor tankbilbrann bidrar RWS-kurven til å sikre at tunneler kan tåle høye temperaturer over lengre perioder, og dermed øke sikkerheten for både tunnelbrukere og redningspersonell.

CETU-retningslinje: N0, N1, N2, N3

I Frankrike reguleres brannsikring i veitunneler av CETU-retningslinjene, som klassifiserer tunneler i fire kategorier – N0, N1, N2 og N3 – basert på størrelse og betydning. Hver kategori representerer en spesifikk kombinasjon av tid-temperatur-kurver:

• N0: Ingen spesifikke krav til brannsikring.
• N1: Krever overholdelse av HCM-kurven i 60 minutter og ISO-kurven i 120 minutter.
• N2: Krever overholdelse av HCM-kurven i 120 minutter.
• N3: Den strengeste kategorien, som krever overholdelse av HCM-kurven i 120 minutter og ISO-kurven i 240 minutter.

Disse kategoriene sikrer at tunnelens utforming og konstruksjon tar hensyn til varierende nivåer av brannrisiko, avhengig av tunnelens bruk og betydning.

Avslutningsvis er tid-temperaturkurver et avgjørende aspekt av brannteknikk, og gir det nødvendige rammeverket for å sikre at tunneler utformes med tanke på sikkerhet. Disse kurvene bidrar til å definere materialene, konstruksjonsteknikkene og sikkerhetstiltakene som kreves for å beskytte tunneler mot de ødeleggende virkningene av brann, og sikrer både strukturell integritet og sikkerheten til de som oppholder seg der.

FAQ

Hva er designbrannkurver for tunneler?

Designbrannkurver for tunneler er avgjørende verktøy som brukes i brannsikkerhetsteknikk for å modellere brannens oppførsel i tunnelmiljøer. Disse kurvene gir en standardisert måte å simulere temperaturen og intensiteten til en brann over tid, noe som hjelper ingeniører med å designe tunneler som tåler høye temperaturer og sikrer sikkerhet under brannhendelser.

Hva er RWS-brannkurven?

Rijkswaterstaat (RWS)-brannkurven er en designbrannkurve for tunneler som primært brukes i Nederland for å evaluere brannmotstanden til veitunneler. Den er oppkalt etter det nederlandske departementet for transport, offentlige arbeider og vannforvaltning, Rijkswaterstaat, som utviklet kurven.

RWS-kurven simulerer en brann som når en maksimumstemperatur på omtrent 1350 °C (2462 °F).

Sammenlignet med andre designbrannkurver som ISO 834 eller hydrokarbonkurver, representerer RWS-kurven et mer alvorlig brannscenario med høyere temperatur og lengre eksponeringstid. Dette gjør den egnet for situasjoner der risikoen for intense branner er større.

Hva er de forskjellige typene brannkurver?

Tunnelbrannkurver, også kjent som brann-temperatur-tid-kurver, brukes i brannsikkerhetsteknikk for å modellere temperaturen og intensiteten til tunnelbranner over tid. Ulike kurver brukes for å representere forskjellige brannscenarier og forhold basert på typen bygning eller infrastruktur. Disse er ISO 834, RWS, HC, MHC, RABT, EBA.