View
3
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
13-10-2013
1
Een aantrekkelijk alternatief voor lange (stads)tunnelsir. P. Jovanovic, ir. M. Holthuis
Tunnelveiligheid in Nederland, Amsterdam, 13-09-2012
Onderwerpen
Overzicht
• Conclusie• Een alternatief voor de lange (stads) tunnel• Hoe en onder welke voorwaarden• Toetsing gelijkwaardigheid
• Gatgrootte en configuratie• Meteocondities, windmodel• Brandscenario ‘s• Toetscriteria
• CFD modellering•Uitkomst maatgevende simulatie 100 MW brand
13-10-2013
2
Een serie korte tunnels (een tunnelsysteem of een t l t d lt lijk d d k) i ili
Conclusie
tunnel met gedeeltelijk geopend dak) is een veilig en goedkoper alternatief voor een lange (stads)tunnel.
• Risico’s kunnen afdoende worden beheerst door natuurlijke ventilatie en afgewogen voorzieningen;
Dit k d t d idd l CFD• Dit kan worden aangetoond middels CFD-berekeningen.
Lange (stad)tunnelsHoe gaan we er mee om?
Vanuit de WARVW:Categorisering voorzieningenniveaus op basis van tunnellengte.
• >500 m : compleet pakket aan voorzieningen en TTI oplossingen.• 250-500 m : bepaalde voorzieningen optioneel. Onderbouwen middels risicoanalyse.• < 250 m : Geen specifieke eisen vanuit tunnelwet. Voldoen aan bouwbesluit.
Kiezen voor een rationele aanpak niet om sec te streven naar hetKiezen voor een rationele aanpak, niet om sec te streven naar het ontkomen aan wettelijke eisen, maar te zoeken naar een veilige alternatieve oplossing.
13-10-2013
3
Een alternatief voor de lange tunnelLange tunnel of serie kortere tunnels?
Overdekte delen (veel) korter dan 250 m met daartussen openingen in het dak van ca. 25 m lang. Geen mechanische ventilatie.
Openingen in dak onderbreken de besloten ruimte:• Afvoer van rook ;• Afvoer van warmte.Er wordt voldaan aan voorwaardes:• Het kan in de omgeving worden ingepast (fysiek, milieu);• Elk kort tunneldeel is aantoonbaar veilig genoeg;• De mate van onderlinge beïnvloeding is zeer gering.
Hoe en onder welke voorwaarden?Voorbeeldconfiguratie
Voorbeeldconfiguraties en locatie openingen
Totaal ~600 mKeuze voor tussenstukken van 135 m gevolg optimalisatietraject.Keuze voor gat grootte iteratief met in achtneming luchtkwaliteit
13-10-2013
4
Hoe en onder welke voorwaarden?Is er voldoende compartimentering?
Kernvraag: In welke mate heeft een incident in 1 deel impact op de rest? Is er sprake van onafhankelijk korte tunnels?
Blijft t tifi ti k ld d i t kt itt di ?• Blijft stratificatie van rook voldoende in takt voor uittreding?• Is er sprake van indringing van rook naar andere delen?• Is er sprake van indringing van warmte naar andere delen?
Aantonen middels CFD modellering: • De mate van afvoer van rook en warmte om veilig verblijf in de overige ruimtes te faciliteren
Hoe en onder welke voorwaarden?Achterliggende vragen: Vluchten en omgeving?
Is de veiligheid in de verdiepte ligging op het zelfde niveau als bij een enkele korte tunnel uitmondend op maaiveld?
I ld d lijkh id t t l ht h t l t• Is er voldoende mogelijkheid tot vluchten na het verlaten van de incident-tunnel. -> Aandacht voor vluchtwegen i.h.k.v. compartimentering
Brengen de dakopeningen aanvullende aandachtspunten?: • Blijft de luchtkwaliteit nabij openingen voldoende gewaarborgd bij normaal bedrijf?• Geluid?• Geluid?• Licht beleving
13-10-2013
5
Toetsing gelijkwaardigheidMeteocondities, windinvloed
Oriëntatie tunnelbuis;Windroos KNMI;Significante windrichting.
v(z) = luchtsnelheid als functie van hoogte zvm = luchtsnelheid meteo op 10m hoogte
bebouwings karakteristiek:Voorbeeld laagbouwK = 0,35 , a = 0,25
vm luchtsnelheid meteo op 10m hoogte
K, a = terreincoëfficienten
~95% dekking: In slechts 5% van de gevallen zal er een minder gunstige wind zijn dan degene
Toetsing gelijkwaardigheidModellering meteocondities, windinvloed
gunstige wind zijn dan degene die ten grondslag ligt aan de simulatie.
Maatgevende windsnelheid voor simulatie wordt bepaald.
Hoogteverdeling wind wordt bepaald.
vm = luchtsnelheid meteoconditie op 10m hoogte
13-10-2013
6
Toetsing gelijkwaardigheidBrandmodel
Voorbeeld brandlast
100 MW ll l b d b100 MW cellulosebrand o.b.v. Runehamar brandproeven.
Verbrandingswarmte=16910 KJ/kg,Rookproductie=0.01 g/g,Rookpotentieel 230 m2/kg (e log) (=Rook mass optical density 100 m2/kg (10 log))
Toetsing gelijkwaardigheidToetscriteria
Primair: Rookhinder.d Zi h l i k• meetwaarde: Zichtlengte in zwarte rook naar gewone voorwerpen.
• gangbaar criterium: >10m op hoofdhoogte ( 2 m)
Secundair: Temperatuur.• gangbaar criterium: <50 °C op hoofdhoogte ( 2 m)
Secundair: Straling.• gangbaar criterium: <2 kW op hoofdhoogte ( 2 m)
Optioneel: CO/toxiciteit, indirect gekoppeld aan zichtlengte
13-10-2013
7
CFD ModelleringAchterliggend
Uitgangspunten en doelstellingen:
• CFD modellering met erkend gevalideerd pakket (FDS);• 100 Mw brand;• Massastromen lucht, energiestroom en rook door toe-en
afvoeren en openingen beschrijven in de tijd; • Keuze brandlocatie:
• De rook zal een lange weg afleggen en veel afkoelen; • De rook zal zeer beperkt uittreden stroomopwaarts van de
i d i hiwindriching.
Resultaten
ResultatenM t d i l ti t 1 i b d• Maatgevende simulatie met 1 progressieve brand;
•Meetvlakken vertikaal en op 2 m hoogte voor:•Zichtlengte naar gewone voorwerpen•Temperatuur
13-10-2013
8
Basissimulatie zichtlengte vertikale doorsnedeResultaten
Basissimulatie zichtlengte vertikale doorsnedeResultaten
13-10-2013
9
Basissimulatie zichtlengte horizontale doorsnede 2 mResultaten
Basissimulatie zichtlengte horizontale doorsnede 2 mResultaten
13-10-2013
10
Basissimulatie temperatuur horizontale doorsnede 2 mResultaten
Massabalans verhouding rookverplaatsingResultaten
wind
13-10-2013
11
Koude rook zichtlengte vertikale doorsnedeResultaten
Worst case benadering
• De kans van optreden van de ontwerpbrand is zeer laag• Ordegrootte: RWS A2 tunnel: kans op 100MW brand 0.04 per jaar
(Bron Steunpunt TV)
Aandachtspunten
(Bron Steunpunt TV)• Voor stadtunnels n.t.b. kans in deze ordegrootte
• De kans van optreden van een wind die minstens zo ongunstig is als de gebruikte is 5%.
• Bij lage luchtsnelheid (weinig wind) is de situatie altijd gunstiger.• De combinatiekans is daarmee ordegrootte 0.002 / jaar, (eens in
de 500 jaar)• Bij vaker optredende kleinere brandvermogens (autobrand
5MW) ij k d l i d hi h t t5MW) zijn ook de gevolgen geringer dan hier geschetst• De gemodelleerde rookintensiteit is generiek. Er wordt geen
rekening gehouden met een relatief goede luchttoevoer.
13-10-2013
12
Conclusie
Natuurlijke ventilatie door middel van openingen in het dak biedt voldoende mogelijkheid om de veiligheid te borgen .
Technische onderbouwing vanuit CFD resultaten
• De indringing van rook, warmte en straling in de aanliggende korte tunneldelen is zeer beperkt.
• Er is korte tijd sprake van hinder, maar er is geen sprake van levensgevaar in aanliggende korte tunnels.
• Een kort tunneldeel kan als op zichzelf staand object worden beschouwd.
• Rook blijft in het door calamiteit getroffen overkapte deel tot uittreding voldoende heet om stratificatie in stand te houden.
• Bij voldoende aandacht voor vluchtroutes is veilig vluchten gewaarborgd.
Conclusie
Een serie korte tunnels (een tunnelsysteem of een tunnel met gedeeltelijk geopend dak) is een veilig en goedkoper alternatief voor een lange (stads)tunnel.
• Risico’s kunnen afdoende worden beheerst door natuurlijke ventilatie en afgewogen voorzieningen;
• Dit kan worden aangetoond middels CFD-berekeningen.
13-10-2013
13
Vragen
Recommended