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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Grossbraende mit Brandueberschlag in Stahlbeton-Strassentunneln. Temperaturbeanspruchung, Durchwaermungs- und Abplatzverhalten

Fires with fire spread in reinforced concrete road tunnels – temperature loads, temperature distribution and concrete spalling

Behandelt wird die Frage, ob es zu einem Brandueberschlag auf weitere im Tunnel befindliche Fahrzeuge infolge eines initialen Fluessigkeitslachenbrandes kommen und welche Auswirkungen dieser haben kann. Die Erkenntnisse basieren auf den Ergebnissen des BASt-Forschungsvorhabens "Untersuchungen zum Brandueberschlag in Strassentunneln". Untersucht wurden 16 verschiedene Szenarien mit unterschiedlichen Brandueberschlagsmoeglichkeiten. Die Beschreibung des Fluessigkeitslachenbrands erfolgte mit einer mehrstufigen Modellierung. Untersucht wurden einerseits ein Brandueberschlag auf einen mit Holzpaletten beladenen Lkw und andererseits ein Brandueberschlag auf weitere im Tunnel befindliche Pkw und Lkw. Die Simulationen basierten auf der Annahme eines mit 750 Holzpaletten beladenen Lkw. Als Grundlage fuer die Simulation diente die Waermefreisetzungsrate, die bei einem dokumentierten Originalbrandversuch aufgetreten war. Die verwendeten Modelle benutzen Erkenntnisse aus experimentellen Untersuchungen, die teilweise aus Grossversuchen im Originalmassstab gewonnen wurden (siehe AN 01503879). Beim gleichzeitigen Brand mehrerer Fahrzeuge musste der Verlauf der Waermefreisetzung jedoch modifiziert werden, da der urspruenglich in den Simulationen angenommene Verlauf sich wegen fehlenden Sauerstoffangebots nicht einstellte. Die Ergebnisse zeigen, dass die Branddauer der Lache unabhaengig von der Gesamtbranddauer ist und nur durch die aus dem Tank ausgetretene Fluessigkeitsmenge und die in die Tunnelentwaesserung abfliessende Menge bestimmt wird. Hingegen haengt die Gesamtbranddauer im Wesentlichen von der Anzahl der im Tunnel befindlichen und brennenden Fahrzeuge und der Sauerstoffventilation ab. Die Ergebnisse verdeutlichen auch, dass das gewaehlte Modell eine sehr gute Uebereinstimmung zwischen der simulierten und theoretisch moeglichen Energiefreisetzungsrate liefert. Generell ist im Modell festzustellen, dass die Temperaturanstiege teilweise noch schneller erfolgten als bei dem ZTV-ING-Temperatur-Zeit-Verlauf. Bei allen untersuchten Szenarien ergaben sich jedoch kleinere Temperaturintegrale als aus dem ZTV-ING-Temperatur-Zeit-Verlauf. Die Temperatur-Zeit-Verlaeufe dienten als Eingangsgroesse fuer die Berechnung des zeitabhaengigen Durchwaermungsverhaltens der Betonbauteile mittels Finite-Element-Modellen. Abplatzungen des Betons traten in der Regel in den ersten 10 bis 25 Minuten auf. Ursache dafuer sind die aus der Verdampfung des freien und physikalisch gebundenen Wassers im Beton entstehenden Poreninnendruecke. Mit geeigneten Betonrezepturen unter Zugabe von Kunststofffasern laesst sich diesem Verhalten entgegenwirken. Zusammenfassend wird festgestellt, dass der Austritt brennbarer Fluessigkeiten einen Brandueberschlag auf eine sehr grosse Anzahl von Fahrzeugen in Tunnel zur Folge haben kann. Ausserdem ist von einer laengeren Branddauer und damit einer signifikant erhoehten Temperaturbeanspruchung der Tragkonstruktion auszugehen. Allerdings sind die Auswirkungen auf das Tragwerk nicht groesser als infolge eines Brands entsprechend dem ZTV-ING-Temperatur-Zeit-Verlauf. ABSTRACT IN ENGLISH: Different fire scenarios with liquid puddle burns up to 28 tons of gasoline were investigated in a previous article (see AN 01503879). It could be shown that these fires can be covered by the ZTV-ING temperature time curve. Within the framework of a research project for the Federal Highway Research Institute (BASt), further fire scenarios were investigated, where the fire starts from this liquid puddle fire due to leakage of a tank truck loaded with 28 t gasoline. The fire spread on other vehicles in the tunnel and its effect is investigated, assuming a truck with wooden pallets being located next to the tank truck. The article reflects the significant results in terms of the structural behaviour and the tunnel safety of the investigations carried out by means of computational fluid simulations and finite element calculations. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • Schmidt,J, J
    • Bergerhausen, U
    • Dehn, F
  • Publication Date: 2015-5

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 340-8
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01575482
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Sep 1 2015 11:55AM