Baulicher Brandschutz für Tunnelbauwerke: Richtlinien

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Brandschutz
Fire Protection
Tunnel 7/2004
Baulicher Brandschutz
für Tunnelbauwerke:
Richtlinien, Vorgaben,
die Realität und
geeignete Maßnahmen
Passive Fire Protection
for Tunnels: Guidelines,
Parameters, Reality
and suitable Measures
A. Schlüter
A. Schlüter
Der Beitrag gibt einen Überblick über die
Vorschriften für den Baulichen Brandschutz von
Tunnelbauwerken und über einige mögliche
Maßnahmen.
The article provides a survey of regulations for
passive fire protection for tunnels and a number
of suitable measures.
1 Einleitung
Tunnel zählen wie Brücken
für Straßen oder Eisenbahnlinien zu den Ingenieurbauwerken. Um die Anforderungen zu erfüllen, die an diese
Bauwerke gestellt werden, bedarf es der besonderen Sorgfaltspflicht durch den Fachingenieur bei der statischen,
aber auch konstruktiven Bearbeitung. Die zu diesem Zweck
erstellten Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen für
Kunstbauten (ZTV-K, Ausgabe
1996) verwiesen daher zum
einen auf die je nach Bauweise relevanten Normen wie
DIN 1045 für Stahlbeton oder
DIN 4227 für Spannbetonbauweise, zum anderen aber
auch auf die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen
und Richtlinien für den Bau von
Straßentunneln (ZTV-Tunnel).
Inzwischen sind die ZTV-K
und die ZTV-Tunnel ersetzt
worden durch die ZTV-ING, sodass für die bisherigen Teile
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Schlüter,
Technische Abteilung,
Promat GmbH, Ratingen/D
der ZTV-Tunnel nun die ZTVING, Teil 5 „Tunnelbau“ mit
den Abschnitten 1 bis 5, gültig
ist. Vor diesem Hintergrund
geht der Beitrag auf die in der
RABT (Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von
Straßentunneln) und der ZTVING, Teil 5, auch für den baulichen Brandschutz beschriebenen Maßnahmen für Straßentunnel in Deutschland ein. Die
Richtlinie für Eisenbahntunnel
(EBA) und die Anforderungen
nach der Rijkswaterstaat (RWS)
werden dabei mit einbezogen.
Abschließend werden Lösungsmöglichkeiten für den baulichen Brandschutz als Teil eines
in der RABT geforderten Gesamtsicherheitskonzeptes aufgezeigt.
2 Anforderungen nach
RABT bzw. ZTV-ING
Teil 5, Abschnitte 1, 2
und 4
2.1 RABT, Ausgabe 2003
Neben Angaben zum Verkehrsraum, zur Betriebseinrichtung, zum Betrieb oder zur
Beleuchtung finden sich in der
RABT zum Beispiel für die Lüftung folgende Aussagen:
1 Introduction
Tunnels are numbered
among engineering structures
just like bridges for roads or railway lines. The specialist engineer is obliged to take care
when working out the statics as
well as the design in order to ensure that the demands placed
on such structures are fulfilled.
The Additional Technical Contractual Conditions for Engineering Structures (ZTV-K, edition 1996) thus relate on the
one hand to the relevant standards – depending on the form
of construction – such as
DIN 1045 for reinforced concrete or DIN 4227 for prestressed concrete, and on the
other to the Additional Technical Contractual Regulations and
Guidelines for the Construction
of Road Tunnels (ZTV-Tunnel).
In the meantime, the ZTV-K
and ZTV-Tunnel have been replaced by the ZTV-ING so that
as far as the previous parts of
the ZTV-Tunnel are concerned
only the ZTV-ING, Part 5 “Tunnelling”, with Sections 1 to 5, is
valid. Against this background,
the article also deals with the
measures described for passive
fire protection for road tunnels
in Germany contained in the
RABT (Guidelines for the Furnishing and Operation of Road
Tunnels) and the ZTV-ING, Part
5. The Guideline for Rail Tunnels
(EBA) and the demands in accordance with the Rijkswaterstaat (RWS) are also included.
Subsequently possible solutions for passive fire protection
as part of the overall safety concept called for in the RABT are
put forward.
2 Requirements
according to RABT/
ZTV-ING, Part 5,
Sections 1, 2 and 4
2.1 RABT, Edition 2003
In addition to details relating
to the traffic area,operational installations,operation or lighting,
the RABT for instance, also contains the following clause pertaining to the ventilation:
Dimensioning of ventilation
for the case of fire must be de-
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Schlüter,
Technical Department, Promat
GmbH, Ratingen/D
Tunnel 7/2004
Die Dimensionierung der
Brandfalllüftung ist auf mindestens 30 MW auszulegen. Dabei geht man davon aus, dass
diese Bemessungsbrandleistung nach wenigen Minuten
erreicht oder überschritten
wird. Bei hohen Lkw-Fahrleistungen und damit der Möglichkeit, dass mehrere Fahrzeuge erfasst werden, ist die
Brandleistung auf 100 MW zu
erhöhen. Da dies zu nicht mehr
sinnvollen Anforderungen an
die Lüftungsanlage führen
kann, sind im Einzelfall Kosten-Risiko-Abwägungen durchzuführen und technisch machbare sowie kostenmäßig vertretbare Lösungen zu finden.
Hinsichtlich der Regelungen zur bautechnischen Ausführung von Straßentunneln
und ihrer Ausstattung, also
auch für den baulichen Brandschutz, verweist die RABT auf
die ZTV-ING Teil 5. Das ferner
in der RABT geforderte Gesamtsicherheitskonzept für einen Straßentunnel muss insbesondere Aussagen zur Schadensverhütung und Schadensmeldung, aber auch zur Selbstund Fremdrettung von Personen sowie zur Hilfeleistung
und Brandbekämpfung der
Rettungsdienste beinhalten.
Diese Angaben gelten für
alle für den Kraftfahrzeugverkehr bestimmten Tunnel ab einer geschlossenen Länge von
80 m, sollen jedoch die fachtechnische Untersuchung und
Planung in jedem Einzelfall
nicht ersetzen.
2.2 ZTV-ING, Teil 5
Tunnelbau, Abschnitt 1
(Geschlossene Bauweise)
Um einen ausreichenden
baulichen Brandschutz zu gewährleisten, ist nach diesem
Abschnitt der Richtlinie die
Tunnelinnenschale so auszuführen, dass
■ bei Brandeinwirkungen keine Schäden auftreten, die die
Regulations and Measures
1 Brand im Gotthard-Straßentunnel 2001
1 Fire in the Gotthard Road Tunnel 2001
Standsicherheit des Tunnels
gefährden,
■ keine bleibenden Verformungen der Konstruktion entstehen, die die Gebrauchsfähigkeit des Tunnels einschränken, und
■ die Dichtigkeit weitgehend
gewährleistet bleibt.
Konstruktive Mindestmaßnahmen oder rechnerische
Nachweisverfahren müssen daher dafür sorgen, dass die tragende Bewehrung im Brandfall nicht über 300 °C erwärmt
wird (Bild 1). Dies soll durch
eine ausreichende Betondeckung der tragenden Bewehrung von mindestens 6 cm sichergestellt werden, wobei die
Dicke der Innenschale mindestens 30 cm betragen muss. Bei
Zwischendecken ist, zum Verkehrsraum gerichtet, zusätzlich eine verzinkte Mattenbewehrung (N 94) gegen Betonabplatzungen anzuordnen, die
dann noch 2 cm Überdeckung
aufweisen muss (Bild 2).
Decken- und Wandfugen
sind als Raumfugen mit Fugeneinlagen aus Baustoffen der
Klasse A (nicht brennbar) nach
DIN 4102 zu versehen, für
Flucht- oder Verbindungstüren
zur Brandabschnittstrennung
wird die Klassifizierung T 90
nach DIN 4102 mit ETK-/ISOKurve gefordert. Die in Ab-
signed for at least 30 MW. In this
connection, it is assumed that
this reference fire rate will be
reached or exceeded after a few
minutes.In the event of high lorry frequencies and in turn, the
related possibility that a number of vehicles are involved, the
fire rate should be increased to
100 MW. As this can lead to unreasonable demands on the
ventilation plant, cost-risk considerations should be carried
out in individual cases and technically feasible as well as costoriented solutions found.
The RABT points to the ZTVING, Part 5 with respect to regulations relating to the constructional execution of road tunnels
and their furnishings – also for
passive fire protection.The overall safety concept for a road tunnel that is also called for in the
RABT must specifically contain
passages pertaining to preventing and reporting damage as
well as to self and third-party
rescue of persons in addition to
assistance and the combating
of fire on the part of the emergency services.
These data relate to all tunnels designed for motor vehicles as from a closed length of
80 m. However, they are not intended to replace technical investigations and planning in
each individual case.
23
2.2 ZTV-ING, Part 5
Tunnelling, Section 1
(Trenchless Construction)
In order to be in a position to
ensure adequate passive fire
protection, the permanent lining of the tunnel should be executed in such a way according
to this section of the guideline
that
■ no damage occurs due to the
effects of fire, which jeopardize
the tunnel’s stability,
■ no lasting deformations of
the structure occur, which restrict the tunnel’s serviceability
and
■ tightness is largely assured.
As a consequence, constructional minimal measures or analytical verification measures
must ensure that the supporting reinforcement is not heated
up in excess of 300 °C in the
event of fire (Fig.1).This must be
catered for by an adequate concrete covering for the supporting reinforcement of at least
6 cm, whereby the thickness of
the permanent lining must
amount to at least 30 cm. In the
case of intermediate ceilings, a
galvanized matting reinforcement (N 94), which should be at
least 2 cm thick, should be set
up facing towards the traffic
area to avoid concrete spalling
(Fig. 2).
Ceiling and wall joints in the
form of dummy joints must be
provided with joint fillers made
of class A (non-combustible)
materials in accordance with
DIN 4102; classification T 90 according to DIN 4102 with ETK/ISO curve is required for escape
or connecting doors to cut off
sections affected by fire.The fire
curve laid down in Section 1 –
please see Fig. 3 – however, relates to a fire duration of 30 minutes at 1,200 °C, followed by a
110 minute long cooling down
phase.Although the progress of
this curve is shorter when compared directly with the ETK/ISO
curve,it is substantially more aggressive when rising, higher in
24
schnitt 1 zu Grunde gelegte
Brandkurve – siehe Bild 3 –
weist dann allerdings eine
Branddauer von 30 Minuten
mit 1200 °C auf, der eine 110minütige Abkühlphase folgt.
Dieser Kurvenverlauf ist im direkten Vergleich zur ETK-/ISOKurve zwar kürzer, jedoch wesentlich aggressiver im Anstieg, höher in den erreichten
Temperaturen und kritischer
durch die lange Abkühlphase.
Gewässerquerungen oder
Tunnel unterhalb von Stadt-/
Wohngebieten erfordern zudem Risikobetrachtungen mit
längeren Branddauern, um der
angesprochenen Sorgfaltspflicht
des Ingenieurs gerecht zu werden. Bei der 4. Röhre des Elbtunnels wurde daher die
Branddauer nach der ZTV-ING
Teil 5 auf 90 Minuten, zuzüglich 110 Minuten Abkühlphase, ausgedehnt.
Bau- und Werkstoffe, die
den vorgenannten Anforderungen nicht genügen, sind
durch zusätzliche Maßnahmen
gegen Brandeinwirkungen zu
schützen. Die verwendeten
Baustoffe selbst müssen der
Baustoffklasse A (nicht brennbar) nach DIN 4102 entsprechen und dürfen keine
Stoffe freisetzen, die Personen oder das Bauwerk schädigen.
Befestigungsmittel für konstruktive Tunneleinbauten müssen die Werkstoffgüte 1.4529
oder 1.4547 aufweisen und
der Widerstandsklasse IV/stark
nach DIN EN ISO 3506 sowie
DIN EN 10088 entsprechen.
Die verwendeten Dübel müssen für nicht ruhende Beanspruchung allgemein bauaufsichtlich zugelassen oder mit
entsprechend reduzierten Beanspruchungen statisch nachgewiesen sein. Die anzusetzenden Belastungswerte für
Druck und Sog richten sich
bei Bekleidungen nach dem
lichten Querschnitt des Tunnels.
Brandschutz
Fire Protection
Tunnel 7/2004
cause harm either to persons or
the structure.
Fixing agents for structural
tunnel installations must possess the material quality 1.4529
or 1.4547 and correspond with
the resistance class IV/heavy according to DIN EN ISO 3506 as
well as DIN EN 10088.The plugs
which are used must be generally approved by the construction authorities for non-steady
stress or possess static verification for correspondingly lower
stresses.The applicable load values for pressure and suction in
the case of linings relate to the
tunnel’s clear cross-section.
2 Betonabplatzungen beim Brand im Moorfleet-Tunnel
2 Concrete spalling during a fire in the Moorfleet Tunnel
2.3 ZTV-ING, Teil 5
Tunnelbau, Abschnitt 2
(Offene Bauweise)
Die grundsätzlichen Aussagen zum baulichen Brandschutz und zu den Befestigungsmitteln decken sich mit
denen in Abschnitt 1. Zusätzlich wird für Rahmen mit oder
ohne Sohle und bestimmte
Bauweisen die Möglichkeit eines vereinfachten rechnerischen Nachweises für den
Lastfall Brand beschrieben.
Dieser ist bei einem, gegenüber dem Gebrauchszustand,
wesentlich höher ermittelten
Bewehrungsgrad oder abweichenden Querschnitten und
Systemen dann jedoch genau
zu führen.
2.4 ZTV-ING, Teil 5
Tunnelbau, Abschnitt 4
(Ausstattung)
Verweist mit Stand 1/2003
auf die RABT. Über die notwendige Güte der Materialien
ist nichts (mehr) zu finden.
terms of the temperatures
reached and more critical
through the lengthy cooling
phase.
The risk of longer fire durations has to be taken into consideration when it comes to
crossing water or tunnels passing below urban and residential
areas to ensure that the engineer does not violate his previously referred to obligation to
take particular care. As a result,
the fire duration according to
ZTV/DIN,Part 5 was extended to
90 minutes plus a 110 minute
cooling phase for the 4th Elbe
Tunnel Tube.
Construction materials,which
do not comply with the previously mentioned demands,
have to be protected against
the effect of fire through additional measures. The materials
that are used must correspond
with construction material class
A (non-combustible) according
to DIN 4102 and must on no account release substances,which
2.3 ZTV-ING, Part 5
Tunnelling, Section 2
(Cut-and-Cover)
The basic data relating to
passive fire protection and the
means of attachment comply
with those contained in Section 1.
Furthermore, for frames with or
without floor and certain means
of construction, the possibility
of simplified analytical verification for the load case fire is described. This has then to be accurately adhered to given a
considerably higher determined degree of reinforcement
or deviating cross-sections and
systems compared with the operational state.
2.4 ZTV-ING, Part 5
Tunnelling, Section 4
(Furnishings)
Refers to the RABT as from
01/2003.Nothing (more) is to be
found about the necessary
quality of the materials.
2.5 ZTV-ING, Part 5
Tunnelling, Section 4
(Technical Furnishings)
In the 2002 edition of this
section (ZTV-ING: StrTun-BTA)
there are details referring to the
choice of material for constructional and installed parts in order to assure a long service life.
This specifies that fixing parts
and rigging for constructive in-
Tunnel 7/2004
2.5 ZTV-ING, Teil 5
Tunnelbau, Abschnitt 4
(Betriebstechnische
Ausstattung)
In Ausgabe 2002 dieses Abschnitts (ZTV-ING: StrTun-BTA)
finden sich Angaben zur Materialwahl für Bau- und Anlagenteile, um eine lange Lebensdauer zu erzielen. Danach sind
Befestigungsteile und Abhängekonstruktionen für konstruktive Einbauten der Gefährdungsklasse II zuzuordnen, d. h.,
der Einsatz von Stahl mit
Oberflächenschutz ist ausgeschlossen. Somit gelten auch
hier die Anforderungen an die
Werkstoffgüten aus Abschnitt
1 und 2.
Zusätzlich sind Aufhängekonstruktionen so auszuführen, dass im Brandfall der lichte Raum des Tunnels vollständig frei bleibt und in keiner
Weise durch abgestürzte oder
herunterhängende Bau- und
Anlagenteile eingeschränkt ist.
Folgerichtig findet sich in
Abschnitt 2.5.1:
„Die erforderliche Tragfähigkeit und Einbindelänge
bzw. Verankerung im Beton ist
auch für den Zustand bei und
nach Brandeinwirkung (z. B.
Betonabplatzungen) nachzuweisen.“
Anmerkung des Verfassers:
Die Abplatzungen beim Brand
im Eurotunnel betrugen am
ungeschützten Beton zwischen 26 bis 40 cm – und das
auf einer Länge von 500 m.
Die Verankerungen für
technische Einbauten müssten
am unbekleideten Beton also
entsprechend ausgelegt sein,
um der geforderten Sorgfaltspflicht des Fachingenieurs zu
genügen.
Durchbrüche mit und ohne
Leitungen, mit Kabeln belegte
oder nicht belegte Kabelrohre
und andere vergleichbare Öffnungen in Decken und Wänden müssen mit „Brandschottungen“ von mindestens 90 Minuten Feuerwiderstand nach
25
Vorschriften und Maßnahmen
DIN 4102 Teil 12 versehen
werden. Dies entspricht nach
DIN 4102 dem Funktionserhalt E 90 für Kabelkanäle, hat
im eigentlichen Sinn aber
nichts mit klassifizierten Abschottungen oder den für Tunnel angegebenen TemperaturZeit-Verläufen zu tun.
Auf jeden Fall müssen die
Bauteile, an die solche „Brandschottungen“ angeschlossen
werden, nach DIN 4102 ebenfalls einen Feuerwiderstand
von 90 Minuten oder höher
aufweisen.
Eine
logische
Schlussfolgerung, die durchaus auch für Tunnelbauwerke
angewendet werden kann und
auch sollte.
Die Tunnelbrandkurve nach
ZTV-ING Teil 5, Abschnitte 1
und 2, müsste demnach von
30 auf 90 Minuten Branddauer mit 1200 °C zuzüglich Abkühlphase verlängert werden.
3 Anforderungen nach
EBA-Richtlinie
Auf Grund der erschwerten
Erreichbarkeit des Brandortes
sind nach der EBA-Richtlinie
auch bei Eisenbahntunneln
Vorkehrungen für den Brandschutz notwendig. Sie sollen
der Gefahrenabwehr, der Schadensbegrenzung, der Selbstrettung von Personen sowie
dem Einsatz und der Hilfeleistung durch Rettungsdienste
dienen.
Für den baulichen Brandschutz gilt im Prinzip der Temperatur-Zeit-Verlauf nach ZTVING Teil 5, jedoch mit 60 Minuten Branddauer bei 1200 °C.
Nach der EBA-Richtlinie
rechnet man bei diesem Verlauf sogar mit Abplatzungen
an der Tunnelschale, die durch
geeignete konstruktive Maßnahmen in der Größe begrenzt
werden sollen. Gleichzeitig
dient dies natürlich dem Personenschutz von Verunglückten
und Rettern.
stallations must be allocated to
danger class II, i.e. steel with surface protection is not permitted
to be used. As a result, the demands on the material quality
as contained in Sections 1 and 2
apply.
Furthermore, rigging constructions have to be designed
in such a manner that the clear
area within the tunnel remains
completely free in the event of
fire so that it is not affected in
any way by fallen or hanging
construction parts or other elements.
As a consequence, Section
2.5.1 contains the following passage:
“The necessary carrying capacity and mounting length or
anchorage in the concrete must
also be verified for the state during and following the effect of
fire (e.g. concrete spalling).”
Author’s note: Spalling during the fire in the Channel Tunnel amounted to between 26
and 40 cm on unprotected concrete – over a length of no less
than 500 m.
In other words, the anchorages for technical installations
must be devised in such a way
in the case of unprotected concrete that they comply with the
engineer’s duty to take proper
care.
Breaks with and without
lines, ducts containing or not
containing cables as well as other comparable openings in ceilings and walls must be provided with “fire partitions”of at least
90 minutes fire resistance according to DIN 4102,Part 12.This
corresponds to functional retention E 90 for cable ducts according to DIN 4102 although
essentially it has nothing to do
with classified partitions or the
temperature time curves provided for tunnels.
At any rate, the construction
parts, to which such “fire partitions” are connected, must also
possess fire resistance according to DIN 4102 of 90 minutes
or more. A logical conclusion,
which can and thus should also,
be applied for tunnels.
The tunnel fire curve according to ZTV-ING,Part 5,Sections 1
and 2, must accordingly be extended from 30 to 90 minutes
fire duration at 1,200 °C plus the
cooling down phase.
3 Demands in
Accordance with EBA
Guideline
Owing to the fact that the
fire seat is particularly difficult to
access, provisions are also required for fire protection for rail
tunnels as well in keeping with
the EBA Guideline. They are designed to serve minimizing
danger, restricting damage, the
self-rescue of persons as well as
the deployment and assistance
provided by emergency services.
As far as passive fire protection is concerned, the temperature-time curve according to
ZTV-ING, Part 5 essentially applies – but with 60 minutes fire
duration at 1,200 °C.
According to the EBA Guideline spalling on the tunnel lining
is expected during this curve,
which can be restricted in size
through suitable constructive
measures. At the same time, this
of course,serves to protect both
casualties and rescuers.
However, there is also a discrepancy here: functional retention E 90 according to DIN 4102
for electric cable installations visà-vis 60 minutes fire duration and
cooling down phase in keeping
with the more aggressive tunnel
fire curve for the structure. The
particulars contained in this
guideline apply for tunnels in excess of 500 m in length.
Demands on corrosion protection for installations and fixing elements are to be found in
the series of guidelines 853, or
to be more precise 853.0101
and 853.5001 of the DB Netz AG.
26
Eine Diskrepanz gibt es
dann aber auch hier: Funktionserhalt E 90 nach DIN 4102
für elektrische Kabelanlagen
gegenüber 60 Minuten Branddauer und Abkühlphase nach
der aggressiveren Tunnelbrandkurve für das Bauwerk.
Die Angaben dieser Richtlinie
gelten für Tunnelbauwerke ab
einer Länge von mehr als
500 m.
Anforderungen an den Korrosionsschutz von Einbauten
und Befestigungsmitteln finden sich in der Richtlinienreihe
853, konkret 853.0101 bzw.
853.5001, der DB Netz AG.
4 RWS-Anforderungen
In den Niederlanden gilt die
RWS-Kurve (RijkswaterstaatTunnelbrandkurve). Ihre Anforderungen sind noch höher
und überschreiten mit 1350 °C
Maximaltemperatur die Schmelzoder Sintergrenze einiger Materialien, auch derer, die als
Bekleidung den Bauwerksschutz liefern sollen. Innerhalb
sehr kurzer Zeit werden nach
dieser Tunnelbrandkurve Temperaturen von 1200 °C erreicht, die dann weiter steigen und in der 60. Minute
ihren Höhepunkt bei 1350 °C
haben. Bis zur 120. Minute
sinken
sie
wieder
auf
1200 °C.
Während der Untersuchungen von Brandschutzsystemen
nach diesen Temperaturbeanspruchungen dürfen
■ an
der Betonoberfläche
nicht mehr als 380 °C auftreten,
■ an der Bewehrung bei einer
Betondeckung von 25 mm
nicht mehr als 250 °C entstehen,
■ die Bekleidung und/oder die
Verbindungsmittel nicht versagen und
■ infolgedessen keine explosionsartigen Abplatzungen des
Betons entstehen (Bild 3).
Brandschutz
Fire Protection
Tunnel 7/2004
5 Auswirkungen eines
Brandes auf Beton
Zunächst stellt sich an dieser Stelle wohl vielen Laien die
Frage, was bei einem Brand
am Beton, am Fels oder gar an
der im Beton liegenden Stahlbewehrung überhaupt passieren soll, weil diese Baustoffe
nicht brennen.
Beton und Stahl weisen allerdings sehr hohe Verluste der
Festigkeit auf, die bei ca.
500 °C nur noch etwa 50 %
beträgt. Infolge des Verlustes
der Tragfähigkeit sind deshalb
entgegen den Anforderungen
nach ZTV-ING Teil 5 bleibende
Verformungen des Bauwerks
zu erwarten (Bild 4).
Ursachen für Festigkeitsverluste beim Beton sind dessen physikalische oder chemische Veränderungen im Innern. Physikalische Veränderungen sind hier Volumenvergrößerungen bzw. temperaturbedingte Eigen- und Zwängungsspannungen sowie Rissbildungen im und am Betonquerschnitt. Bei den chemischen Veränderungen wird infolge der Erhitzung des Betons
mit einer 1700fachen Ausdehnung das kapillar gebundene
Wasser im Beton freigesetzt,
das dann plötzlich entweichen
muss. Auf diese Weise entstehen explosionsartig tiefe Abplatzungen, die Bewehrung
wird großflächig freigesprengt
und beflammt, der Beton
selbst wird brüchig. Also ein
Teufelskreis, der zum Kollaps
des Bauwerkes führen kann
und umso stärker auftritt, je
höher die Güte bzw. Dichte des
Betons ist und je mehr Feuchtigkeit enthalten ist. Die Literatur gibt hier für die Feuchtigkeit einen Wert von ≥ rd. 2 M.% an.
In einem solchen Szenario
sollen jedoch die in der RABT
geforderte Selbst- und Fremdrettung von Personen sowie
die Hilfeleistung und Brand-
3 Bemessungskurven für Tunnelbrände
3 Dimensioning curves for tunnel fires
4 RWS Requirements
In the Netherlands, the RWS
Curve (Rijkswaterstaat-Tunnel
Fire Curve) applies. Its demands
are even higher and exceed the
melting or sintering limit of various materials at 1,350 °C maximum temperature, also some,
which are intended to provide
structural protection as lining.
Temperatures of 1,200 °C are attained after a very short time according to this tunnel fire curve,
which then continue to rise and
reach their culmination point at
1,350 °C in the 60th minute.
They then fall to 1,200 °C again
by the 120th minute.
During the investigations of
fire protection systems in keeping
with these temperature stresses
■ temperatures in excess of
380 °C should not occur on the
concrete surface,
■ temperatures in excess of
250 °C should not occur on the
reinforcement given a concrete
covering of 25 mm,
■ the lining and/or the connecting agent should not fail and
■ as a consequence, no explosion-like spalling of the concrete should occur (Fig. 3).
5 Effects of Fire on
Concrete
First of all,many laymen tend
to ask at this stage what actually
happens when fire affects concrete, rock or the steel reinforcement contained in the concrete
– as these materials do not actually burn.
However, concrete and steel
sustain extremely high losses in
strength, which amount to only
about 50 % at approx. 500 °C.
Owing to losses in carrying capacity, lasting deformations of
the structure are to be expected
– contrary to the requirements
in accordance with ZTV-ING,
Part 5 (Fig. 4).
The losses in strength in the
case of concrete stem from
physical or chemical changes in
its interior. Physical changes
here are enlargements in volume or temperature-related internal and secondary stresses as
well as crack formation in and
on the concrete cross-section.
As far as the chemical changes
are concerned the capillary water in the concrete is released
with 1,700-fold expansion,
which must accordingly escape
owing to the concrete being
heated up. This is why explosion-like deep spalling occurs;
the reinforcement is exposed
over large areas and subjected
to heat while the concrete itself
becomes brittle. In other words,
a vicious circle, which can lead
to the collapse of the structure
and which occurs all the more
intensely, the higher the quality
Regulations and Measures
Tunnel 7/2004
bekämpfung der Rettungsdienste funktionieren.
6 Mögliche
konstruktive Schutzmaßnahmen und ihre
Umsetzung
Um den baulichen Brandschutz des Tunnelbauwerkes
zu gewährleisten, gibt es drei
Möglichkeiten:
1. Außen aufgebrachte Bekleidungen
2. Aufgesprühten Brandschutz
3. Neuheitliche Betonrezepturen mit Kunststofffaseranteilen.
6.1 Unterschiedliche
Bekleidungsarten
1. Als verlorene Schalung anbetoniert
2. Nachträglich direkt verdübelt
3. Nachträglich montiert auf
Plattenstreifen oder Montageschienen als Unterkonstruktion.
Bei allen 3 Bekleidungsarten sind das Material der Bekleidung und die Montagemittel nach ZTV-ING Teil 5 Abschnitt 4 (Ausgabe 2002), als
Einheit zu betrachten und somit gemeinsam für die Zustände bei und nach Brandbeanspruchung nachzuweisen.
and density of the concrete are
– and the more moisture it contains. Sources cite a value of
≥ ca. 2 M.-% for the moisture.
Given such a scenario,however,the self and third party rescue of
persons as well as assistance and
the combating of fire by the emergency services as called for in the
RABT are supposed to function.
• • • •14.-15.Sept.2005 • • • •
• Die Live-Messe unter Tage •
Weltweit einmalige Fachmesse
6 Possible
constructive
Protection Measures
In order to assure passive fire
protection in tunnels,three possibilities exist:
1. Linings installed on the outer
side
2. Sprayed on fire protection
3. Novel concrete mixes containing plastic fibres.
Die IUT ’05 LIVE ist die weltweit
einmalige Fachmesse unter Tage.
IUT steht für „Innovation unter Tage“
und LIVE ist wörtlich zu nehmen:
hier werden Maschinen und Verfahren
in Aktion gezeigt. Und zwar unter Tage,
im Tunnel!
...nur alle 3 Jahre!
6.1 Different Types of Lining
1. Concreted in place as abandoned formwork.
2. Subsequently attached directly with plugs
3. Subsequently mounted on
board strips or assembly rails as
sub-structure.
In the case of all 3 types of
lining, the material for the lining
and the means of assembly
Informationen und Anmeldeunterlagen erhalten Sie bei:
deltacom projektmanagement GmbH
4 Festigkeitsverluste bei Beton und Stahl
4 Strength losses for concrete and steel
Stormarnstr. 47 · 22844 Norderstedt · Tel.: +49 40 35 72 32-0
Fax: +49 40 35 72 32-90 · E-Mail: [email protected] · www. iut.ch
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6.2 Unterschiedliche
Bekleidungssysteme
6.2.1 Brandschutzplatten aus
Beton
Es handelt sich nach Herstellerangaben um Brandschutzbauplatten aus Glasfaserleichtbeton mit Zement als
Bindemittel, bauaufsichtlich
zugelassener Glasfaser zur Bewehrung und geschlossenzelligem Glasschaumgranulat als
Zuschlagstoff. Trotz eines relativ niedrigen Schmelzpunktes
der Glasfaser- und Glasschaumgranulatanteile erfüllt diese
Platte bis 1200 °C den Brandschutz nach der ZTV-ING mit
30 Minuten Branddauer zuzüglich Abkühlphase. Die Bekleidung kann nachträglich
mit Hinterlegungsstreifen oder
als verlorene Schalung montiert werden. Die für Tunnel
vorgesehenen Platten erfüllen
auch alle weiteren Anforderungen an die Eigenschaften
eines Baustoffes für Tunnelbauwerke.
6.2.2 Lochbleche
Es handelt sich um korrosionsgeschützte Lochbleche mit
Dämmschichtbildner und farblich variierbarer Deckbeschichtung. Der Korrosionsschutz
dieser Lochbleche muss bei einer Einordnung nach ZTV-ING
Teil 5 Abschnitt 4 (Ausgabe
2002), für die Anforderungsklasse II bzw. die Widerstandsklasse IV/stark sichergestellt
sein, bei dann kostenträchtiger
Verwendung der genannten
Edelstahlgüten.
Lochbleche erfüllen als Bekleidung
brandschutztechnisch die Anforderungen der
ZTV-ING bis 30 Minuten
Branddauer zuzüglich Abkühlphase. Im direkten Vergleich
sind sie die dünnste Bekleidungsform. In Verbindung mit
30-mm-Distanzhülsen und Ausgleichblechen beträgt der Gesamtaufbau allerdings ca.
35 mm. Der große Vorteil hier,
Brandschutz
Fire Protection
5 Eingliederung des UPTUN-Programms in aktuelle Forschungsprojekte der EU
5 Integration of the UPTUN programme in current EU research programmes
nach Herstellerangaben, ist die
Transparenz und damit verbundene optische Kontrollierbarkeit der tragenden Bauteile. Angaben über das Langzeitverhalten des Dämmschichtbildners unter Einfluss der
Tunnelatmosphäre lagen nicht
vor.
6.2.3 Silikat-Brandschutzbauplatten
Silikat-Brandschutzbauplatten werden auf der Basis einer
Zement-/Betontechnologie mit
hochtemperaturbeständigen Materialien hergestellt. Die Aushärtung erfolgt dabei spannungsfrei
im
Autoklaven
(Dampferhärter). Neben den
Brandschutzeigenschaften werden dadurch auch alle weiteren statisch und atmosphärisch relevanten Eigenschaften für den Einsatz in
Tunnelbauwerken erfüllt.
Auf Grund des Herstellungsverfahrens sind SilikatBrandschutzbauplatten nachweislich für sehr hohe Temperaturen von 1350 °C bis
1400 °C sowie zur Erreichung
sehr hoher Feuerwiderstandszeiten geeignet. Promatect-HTunnelbauplatten sind SilikatBrandschutzbauplatten, die –
qualitätsgesichert nach EN ISO
9001:2000 hergestellt – in
großen Stückzahlen, eben
oder gekrümmt, geliefert wer-
must be considered as a unit in
accordance with ZTV-ING,Part 5,
Section 4 (edition 2002) and
thus jointly to be verified for the
states during and following fire
load.
6.2 Different Lining Systems
6.2.1 Fire Protection Boards
made of Concrete
According to information
supplied by the manufacturers,
such fire protection boards are
made of glass fibre light concrete with cement as binding
agent, approved glass fibres for
the reinforcement and closedcell glass foam granulate as
aggregate.In spite of a relatively
low melting point of the glassfibre and glass foam granulate;
this board complies with fire
protection up to 1,200 °C according to the ZTV-ING with a
fire duration of 30 minutes plus
cooling down phase. The lining
can be subsequently attached
using rear-mounted strips or as
abandoned formwork. These
boards also comply with all
other stipulations for properties
of a construction material for
tunnels.
6.2.2 Perforated Plates
These are corrosion-protected perforated plates with insulating layers and a top coating
whose colour can be varied.The
corrosion protection for these
perforated plates must be as-
Tunnel 7/2004
sured for allocation according
to ZTV-ING, Part 5, Section 4
(edition 2002), for requirement
class II or resistance class IV/
heavy, taking the cited highgrade steel qualities into consideration.
As a lining perforated plates
fulfil the technical requirements
of the ZTV-ING of up to 30 minutes fire duration plus the cooling down phase in fire protection terms. In a direct comparison, they represent the thinnest
form of lining. In conjunction
with 30 mm spacer bushes and
compensating foils, however,
the complete set-up amounts
to approx. 35 mm. According to
the manufacturers, the major
advantage here is the transparency and the related optical
controllability of the bearing
construction parts. Details of
the long-term behaviour of the
insulating layer under the influence of the tunnel atmosphere
were not available.
6.2.3 Silicate Fire Protection
Boards
Silicate
fire
protection
boards are produced on the basis of cement/concrete technology with high-temperature resistant materials. In this connection, hardening takes place tension-free in an autoclave.As a result, apart from the fire protection properties, all other static
and atmospherically relevant
properties for application in
tunnels are fulfilled.
On account of the production process, silicate fire protection boards are proven to be
suitable for extremely high temperatures of from 1,350 to
1,400 °C as well as for attaining
very high fire resistance durations. Promatect-H tunnel
boards are silicate fire protection boards, which – produced
with quality assurance according to EN ISO 9001:2000 – can
be supplied in large quantities,
straight or curved. These tunnel
boards fulfil the demands in ac-
30
den können. Diese Tunnelbauplatten erfüllen die Anforderungen nach ZTV-ING mit
30, 60 (EBA-Kurve), 90 und
115 Minuten Branddauer zuzüglich Abkühlphase. Ferner
sind die 120-minütige RWSKurve und eine auf 180 Minuten verlängerte RWS-Kurve
unter Einhaltung der Kriterien
nachgewiesen. Alle mit diesen
Silikat-Brandschutzbauplatten
durchgeführten Untersuchungen sind von der STUVA bzw.
STUVAtec in Köln beurteilt und
die Ergebnisse in einem umfassenden Bericht beschrieben
worden. Danach wurden sowohl die Bewehrung als auch
die Betonoberfläche in den
oben genannten Zeiträumen
der unterschiedlichen Tunnelbrandkurven nur mäßig belastet. Die erreichten Maximaltemperaturen lagen teilweise
mehr als 50 % unter den zulässigen Grenzwerten nach ZTVING, EBA oder RWS.
6.3 Spritzputzsysteme
Diese Form des Brandschutzes wird als poröser
Trockenmörtel
angespritzt.
Spritzputzsysteme
erhalten
eine Stahlmattenbewehrung
als Unterkonstruktion in der
Stahlsorte V5A, um Haftungsproblemen in der Tunnelatmosphäre dauerhaft vorzubeugen. Die Verankerung der
Bewehrung erfolgt über geeignete Dübel. Spritzputzsysteme
können zum Beispiel keramische Fasern, Perlite oder Vermiculite enthalten.
Brandschutztechnisch werden die Anforderungen der
ZTV-ING mit 90 Minuten
Branddauer zuzüglich Abkühlphase sowie der RWS-Kurve
erfüllt. Die fertige Oberfläche
der ca. 30 mm bis 75 mm
dicken Brandschutzbeschichtung ist sehr rau, im Bereich
von Bauwerksfugen sind zusätzliche Maßnahmen notwendig.
Brandschutz
6.4 Kunststofffaserbeton
In jüngerer Zeit ist man
auch bei hochfesten Betonen
dazu übergegangen, dem Beton durch Zugabe von Kunststofffasern, z. B. Polypropylen
(PP) mit ca. 3 kg/m3 Beton, ein
Porensystem zu geben, um
Abplatzungen zu minimieren.
Bei Temperatureinwirkung
schmelzen die Kunststofffasern
und geben dem entstehenden
Wasserdampf Raum. Auf diese
Weise sollen Dampfspannungen im Innern und damit mögliche Betonabplatzungen abgebaut werden. Inzwischen
sind mit solchen Systemen Untersuchungen nach ZTV-ING,
bei unterschiedlichen Branddauern zuzüglich Abkühlphase,
sowie der RWS-Tunnelbrandkurve vorgenommen worden.
Die Betonabplatzungen ließen sich nachgewiesen bis auf
maximal 10 mm unterhalb der
ursprünglichen Oberfläche des
untersuchten Bauteils reduzieren. Ganz verhindern wird
man, im Gegensatz zu außen
aufgebrachten Brandschutzbekleidungen, die Betonabplatzungen durch PP-Beimischungen jedoch nicht können. Man
muss sich zudem vor Augen
halten, dass jedes Brandereignis bei jedem eingesetzten System zum Verbrauch des verwendeten Materials führt.
Verbrauchte, als „Opferschicht“ außen am Beton angebrachte Brandschutzmaterialien sind dann relativ einfach
und damit kostengünstig zu
ersetzen. Bei einem unbekleideten, mit Kunststofffasern
durchsetzten Beton übernimmt dieser jedoch auch die
Funktion der „Opferschicht“.
Das heißt, die für den Brandschutz verbrauchten PP-Fasern und die Festigkeitsverluste werden sich, über das reduzierte Abplatzungsmaß hinaus, bis in tiefe Bauteilebenen
erstrecken und es notwendig
machen, den Beton zu weitaus
höheren Kosten zu sanieren.
Fire Protection
cordance with ZTV-ING with 30,
60 (EBA curve), 90 and 115 minutes fire duration plus cooling
down phase. In addition, the
120 minute RWS curve and an
RWS curve extended to 180
minutes with adherence to the
criteria are verified.All investigations undertaken with these silicate fire protection boards have
been appraised by the
STUVA/STUVAtec in Cologne
and the outcome described in a
comprehensive report. It is
shown that both the reinforcement as well as the concrete
surface was only moderately
subjected to stress during the
above mentioned time periods
for the different tunnel fire
curves. In some cases, the maximum temperatures that were
arrived lay more than 50 % below the permissible limit values
according to ZTV-ING, EBA or
RWS.
6.3 Spray-on Systems
This form of fire protection is
sprayed on in the form of a
porous dry mortar.Spray-on systems contain a steel matting reinforcement as sub-structure in
steel class V5A in order to preempt adhesion problems in the
tunnel atmosphere on a permanent basis.The anchorage of the
reinforcement is undertaken by
suitable plugs. Spray-on systems can for example, contain
ceramic fibres, perlites or vermiculites.
The demands of the ZTV-ING
with 90 minutes fire duration
plus cooling down phase as well
as the RWS curve are fulfilled
technically in terms of fire protection. The finished surface of
an approx.30 to 75 mm thick fire
protection coating is very rough
with additional measures being
required at structural joints.
6.4 Plastic Fibre Concrete
Of late even in the case of
high-strength concretes, plastic
fibres. e.g. polypropylenes (PP)
with approx. 3 kg/m3 of con-
Tunnel 7/2004
crete are added to provide a
pore system in order to minimize spalling.
The plastic fibres melt
through the effect of heat and
provide space for the ensuing
vapour. In this way, it is intended
to reduce vapour stresses in the
interior and in turn, possible
concrete spalling.In the interim,
investigations have been carried out with such systems given varying fire durations plus
cooling down phase in accordance with ZTV-ING as well as
the RWS tunnel fire curve.
Concrete spalling was revealed down to a maximum of
10 mm beneath the original surface of the examined construction part. However, it will not be
possible to avoid concrete
spalling entirely through PP additions in contrast to fire protection linings mounted to the outside. Furthermore, it must be
kept in mind that every fire incident leads to the material that is
used being consumed regardless of the system.
Used fire protection materials attached to the concrete on
the outside as a kind of “expendable layer”can be replaced with
relative ease without too much
expense. However, an unlined
concrete containing plastic fibres also has to act as the “expendable layer.” In other words,
the PP fibres used for fire protection and the strength losses will
extend far into construction
part levels – beyond the reduced degree of spalling – making it necessary to redevelop
the concrete at far greater cost.
7 Current Major Fire
Investigations
In September 2003, the first
of four “full or large scale tunnel
tests”for a new research project
was carried out under real conditions at the Runehamar Tunnel near Andalsnes in Norway.
This represents a part of the
32
7 Aktuelle Großbranduntersuchungen
Im September 2003 ist im
Runehamar-Tunnel bei Andalsnes, Norwegen, der erste von
vier „full- or large-scale tunnel
fire tests“ eines neuerlichen
Forschungsprojektes unter realen Bedingungen durchgeführt
worden. Dieses ist Teil des
UPTUN-Programms (UPgrading methods for fire safety in
existing TUNnels), unter Federführung der Prüfanstalten
SP (Schweden), SINTEF (Norwegen) und TNO (Niederlane). Gegenüber dem ca.
12 Jahre zurückliegenden Eureka-Projekt EU 499 Firetun
(1990 bis 1992), im Repparfjord-Tunnel, Norwegen, hatten die diesmal durchgeführten
Brandversuche
noch
größere Dimensionen (Bild 5).
Finanziell und technisch unterstützt wurde dieses Programm
von den Firmen Promat International (Silikat-Brandschutzplatten), Gerco (Montage der
Silikat-Brandschutzauskleidung),
BIG/Tempest (mobile Strahlventilatoren) und der Europäischen Union.
Zum Schutz des stillgelegten Felsentunnels wurde im
Bereich der Branduntersuchungen eine selbsttragende
Stahlrohrkonstruktion eingebaut. Die daran montierte Auskleidung mit Silikat-Brandschutzbauplatten betrug für
die Seitenwände 25 mm, einlagig, und für die Deckenfläche
25 + 20 mm, zweilagig. Sie
musste einer wiederholten
Brandbeanspruchung durch
4 Großbrände standhalten
(Bild 6).
Mit dem ersten Brandversuch am 18. September 2003
erzielte man einen 203-MWBrand, der innerhalb von
35 Minuten, dem Verlauf der
RWS-Kurve folgend, 1365 °C
erreichte. Danach schloss sich
eine Abkühlphase an. Diese
hohe Brandintensität und
Brandschutz
Temperatur entsprach einem
einzigen simulierten Lkw, dessen Ladung von etwa 10 t sich
aus ca. 80 % Holzpaletten und
ca. 20 % Kunststoffpaletten
zusammensetzte. Drei weitere
große Brandversuche (158 MW,
125 MW für Schränke und Sofas sowie 70 MW) mit derselben Schutzauskleidung des
Tunnels folgten (Bild 7). Brandintensitäten dieser Dimensionen bei einzelnen Fahrzeugen
stehen den MW-Einschätzungen der aktuellen RABT, Ausgabe 2003, jedoch ziemlich
konträr gegenüber (siehe Abschnitt 2.1).
Die Erfahrungswerte aus
den zurückliegenden Tunnelbränden „Montblanc“ (ca.
53 Stunden Branddauer),
„Tauern“ und „Gotthard“ zeigen zudem bei mehreren involvierten Fahrzeugen auch sehr
viel längere Branddauern als in
der ZTV-ING Teil 5 angegeben
oder während des UPTUNProgrammes erzielt.
8 Fazit
Die UPTUN-Untersuchungen zeigen, dass ein einzelner
Fire Protection
UPTUN programme (UPgrading methods for fire safety in existing TUNnels),under the management of the test institutes
S P (Sweden), SINTEF (Norway)
and TNO (Netherlands). These
fire tests were on a far larger
scale than the Eureka Project
499 – Firetun – carried out
12 years earlier from 1990 till
1992 at the Repparfjord Tunnel
in Norway (Fig. 5). This programme was supported financially and technically by the
companies Promat International (silicate fire protection
boards), Gerco (assembly of the
silicate fire protection lining),
BIG/Tempest (mobile jet fans)
and the European Union.
A self-supporting tubular
steel construction was installed
in order to protect the abandoned rock tunnel where the
fire investigations were being
carried out. The lining with silicate fire protection boards
mounted to it was 25 mm –
one-layer – for the side walls
and 25 + 20 mm – two-layer –
for the ceiling area. It had to be
capable of sustaining a repeated fire load resulting from 4 major fires.
Tunnel 7/2004
7 Die Auskleidung mit SilikatBrandschutzbauplatten nach dem
ersten Brandversuch
7 Lining with silicate fire protection boards after the first fire test
A 203 MW fire was achieved
during the first fire test on September 18th, 2003. It attained
1,365 °C within 35 minutes in
keeping with the RWS curve.
This was followed by a cooling
down phase.The high fire intensity and temperature corresponded to a single simulated
lorry, whose load amounting to
roughly 10 t comprised approx.
80 % wooden and 20 % plastic
pallets. Three further major fire
tests (158 MW, 125 MW for cupboards and sofas as well as 70
MW) followed with the same
protective lining for the tunnel
(Fig. 7). It must be said though
that the fire intensities for these
dimensions in the case of individual vehicles are somewhat
opposed to the estimates contained in the current RABT (edition 2003) (please see Section
2.1).
The reference values from
past tunnel fires “Mont Blanc”
(approx. 53 hours’ fire duration),
“Tauern” and “Gotthard” furthermore reveal considerably
longer fire durations when a
number of vehicles are involved
than contained in the ZTV-ING,
Part 5 or attained during the UPTUN programme.
8 Summary
6 Erster großer Brandversuch im Runehamar-Tunnel, Norwegen
6 First major fire test in the Runehamar Tunnel, Norway
The UPTUN investigations
show that a solitary lorry on fire
with a simulated everyday load
Tunnel 7/2004
brennender LKW, mit einer simulierten alltäglichen Beladung (also kein Tanklastwagen), hohe Brandintensitäten
von 203 MW mit Temperaturen bis 1365 °C erreicht. Deshalb sollten die in Deutschland
gültigen Richtlinien für Tunnelbauwerke diskutiert und
den aktuellen Erkenntnissen
angepasst werden.
Auf Grund der im UPTUNProgramm für ein einzelnes
Fahrzeug erzielten Maximaltemperaturen, sollten die Bemessungskurven der ZTV-ING
und EBA-Richtlinie in Deutschland, wie bei der RWS-Kurve,
daher 1350 °C Höchsttemperatur aufweisen.
Bei den Tunnelbränden der
jüngeren Zeit waren zudem
auch immer mehrere Fahrzeuge durch Übergreifen des
Brandes involviert. Dies würde
sich in verlängerten Branddauern von 90 Minuten in den
Kurven nach ZTV-ING und
EBA-Richtlinie widerspiegeln.
Innerhalb der Branddauern
verbrauchen sich naturgemäß
die involvierten brennbaren
Stoffe und es folgt eine unterschiedlich lange Abkühlphase.
Die in den deutschen Bemessungskurven angenommenen
110 Minuten decken hier ein
ausreichend großes Spektrum
möglicher Abkühlphasen ab.
Die gewählten Brandschutzbekleidungen müssen den aufgeführten Anforderungen natürlich standhalten und sind real
mit Brandversuchen nachzuweisen, nicht rechnerisch.
Gegenüber den technischen
Schutzmaßnahmen oder einer
Sanierung des Bauwerkes nach
Brandbeanspruchung sind Brandschutzbekleidungen mit ca.
3 ‰ der Gesamtbaukosten
vergleichsweise günstig. Daher sollten sie in das von der
RABT geforderte Gesamtsicherheitskonzept für Tunnelbauwerke integriert werden.
Erhöhte Betonüberdeckungen und/oder Zusatzbeweh-
33
Vorschriften und Maßnahmen
rungen, wie aktuell in der ZTVING Teil 5 beschrieben, sind
nach diesem Beitrag nicht ausreichend.
Literatur
[1] RABT – Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln
Ausgabe 2003, herausgegeben durch
die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V., Köln.
[2] ZTV-ING, Teil 5 „Tunnelbau“, Abschnitt 1 (Geschlossene Bauweise)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Ausgabe 1/2003, herausgegeben durch die Bundesanstalt
für Straßenwesen (bast) beim Verkehrsblatt-Verlag.
[3] ZTV-ING, Teil 5 „Tunnelbau“, Abschnitt 2 (Offene Bauweise)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Ausgabe 1/2003, herausgegeben durch die Bundesanstalt
für Straßenwesen (bast) beim Verkehrsblatt-Verlag.
[4] ZTV-ING, Teil 5 „Tunnelbau“, Abschnitt 3 (Maschinelle Vortriebsverfahren)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, mit Stand 1/2003 noch
in Bearbeitung, Herausgeber Bundesanstalt für Straßenwesen (bast) beim
Verkehrsblatt-Verlag.
[5] ZTV-ING, Teil 5 „Tunnelbau“, Abschnitt 4 (Ausstattung)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Ausgabe 1/2003, herausgegeben durch die Bundesanstalt
für Straßenwesen (bast) beim Verkehrsblatt-Verlag, verweist auf RABT.
[6] ZTV-ING, Teil 5 „Tunnelbau“, Abschnitt 4 (Betriebstechnische Ausstattung von Straßentunneln)
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Ingenieurbauwerke
(StrTun-BTA), Ausgabe 2002, herausgegeben durch Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V., Köln.
[7] ZTV-K – Kunstbauten
Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Kunstbauten, Ausgabe
1996, herausgegeben durch das Bundesministerium für Verkehr beim Verkehrsblatt-Verlag.
[8] EBA-Richtlinie
Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes an den Bau und Betrieb von Eisenbahntunneln, Ausgabe
1.1997, herausgegeben durch das Eisenbahn-Bundesamt, Bonn.
[9] Richtlinienreihe 853 der DB Netz
AG
„Eisenbahntunnel planen, bauen und
in Stand halten“, Stand 1.8.2003,
herausgegeben durch DB Netz AG,
Frankfurt
[10] UPTUN-Programm, veranlasst
und gefördert durch die Europäische
Union (EU)
UPgrading methods for fire safety in
existing TUNnels
Project description and planning of
large-scale tests in Runehamar-Tunnel, Norway, August 2003
by Haukur Ingason, SP Swedish National Testing and Research Institute
and Anders Lönnermark, SP, veröffentlicht auf der Homepage von SP
unter www.sp.se.
[11] Vortrag „UPTUN-project“
von Jan Brekelmans/Mirjam Nelisse,
TNO Building and Construction Research, Centre for Fire Research,
Delft, The Netherlands, während des
„International Symposium on Catastrophic Tunnel Fires (CTF)“, 20.–21.
November 2003 in Boras, Schweden.
[12] Tagungsband
„Proceedings of the International
Symposium on Catastrophic Tunnel
Fires“,
Ausgabe 5/2004, herausgegeben
durch SP – Swedish National Testing
and Research Institute, Boras, Schweden.
[13] Videofilm
„Runehamar-tunnel test demo“, Ausgabe 11/2003, herausgegeben auf CD
zum „International Symposium on Catastrophic Tunnel Fires (CTF)“, 20.–
21. November 2003 in Boras, Schweden durch SP – Swedish National
Testing and Research Institute, Boras,
Schweden.
[14] Tunnel 3/2004
Seite 52, „Neue Brandversuche mit
Perlit“, erschienen im Bauverlag Gütersloh.
[15] Tunnl 5/2004
Seite 34, „Overview of the LargeScale Fire-Tests in the RunehamarTunnel“, erschienen im Bauverlag Gütersloh.
[16] Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-30.3-6
Erzeugnisse, Verbindungsmittel und
Bauteile aus nicht rostenden Stählen,
Ausgabe 5.12.2003, herausgegeben
als Sonderdruck 862 von der Informationsstelle Edelstahl Rostfrei, Düsseldorf.
[17] Beton-Brandschutzhandbuch,
2. Auflage
K. Kordina/C. Meyer-Ottens unter Mitarbeit von E. Richter, erschienen
1999 im VBT – Verlag Bau + Technik.
[18] Eureka-Projekt EU 499: Firetun
Fires in Transport Tunnels, Report on
Full-Scale Tests, veröffentlicht im November 1995, herausgegeben durch
die Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V. bei der Verlag- und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf.
(in other words, no tanker), attains high fire intensities of
203 MW with temperatures of
up to 1,365 °C. As a consequence, the valid guidelines for
tunnels in Germany should be
discussed and adapted to conform to the latest recognitions.
On the basis of the maximum temperatures arrived at
for a single vehicle during the
UPTUN programme, the dimensioning curves for the ZTV-ING
and EBA Guideline in Germany
should possess a highest temperature of 1,350 °C – just like
the RWS curve.
In addition, several vehicles
were always involved during recent tunnel fires as the conflagration spread.This would be
reflected in the ZTV-ING and
EBA Guideline curves through
extended fire durations of
90 minutes.
It goes without saying that
the combustible materials involved are consumed within
the fire durations and a varyingly long cooling down phase
then follows. The 110 minutes
found in the German dimensioning curves cover a sufficiently large spectrum of possible cooling down phases. The
selected fire protection linings
must of course,comply with the
cited demands and have to be
verified on the basis of fire tests
and not merely analytically.
Fire protection linings,which
account for roughly 3 ‰ o of
the total construction costs, are
a comparative bargain when
compared with technical protective measures or redeveloping the structure itself after being subjected to fire. As a result,
they should be integrated in the
overall safety concept for tunnels called for by the RABT.
Greater concrete coverings
and/or additional reinforcements as currently described in
the ZTV-ING, Part 5 do not appear to be sufficient.
Bibliography: see German original