....................................................................." ·································..·1

I

Mmisterie- van en Waterstaat

Directoraat -Generaal Rijkswaterstaat

Bouwdienst Rtjkswaterstaat

Een literatuurstudie naar brandproeven en echte

Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat -Generaal Rijkswaterstaat

Bouwdienst Rijkswaterstaat

TunnelbrandenEen literatuurstudie naar brandproeven en echte

branden in tunnels.

documentnummer:Datum:Opsteller:Opdrachtgever:

december 2000R. GajadharJ.W. Huijben

Inhoudsopgave

1 Inleiding1.1 Aanleiding voor het literatuuronderzoek1.2 Afbakening van het literatuuronderzoek

333

2 Overzicht van brandproeven 4

3 Brandproeven met benzine als brandstof3.1 De Ofenegg brandproeven3.2 De Zwenberg brandproeven

556

4 EUREKA-EU499 Firetun project4.1 Samenvattende resultaten4.2 Kanttekeningen4.3 Brandproevenmet weg- en railvoertuigen4.4 Brandproef met zwaarbeladen vrachtauto op trein4.5 Warmtevermogens

88991011

5 Brandproef met zwaarbeladen vrachtauto op schaal 13

6 Brandproeven in Japan 14

7 Tankauto 15

8 Memorial Tunnel Fire Ventilation Test Program 16

9 Echtebranden intunneis9.1 Spoorwegtunnels9.2 Autowegtunnels

171717

10 Resultaten van het literatuuronderzoek10.1 Brandkarakteristieken10.2 Rookgedrag10.2.1 Rookgedrag bij brandende vloeistoffen10.2.2 Rookgedrag bij brandende voertuigen10.2.3 Rookgedrag bij functionerende sprinklerinstallatie

181819191919

11 Literatuur 20

2

1 Inleiding1.1 Aanleidinl voor het literatuuronderzoek

Aan het ondertl,.lnnelenof overkappen van wegen kleven veiligheidsrisico's, Met name de gevolgen van brandenen .ongevallen~gevaariijke stoffen. zijn.in tunnels ernstiger dan. op de open weg. In het kader vafldeintegraleveiligheidsfilosofievoor tunnels en overkapte wegen dienen een aantal vragen te worden beantwoord.tn 1999 iseenll\1~rkgroep Veiligheidsrichtlijnen (\IR) gestart die eenimegraieveiligheidsfifoSOfiezaJOJlstellen dieantwoordgeeft9P bovenstaandeprobleemsteUingen. Uit het overleg in dezewerkgro~pzijn vraagpuntengebleken. Ditl~igde tot een aantal onderzoeksvoorstellen die ondergebracht zijn in de projecten ."3614veiligheidstilgsó""en"36150ntwerpfllosófle" .In 2000mOett~behoeve. vanhetprojectveiligheidsfilosofleeennadere besthrijVingvanhetfeno01een•.brand" word~~egeven.Belangrijkeonderwerpenhierin zijnbrandgrootte,ontwikkelingstijd,hoeveelheidrook, rookgedr~enstratificatie,optredende temperaturen en invloed van ventilatie. OpbasisbiervanisvoorgesteldOfl1~t!!beginnen meteenliterafuuronderzoeknaar· soortenbranden,zowetwerkelijkebrandeninpraktîjkalsbrar@proeven;

1.2 .Afbak.mijl".n net literatuuronderzoek

Ten.behoeve van het ontwerp van de ventilatie-installatie van een tunnel. zijn andere brandkaral<teristiekennodigdanV<>0r~~tpntwerpvandettJnnelstructlJur.H~tontwerpvanhetventilatiesysteemisgebaseerd. op desnelheîd·.va~.·1N~teafgifte ••(JNarrntever01oge~)·••.of de •.snelheid·.v<tnrookVOf01ing.aisfunctie.vall••de·tîjd•.·••Deafhankelijkh~i1:I.Véln••de.tîjd••isbijzonder. betangrljk·om ·de .condities.te.·bepalen.·aan••het.llegin ••van.·de·.brand·inverband metev;~~atîemogeliJkheden.Tevensishetgedrag van de rO()kenhetllVelofl1i~t ()ptrederlvanstratificatie oq~Yélnbelang voor de evacuatiemogelijkheden ..Het ontwemvan detunnelstruAfurenisgebaseerdop de ternpe~t~~r van.de.warme lucht a1sfunctîe van ~e tijdinverbandrnetde vuurweerstand;De brandkar~J(W~$tiel<enwaarnaarin het literatuuronderzoek gezocht dientte worden zijn dan:• vrijl<ómer'!dWaxinlevérmogtm• ontwikkeling$tijden• optredefl~et,mperaturen• rool<\lormlr'!g• rookged~'l'!stratfficatie

Eenverdéreafbjkenillg va.nhet f~ratuuronderzoek isdat hétbepetkfblijft tof de literatuur over werkelijkebranden enbtaijdproevendie aanwez.igisbijde601.lwdienst.

OpdrachtDe opdracht wordt danalsvolgtgeformuleerd:rnaakeenovef'Zicht, op basis van· de bij de Bouwdienstaanwezige ·literafuur van dein deafbakeninggenoemdebrandka.rakteristieken· bij werkelijke branden enbrandproeven in tunnels.

3

2 Overzicht van brandproeven

Eenchronologisch overzicht van de belangrijkste brandproevenprogramma's wordt gegeven door het PIARCCommitee on Road TunnelsfB]:• OffeneggTunnel(Zwitserland, 1965)

Deze te5tenwerden uitgevoerd om de ventilatiecapaciteit te bestuderen bij brand. De tunnel was eenspoorwegtunnel meteen dood eind op 190 m van de ingang. Erwerden 11 brandproeven gedaan metbenzinepoelen van 6.6 tot 95 m2 •

• lwenberst"'nel (Oostenrijk, ·1975)Bij deze proeven werden longitudinale en semi-transversale ventilatiesystemen getest. Er werden in totaal 29brandproevengedaan met benzinepoelen .met een oppervlakte van 6.8 en 13.6 m2 • De uitgevoerdemetingenbwoffen:temperatuur, gasconcentratie , zichtbaarheid en verbrandingsgraad.

• PWRJ el(perJmentenOapan, 1980)BijditJapansetestprogrammawerden de metingen gebruikt om de capaciteit van noodvoorzieningen tebeoordelen. Er werd gebruik gemaakt van een 700 rn lange galerij gebouwd door de Pubëc Works ResearchInstitute (PWRl) en een 3300 mlange wegtunnel. Er werden 16 experimenten in de gallerij uitgevoerd en 8in de tunnel. De vuurbronnen waren brandstofpoelen (12 proeven), auto's (6 proeven) en autobussen (6proeven).

• Repparfj()~tlTunnel (Noorwegen,1990-1992)Dezeexpeomenten werden uitgevoerd in een verlaten mijntunnel met een lengte van 2.3 .krn (ruwewandQPpe,ylakendwarsdoorsnede variërend van 30 tot 40m2). Erwerd door 9 Europeselandensamengev.terkî. Deze experimenten vormden de basis voor de EUREKA499 ••Fireîun" project. Erwerden intotaaI21t>ril.rl<lproevenuitgevoerdmetspoor- enmetrowagons, auto's, zwaarbeladen vrachtauto's engecalibreer<J~branden (heptaan enhout).

• Memoriafr""'flef(VS, ..1993-199!»Dezeexperlfnenten werden uitgevoerd ineen verlaten tunnel met een lengte van 850 m gelegen in WestVirginia. Het doel was het testen van ventiIatieconfiguraties. Erwerden 91.brandproeven uitgevoerd metdieselolie als brandstof. De warmteafgifte varieerde van 10 MW tot 100 MW.

Haack [1] geeft de relatie tussen verschillende testprogramma's in het volgend overzicht. Het EUREKA-project"Firetun" kan gezien worden als continuering van eerdere Europesetesten op volle schaal inde 60er en 70erjaren, die plaatsvonden in de Ofenegg Tunnel (Zwitserland) in 1965 en in de Zwenberg Tunnel (Oostenrijk) in1976. In beide gevallen werden. bra.ndproevengedaan met benzinepoelenom de beweging van de rook teonderzoeken inde lengterichting van de tunnel afhankelijk van de windsnelheid. Deze proeven gavenbelangrijke antwoorden op de vraag hoe het ventilatiesysteem te dimensioneren in tunnels.Eendirect vervolg op die proeven waren de proeven in de Memorial Tunnel, West Virginia, USA, van 1993 tot1995. In deze proeven werden de hoofdrnanieren van ventileren (longitudinaal, semi-transversaal entransversaal) gesimuleerd. Opnieuw. werden hierbij benzinepoelengebruikt,· in dit geval met een vuurbelastingtot 100 MW.Opgemerkt dient te worden dat in zijn overzicht de brandproeven in Japan buiten beschouwing blijven, terwijldaar wel brandproeven met voertuigen gedaan zijn.

4

3 Brandproeven met benzine als brandstof3.1 De Ofenegg brandproeven

In het begin van. de 60er jaren werden in Zwitserland veel wegtunnels ontworpen. Erwas echter geensystematische informatie over wat men kon verwachten in het geval van een ongeluk met een tankauto.Brandproevenm~t verschillende afmetingen voor brandende benzmepoels moesten informatie geven over hetgevaar voor~et~nnelgebruikers,reddingsrnogelijkhedenenheteffed: van.de branden op de tunnelconcstructieen deinstallati~s.Tevensmoest dé invloed van hettype ventilatieenvansprinklers onderzocht worden.Haerter {11}geéfteenglobale beschritvingvan deze proeven. Een gedetailleerde beschrijving van debrandproeveni$te vinden in [181.De gebruikte tunnel waseeJl. spoorwegtunilel, deOfenegg tunnel, die na afsluiting vaneen. doorsnede eentunnel van 190m lengte meteen dood eind werd. Debrandproeven waren ongeveer op 132 m van de ingangvan de tunnelgesifueerd. Erwerden 3 series brandproeven gedaan met vliegtuigbenzine als brandstof: een seriemet 100 I ben;i~'Ie( 6:6m2 poeloppervlak), een serie met 500 I benzine (47.5 m2 poeloppervlak)en een seriemet 1000·1 benzine (95 m2 poefoppervlak) .

In tabel 3 .1 ~ enkele reslJltaten uit [18] . Hettoegepaste ventilatiesysteemwotdtaangegevenmet Lvoor hetlongitudinalevefltilatiesysteemen STvoorhetsemi-ttansversaieventilatiesysteem.AIs in de tabel "geen" staat,dan werd uitslu~end.gebruik gelllaaktvan deventilabedie langs natuutlijkewegtot stand kWam.Demaximalet~trIperaturenzjjn op verschillende hoogten gemeten: bij proef2aop 0.5 mhoogte, bit de proeven2en 11 op1.5rnhoogteenbijde overige proeven op5.5m ho<>gte.De hoogte van de tunnelvariëerde van 5.9tot. 6 m.Bijêllleproeven werden CO-co~centtatiesvanmeerdan3000 ppmgemeten .• Dus er was geenvolledigeverpl'aflding. Om een idee te gevenomtrentdeirrtensiteit van debrandenisin de tabel tevens degemiddelde v~rbrandlngssnelheid opgenomen .•Tervergelijking kan vermeld worden dat dezeverbrandingssnelbeidin deópen lucht 5 tot 6 J m'2mln'1 bedraagt. Om deze proeven te kunnen vergelijken·metrecentere proeven, is het warmtevermogen uitgerekend. Het warmtevermogen isuitgerekend op basis van eendichtheid van benzine van· 0.7 kg/m3 en een verbrandingswarmte van 43 MJ/kg. Een verbrendmgssneltieid van1 Im-2min-1benzinegeeftdan een warmtevermogenvanO.5MWper m2•

Tabel 3.1: Enkele resultaten van de Offenegg-brandproeven

Proefnr.

122a3567a791011

Benzine-volume

m100100100100500500

Ventila,tie Sprinklersysteem aan

Brandduur[min]

Verbrandings-snelheid

[Im-2min-1j5-6

3.75- 53.75 - 5

Warmte-verJ11()gen[MWl16-20

1612 - 16

2Y2 -33-43-4

5-66-73·4

42 5037- 4262·83

38-4336-38

BrandverloopHet brandverloopvertoontbijalle proeven, behalve de proeven.met ingeschakelde sprinklerinstallatie, ongeveerhet volgende patroon:1. Aanvangsfase: deze fase kenmerkt zich door een snelle temperatuurstijging: de maximale temperatuur wordt

na 1 tot 2 minuten bereikt. Bij500 en 1000 I is na korte tijd de brand het hevigst buiten de bak (i.v.rn. deaanvoer van zuurstof). Ertreedt met name bij de grote branden een windstoot naar buiten toe op bij hetingangsportaal over de gehele doorsnede (6 á 10 mis). Nadat de eerste rook bij het portaal naar bulten

5

treedt, ontstaat een situatie waarbij langs het plafond lucht naar buiten stroomt, terwijl langs de bodem luchtnaar binnen stroomt (behalve bij longitudinaleventillltie);

2. Middenfase;·de situatie met uitstroming boven en instroming onder blijft heel lang stabiel, de windsnelhedennemen langzaam af. Erontstaat bij de grote branden een evenwicht tussen. de aangevoerde zuurstof en debrandintensiteit.

3. Eindfase:. deze fase kenmerkt zich door een snelle temperatuurdaling.

RookQQtwikk~di"gMetnatuudij~f.!ensemi-trans"ersale ventilatie ontstond eetl goede gelaagdheid van de rooklaagbij de 100 Itesten, maar}jij(je 500 en 1Q()().I testE1I1bereikte de tooklaag de vloer binnen de eerste 30 tot SOm voorbij hetvuur. Voorbii4ezeatstand Wasdel'()okstratificatie nogwelt1anwezig. Metlol1gitudinaleventilatie ontstondslechts stratificatie bij de 100 I test, die echter door wervelingen.verstoord werd.De.gf.!middeld~"oortschrijdingssnelheid van de rook en de dikte van de rooklaagnamen toe met hogerevuuroela$tingel'l.·De rook il1de buurt van de vuurhaa.rdbereiktesnelhedel' tot 15 mis.

Temperaturen. ... ... .De maximaletemperatuur van de verschillende testen variêerde van zo'n ZOO"Ctotzo'n 13OO"C,zie tabel 3.1 .Nadat het vuur uit was duurde het 10 tot 30 minuten totdat de temperatuur in de warme luchtlaag tegen hetplafond gezakt Wastot (}nderde lOQ"C.Dehoogstel11gimaletemperatuur was bijde 500 ltestmet I<>ngitudinaleventilatie, De 1000 I.testen werdenalleen uitgev~rd·.voor •.semi,.transversale••ventila~··en .••zonder.verttilat~·.en··gaven·••lagere ..maxima.•Het typeventilatie.<geeg••'Jetltilatie,.·longitudinaie.en ·semi-transversale)••heeft.dus ••waarschijnlijk.een.•grQte-:invloed••op detemperaturerhl)eoorzaken va.ndeze inVloedkunnen gezocht worden inde mate van luchttoevoer en de matewaarin·.turbule@ie·ontstaat·.Een.grotere ••lucntiQevoerleiàt.toteen·betere ••verbrandiMg••zodat.detemperaturenhogerworden,~engr()terema.tevanturbulentie leidttoteenbetereensnellere mengingvandeekoudereendewarmere gassen in de tunnel. waardoorde temperaturenjager worden.Voorlongiludinale ventilatie kan dusgelden dal degezameUjkeinvloed van deze twee facroren zodanig is dat de maximale temperatuur hoger isdanbijde overige tWee ventilatiesystemen.

Alletesten gaven de sterke koelende wetkingvande wanden te zien en waarschijnlijk koeling door menging vanwarme rook met de koudere luchtlaag daaronder. De temperaturen in de koude luchtstroom beneden derooklaag bleven onder de 50 "C, behalve in het gebied dichtbij de brand, waar sterke menging optrad met rook.

BljeffectensprinlderinstäUatieNa.het inSCllakelenvan de installatie werd de gehele tunnelsreedsgevulddoor rook en hete waterdamp. Ditleiddet()t~nsterke rèdlJctievan het zicht indegehelétunnel en tofgeva.arvan verbranding in delen van detunnerdieandets als vll.lctrtmogelijkheidha.ddenkunnen dienen.Enkeleroil1utenna hefatzetten van de installa.tieontstondzowetbij de 500 I proef als bijde 1QOOIproef(pr~fmJrnmets7 en 11) éenontsteking van de aanwezige benzinedMl1Pillde tunnel, Dit leidde totwindsnelhedenvan meer dan 10 mIs en meer dan 20 mis bij respectievelijkde 500 I proef en de 1000 I proef.

3.2. De Zwenbergbrandproeven

In het begin van de zoel' jaren werden· belangrijkewegverbindingen gepland in Oostenrijk. Hiervoor moestenlarige wegtlJnnels gebouwd worden·met lengtes tussen Sen·13 km.·Omdat Oostenrijk geen ervaringhad· mettunnel}jranden, werd i:>eslotenol11brandproe\lente· doijn.[>ezebrandproeven vonden plaats ineen verlatentunnel van (je OPstenrijl<sespoorwegen, deZwenbèrg tunnel, met een lengte van 390 m.Een·gedetäilleerde beschrijvingvan •.dezebrandproevenwordt gegeven in [19]. Oe gegevensvc>or tahe13.2 zijnontleend aanditra.pport. In totaal werden er30brandproevengedaan:·25 proevenmet200I·benzine, drieproeven met 400 I benzine, een proef met 200 Idiesel en een proef meteen mengsel van brandbaar materiaal(2 m3 hout en 6 autobanden). Het oppervlak bij 200 I en 4001 brandstof was respectievelijk 6.8012 en 13.6 m2•

Omdat de dichtl1eiden verbrandingswarmte van benzine en diesel niet veel van elkaar verschillen,wordt bij deberekening va;Odewarmtevermogetls ••vantäbel3.2uitgegaan van de eigenSchappen vanbenzine,zieparagraaf3.1.

6

Tabel 3.2: EnkeJeresultaten van de lwenberg-brandpfoevert

Aantal Brandstof Volume Maximale Brandduur Verbrandings- Warmte-proeven [I] temperatuur [min] snelheid vermogen

... ... [0C] [I m-2""in-1] [MWl25 benzine 200 440 - 1320 5.7 - 11.3 2.6 - 5.2 9 - 1B3 benzine 400 1070·-1320 8.3~10.3 2.9 -305 20-241 diesel .. 200 ···723 13 2.3 81 21Tl'hout en -- -- 180 --

6äUtobanden

Pucher [10] geefteengiobalebeschrijvingvandeze brandproeven '.Hij komt tot drie belangrijke bevindingen:• de tem~ratuur van de rookgassen tegen het plafond was in sommige gevallen hoger dan 1200 "C. Samen

met lage longitudinale ventilatiesnelhedenoni$t0ndhierdoor een aanzienlijke thermische gelaagdheid(warme gas~boven, •koude frisse lucht beneden) ,dieconsfant bleef gedurende een lange tijdsperiode.Hogere ventilatiesnelhedenvernietigden de~]laagdheid. . . . .

• gedurendee~n tunnelbrand met transversaleventilatie moetendeafvoerventilatoren in het brand gebiedmaximaal aangezet worden, terwijl de aanvoerventilatoren op 20% tot30% .gTzet moeten worden, om tevoorl<omendat de tunnel. geheel onder de •rooI<.komt te staan; Vanvvegehet feit dat de frisse lucht innamesterk gereduceerd moet worden gedurende een brand, maakt het niet uit waar de lucht wordt ingeblazen(boven ofbeneden).

• gedurended~2001 benzine branden washelbijna altijd mogelijk om de verbrandingsgassen te verwijderenovereen lengte van bijna 260 m met de transversale ventilatie-afvoer op zijn maximum en een geringeaanvoer van frisse lucht.

7

4 EUREKA-EU 499 firetun project4.1 Samenvattende resultaten

Tabel 4.1 , die ontleend is aan [20}, geeft een overzicht van de proeven die uitgevoerd zijn in het kader van hetEUREKA~EU499 Firetun project. In de tabel zijn tevens de schattingen voor de vuurbelastingen en deluchtsnelheden in de tunnel, waarmee de proeven zijn uitgevoerd, gegeven. Een positief getal voor deluchtsnelheid betekent dat de luchtstroom van de tunnelingang naar binnen gericht is.

Tabel 4.1: Overzicht van uitgevoerde proeven in het EUREKA~EU499 Firetun project.

Aantal Object Vuurbelasting Luchtsnelheidproeven [MJ) [mIs]

1 zwaarbeladen vrachtauto - 87400 6~8/3~4met huisraad

1 schoolbus - 48000 -0.31 personenauto (plastic) - 7000 0.51 Personenauto (staal) - 6000 0.3t treinstel - 77000 0.5

(staal, IC~standaard)1 treinstel - 63000 0.5

(staal, ICE~standaard)1 twee gekoppelde treinstellen - 57000 6-8/3-4

(aluminium en staal)1 metro - 33000 0.3

(staal)1 metro - 41000 0.5

(aluminium)5 hout nr. 1-2 - 27500 0.3

3~5 - 17900 0.412.5/4.51 simulatie van vrachtwagen - 65000 0.7

door gemengd materiaal(autobanden, plastic, hout)

3 heptaan -- 0.6~1.0/1.0-2.5/1.5-2.5

2 Duitse treinstellen -- 0.3(staal, glasvezel, plastic)

••••I

IHaack [1} en [2} geeft een samenvatting van de resultaten van het EUREKA-project en tabel 4.2. Tevens doethij op grond van de gevonden resultaten wat aanbevelingen omtrent het te kiezen scenario voor het ontwerpvan tunnels. UitE3] gecombineerd met [5} blijkt dat de temperaturen vermeid in tabel 4.2 gemeten zijn op 2 mhoogte in de nabijheid van de brandhaard.De belangrijkste bevindingen zijn hetvolgende. De temperaturen bereiktentijdens de meeste branden in de treinstellenen bussen maximale waarden van 800 tot900°C. In één geval was er sprake van1000 °C. De temperatuur tijdens de testmet de zwaarbeladen vrachtauto methuisraad werd zelfs hoger dan 1300 0C.Over de lengte van de tunnel neemt detemperatuur snel af. Voor ontsnapping isde situatie stroomafwaarts slechter danstroomopwaarts.

Tabel 4.2: Belangrijkste resultaten van het EUREKA-EU 499project.

Type voertuig Maximale Maximaletemperatuur warmte-afgifte(0C] (MWJ

personenauto 400-500 3-5Bus/vrachtauto 700-800 15-20zwaarbeladen 1000-1200 50-100vrachtautomet huisraadtreinstellen 800-900 15-20

8

Alle branden hadden een snelle ontwikkeling gedurende de eerste 10 tot 15 minuten. Gezien vanuit deontwikkeling in de tijd ende warmte~afgifte, is de.hydrocarboncerve van RABTrealisti.scherdan destandaardcurveVan D!N4102. Als consequentie van: de test met de zwaarbeladen vrachtauto moet er nagedachtworden of deRWS~curve met een maximale temperatuur van 1350 °C nietreaHstischerisdan de RABT~curvemet een maximClletemperatuur van 1200 0c. Haack drukt zich hier voorzichtig uit, omdat er watkanttekeningerltemaken zijn bij deze proeven.

4.2 Kanttekeningen

De PIARC [13]geeft wat kanttekeningen bij deze proeven.Vergeleken met brand proeven uitgevderd met benzine, diesel en heptaan, moet aan twee factoren aandachtgegeven worden. die een grote invloed hebben op de rookontwikkeling en spreiding daarvan bij brandenwaarbij wegvoel't;uigenzijnbetfokken:1. het materiaaivan devoertuigellwasbrandvertragend en nauwelijks volledig te verbranden, waardoor het

vrijkomen Vat'I de warmte en rook vermind~fd werd;2. de natuurlij~ebegintemF>eraturenvandetunnelwandenwaren relatief laag ende tunnelwanden waren ruw

uitgehakt ell~rggrdf,zodatdevrijgekomen warmte snel in de. rotsen werd afgevoerd .Aan de andere kantduurden deze branden veellarlger dan debrarlden met brandbare vloeistoffen.

Haack en Meyel'oltmans[1!ilvoegen de volgendekanttekening~ntoe.De testconditie.sbest0ndeno.a;uitlage luchtsnelheden gedurende de meeste testen en een dwarsdoorsnede vande tunnel diekl~jn~is dan gebruikelijk voor wegtunnels, waardoor de intensiteit van de warmtestralingafkomstig vandewandengroter is (de intensiteit is omgekeerd evenreijig met het kwadraat van de afstand totde. bron) danvÖ()roormaie wegtunnels,De. HGV -test werd~aarentegenuitgevoerd met eenlongitudinClle luchtsnelheid van 7 mis voor de brandgedurende de~rstet5 minuten. waardoor rondom het voertuig een luchtsnelheid ontstond van 10 mis. Dit issignificant hogerdan watnormaal in wegtunnels voorkomfeIl verporzaakttevens een veel intensere

verbranding. . . . •.•..........•. ...De EUREKA-t~geven daarom belangrijkeaan\iVijzinge.nvoor de condities gedurende een tunnelbrand. maarzij leveren op zichzelf nauwelijks nieuweontwerpwaardenc:>p. .

4.3 Brandproevenmet weg- en railvoertuigen

In het volgende worden wat nadere resultaten gegeven van het Eureka-project.Richter [3] geeft resultaten voor brandproeven met metro's, treinstellen en wegvoertuigen met betrekking tottemperaturen en tijdsduren. De temperaturen zijn gemeten op 2 m in de nabijheid van de brandhaard, zie Blume[5].Steinert [41geeftvoor die voertuigen een berekening van de bijbehorende .vrijgekomen maximale •vermogenen rookproduktie. De gegevensdieintabel4.3 staan zijn gebaseerd op hun resultaten.

Tabel 4.3:

Ma.xil11~etemp.rCl

Tij~sduurvo<>rm~.temp

{min]

Vrijgekomenmax.vl!:nnogen{AAW]

rookproduktiefactor(kgIkgl

wegvoertuig

personenwagen( lastic)

bus500 6 0.08 -

0.0950.05

<25

800 34

zwaarbeladenvrachtauto

'1000 (anderennoemen± ··1200)

1000([51geeft een

waarde van'!1 (0)<1000

<20metro(aluminium)

(240-100 12.5 ·43 0:03·

0.055

9

De invloed van het materiaal komt als volgt tot uiting:• maximale temperaturen liggen bij staal zo'n 200 tot 300 °C lager dan bij plastic en aluminium;• het aluminlum treinstel had reeds na 40 min. zijn maximale temperatuur bereikt, terwijl het bij het stalen

treinstel maximaal 100 minuten duurde.

In figuur 4.1 wordt de brandontwikkeling voor de wegvoertuigen gegeven, waarbij tevens enkele normcurvenzijn opgenomen.

Fig.4.1: De ontwikkeling van de temperatuur alsfunctie van de tiid voor de wegvoertuigen.

51400e....;1200

110000.i 800•••••

o

••••••. 1'IeaVf108ld.W(lk__ rcutngbul

-~.::"--,.-:,:~.,P"":.(pIasIic .bOdV)

--o-PrMdecarc•••• bodr)

600

400

200

.•.•.•....

..'.........

o 50 100 t60 200fire duration [min]

Blume[5] laat tien wanneer kritieke waarden voor de mens overschreden worden. Als representatie van hettestprogramma worden drie voertuigen uit het testprogramma gekoten: de schoolbus, een metro (aluminium)en een treinstel (staal en IC-standaard inrichting).in zijn verhaal komt het rookgedrag duidelijk naar voren. De eerste 120 minuten vanaf het begin van de brandbedraagt de tunneUuchtsnelheid -0.3 mis (de luchtstroom is in de richting vànde tunnelingang). Er treedt welterugstroming op, maar niet voldoende omhetmeetpunt stroomopwaarts op een ·afstand van 300 m van debrandhaard te bereiken. Na 120 minutentrèedlhet ventilatiesysteem in werking en de tunnellucht5nelheidbedraagt dan ongeveer 4rnls. Dit is een voldoende grote tunnelluchtsnelheid om terugstroming te voorkomen.Op een afstand van 300mstroomafwaarts (nu stroomafwaarts, omdat de richting van de luchtstroomveranderd is) treedt de eerste 15 min. na de inschakeling van het ventilatiesysteem rookstratificatie op. Daarna iser geen rooksfratifîcatie meer en de gehele dwarsdoorsnede iShomogeen met rook gevuld.

4.4 Brandproef met zwaarbela.den vra.chtauto op trein

in dezebrandproef werd geprobeerd om een bral"ld ineen zwaarbeladen.vraehtauto aan boord van eenEurotunnel HOV shuttle te simuleren. Deze proef was een onderdeel van het Eureka-project. De vrachtauto hadeen voäe tank met diesel als brandstof en twee ton moderne huisraad. De totale geschatte vuurbelasting was87.400MJ.De test simuleerde een rijdende trein (gesimuleerd door eenmaximale· luchtsnelheid geleverd door de aanvoerventilator) in de Euro-tunnel met truck trailers geplaatst op treinstellen. Eenbrand in een trailer doelde trein

10

stoppen en activeert het rookventilatiesysteem(gesimuleerd door de verminderde capaciteit van de tunnelventilator) .De bevindingen van deze proef staan in een samenvattend rapport, zie [6]. De maximale temperatuur was in decabine bijna 1200 oe en in de trailer meer dan 1100 0c. Het maximale warmtevermogen dat vrijkwam wasongeveer 130 MW (gebaseerd op co en CO2 meetgegevens). Na het uitzetten van de ventilatie (luchtsnelheid6 mis op 90 mstroomopwaarts van de brand) bevond de rook zich binnen 3 min. op een afstand van 90 mstroomopwaarts. Nadat de ventilatoren opnieuw aangezet waren (luchtsnelheid 3 mis op 90 m stroomopwaartsvan de brand), duurde het 2 tot 3 min. voordat de rook stroomopwaarts van de brand verdreven was. Er tradtoen geen backflow meer op. Observatoren konden het vuur naderen tot minder dan 20 m.

Serlie en Mathisen [7] hebben uitgerekend op basis van metingen dat het maximale warmtevermogen datvrijkwam 150 tot 240MW bedroeg. Het 150 MW warmtevermogen wordt gevonden door uit te gaan van dewarmteverliezen aan de wanden van de tunnel en de berekende convectieve warmtestroom. Het 240 MWwarmtevermogenjs gevonden door uit te gaan van een totale vuurbelasting van 80 GJ en de daarbij behorendegrafiek met watmteverrnogens (op basisvan O2 metingen) te bepalen.Verder ontwikkelde de brand zich de eerste 10 minuten heel langzaam, waarna de ontwikkeling explosiefplaatsvond: binnen twee minuten ontstond er een temperatuurstijging van 50 oe naar 650 oe op een afstandvan 34 m stroomafwaarts van de brand.

4.5 Warmtevermogens

lngason [8] heeft schattingen gemaakt voor het warmtevermogen (Heat ReleaseRate) bij brandproeven metverschillende voertuigen. De afgifte van het warmtevermogen is bepaald op twee manieren:1. op basisvantemperatuurmetingen en metingen van massastromen (convectieve fractie van het

warmteverrnogen);2. op basisvan metingen van de zuurstofconcentratie en metingen van massastromen (totale

warmtevermogen).

De gevonden resultaten laten zien dat de convecäeve fractie slechts 30 tot 40% van het totale warmte-vermogen bedraagt, terwijl er een convectieve fractie van 60 tot 70% verwacht werd. Dit verschil wordtveroorzaakt door warmteverliezen (convectie en straling) naar de koude wanden tussen de vuurbron en demeetstations. De resultaten worden weergegeven in tabel 4.6. De berekende vuurbelastingen zijn uitgerekenddoor integratie van de gemeten warmtevermogens.

Tabel 4.6: Vergeli;king van theoretische waarden voor de warmte-inhoud en degeïntegreerde HRR-waarde voor de gemeten obieden.

8randendobject

Maximalewarmte-vermogen[AAW]299.5

Tijdsduurtot max.[min]

Berekendevuurbelasting[MJ]

Theoretischevuurbelasting[MJ]

schoolbushout metventilatoren uithout metventilatoren aanDa5saRierstreinmetrogesimuleerdevrachtwa~en

810

2952914354

4800017026

27 18 33762 17026

1353517

25515

584903686169917

770004130064495

In tabel 4.6 is te zien dat de gelijkenis vrij goed is, behalve voor de schoolbus en de brandproef met hout metgebruik van het ventilatiesysteem. De onzekerheid in de berekende vuurbelasting is voor de schoolbus veelhoger dan voor de andere objecten. In het geval van de brandproef met hout met ventilatoren aan is de meestwaarschijnlijke verklaring dat het warmtevermogen overschat is. De oorzaak van deze overschatting is de

11

veronderstelling die gedaan is bij de bepalingen van de warmtevermogens, namelijk dat de zuurstofconcentratieconstant is onder het laagste meetpunt.

12

5 Brand proef met zwaarbeladenvrachtauto .opschaalGedurende hetlebruik van de Kanaaltunnel stelt de exploiteur, Eurotunnel, voor om zwaarbeladen voertuigen(HGV)opsp;ciaie "semi-open" treinstellen te vervoeren .:De trein wordt aangedreven door twee locomotievenen de bestuurders van de HGY zitterrin twee treinstellen die·elk direct aan eenlocorn0tief vastzitten.· Hetgebruikvan een semi-open ontwerp roept het probleem op van het gedrag vaneen brand in een HGVop eentreinstel en de condities in de tunnel die door het vuur veroorzaakt wordt.Om ervoor te:zqtgendatzo'n situatie veilig afgehandeld kan worden, zijn een seriebrandproevengedaan; Alsonderdeel val'l(jltprogrammals een bralldproef gedaan in eenongebruild:e tunnel nabij HammerfesfinNoorwegen. At'lilysevan de resultaten gafde volgende bevindingen:• de brand ontwikkelde zich in 13-14 minuten tot een maximum van rond de 100 MW;• dit maximl.lmbield·verscheideneminl.lten á<l;ll;• de rook bepElrktezich tot het stroomáfwaartsegebied ván de brandende HGY, behalve voor een korte

periode tóerlideventilatiesnelheidgereduceerd werd tot 05 mIs.Alsvervolg opi~~experiment werd besloten om een gedetaileerde simulatie op schaal.te verrichten van deHammerfest~raJldproef.Bettisc.s. [91geveneenbeschrijvingvarrdezegeschaalde brandproeven. Deschaalfactore~Y"',ren voor het wannteverrnogen en de. luchtsnelheid respectievelijk 15.6 en 1.7. Een.gemetenwarmteverm()~rRvan 1 MWbijeenventih1ti;~nelhêidvan1m/skomtdus· naopschaJingovereen met eenwarrntevrrlll()~~~v,n 15.6 MWen. eenluchtsnelhElidv~1.7m/s.De resultatenYWldezeexperimentenleidden o.a.totdevölgendeconclusies:• simulatieva~de Hammerfesttëstgaf een warmteproduld:ievanO.9tot19 MW (na opschalil'lg: 14 tot 296

MW), te~ijl~e. ve?tiJatie varieerde tussenO.5 en 3 .7m/s (naopschaJing: O.gen6.31l1!s);• de invloe~"iWde ventilatie was in.veel van de branden merkbaar, •..vooral de grotere branden lieten een

sterke <:0IT~lftiezientussen dewarmteproduktie en de~entilatiesnelheid;• temperatur~mtegen het dak van detunneloverschrijddenbijdegrotere brandel'l 1000°C;• bij een ventîl~tiesnetheid van minder dan 0.75 mIs (± 0.:25mIs) (naopschaJing: 1.3± 0.4 mIs) stroomde de

rook chaotis~htegen de ventilatierichting in, bij snelheden tussen 0.75 en 1.25 m/sontstond.77n~tationairerooklaag~iËtege~ de ventila.tierichting inging tot aan de achterzijde van.delocollloti.efen inveel gevallel'lverderen~9~n ventil~nelheidvan 1.25 mis (± 0.25 mis) (na opschaling: 2.t± 0.4 mIS) ontstond geenterugstt()ltI~rjg;

• de ventila.ti~elnedenwaarbirgeen terugstromingoplreedtwarenkleiner dan voorspeld door bestaandetheorieën,y.'iltmen niet geheel heeftkuMen verklaren;

• op de gesch~de hoofdhoogte rondom het passagierstreinstel was de rookconcentratie, temperatuur enstraling te overleven: de hete laag was tegen het plafond aangedrukt.

13

6 Brandproeven in JapanEenbeschrijving van brandproeven in Japan wordt gegeven door [15]. Deze proeven werden gehouden indetest tunnel van de PWRI met een lengte van 700 m en in de kakel tunnel met een lengte van 3277 m. Het doelvan deze tester'lWas om naast de gevolgen vaneen tunnelbrand ook de invloed van de sprinklerinstallatie vast testellen. Erwer~Een12 benzinepoelen gebruikt, 6 personenauto's en 6 grote bussen.De ventilatiemethode was de10ngitudinaletl'liE/tbode. De temperaturen werden niet direct gemeten. Wat wel gemeten werd was detemperatuurstoenameper 30 s.

Verbranding$OntviikkelingBenzinepoeJenffelle brand gedurende 10 minutenPassagiersauto's: na 1 min. waren de vlammen overalin de auto en na 2 min. barstten de ruiten; er ontstond eenfelle brand gedurende 10 min.Grote bussendn minder dan 3 min. waren de vlammen verspreid over de hele binnenzijde en in ongeveer 5 min.barstten de ruiten; er ontstond een tel Ie brand gedurende 13 tot 18 mln.

StromingEr ontstond terugstroming (stroming stroomopwaartslJangs het.platond bij een ventflatiesnelheid van minderdan 2 mIs..Benzinepoelemzonder ventilatie waren tweelagen te zien met verschiUendestromingsrichtingen: tot eenhoogte van A.Sm (maximale tunnelhoogte 6.5 ml stroomde lucht naar het vuur toe en Vanaf een hoogte van4.Sm stroomdE/Jook van het vuur af; bij een ventilatIesnelheid van 2 mIs was eralleenspra.kevaneenstroomvan het vuur af en een toename van .de snelheid met de hoogte; bij eenventilatiesnelheid van 5 mIs ontstond ereen vrijwel unÎforme snelheidsverdeUng.Passagiersauto/$ en grote bussen: zOnder ventilatie waren ook hier twee lagen met verschillendestromingsrichtingen: tot een hoogte van 3 rn stroomde lucht naar het vuur toe en voor grotere hoogtesstroomde rook van het vuuraf; desnelheidsverdelingwerd vrijwel uniform bij een ventilatiesnelheid van meerdanJ mIs.

RookconcentratieErontstond.bijlage ventilatiesnelheden twee lagen: een maximale rookconcentratie inde bovenste en vrijwelgeen rook in de onderste laag. Na inschakeling van de sprinklerinstallatie neemt de concentratie aan het plafondaf, maar(jecopcentratie. vlak.boven het wegoPPervlak neemt daarentegen toe. In.het geval van debenzineprieleOwas deze stratificatie aanwezig gedurende de eerste 12 min. tot een afstand van 300.m na debrandhaard. bijeen tunnelventilatiesnelheid van 0 mIs.

De belangrijkste bevindingen van deze proeven waren:1. de invloed van de temperatuur als gevolg van het vuur beperkt zich tot het gebied nabij de brandhaard;2. het gedra.gvan rook en de beheersing daarvan is bij vluchten bijzonder belangrijk. In het geval van

bijvoorbeeld een brand in een grote bus, als de luchtsnelheid minder is dan 2 mIs, stroomt de rook langs hettunnelplafond, zodat er gelegenheid is om te vluchten langs het wegoppervlak gedurende 10 min. binneneen gebied van 300 tot 400 m vanaf de brandhaard. Maar als de luchtsnelheid toeneemt, dan gaat de rookzich verspreiden over de gehele tunneldwarsdoorsnede, zodat de vluchtmogelijkheden afnemen.

3. terugstroming kan voorkomen worden door de ventilatiesnelheid groter te maken dan 2.5 rn/s,4. de gebruikte sprinklerinstallatie was niet toereikend om de branden te doven, maar wel voldoende om

uitbreiding naar nabijgelegen voertuigen te voorkomen. Maar het gebruik van de sprinkler kan de rooklaagdoen zakken, waardoor het vluchten bemoeilijkt wordt.

14

7 TankautoHet volgende isontleend aanlngason [121. Hijbeschrijft een schaalproef van een brand in een tankauto.Erhebben in de wereld een gering aantal ongelukken in tunnels met benzine tankauto's plaatsgevonden, zodatde kennis hierover beperkt is. Volgens Ingason isde be~e bron van kennis het ongeluk meteen tankauto indeCaldecott tUl10elJndeVS in 1982. Schattingen voor het warmtevermogen en de maximale temperatuur uit deliteratuur zijn: een gemiddelde warmtevermogen voor deze brand van minder dan 300 MW en een maximaletemperatuur van.1050 0c.Grote schaal proeven met een benzj;netankerbrand in een tunnel.zijn nog. niet gedaan, maar wel een aantaltesten. rnetpoelbranden. De grootste poelbrand testserie ooit gedaan in tunnels is uitgevoerd inde MemorialTunnel in WestVirginia.

!ngason heeftirrreiteeet'lsimulatie gedaan van de brand inde Caldecott tunnel. Hijheeft schattingen gemaaktop basis vante$ienter bepaling van de uitstroming en verbrandingssnelheden, theoretische berekeningen en eenanalyse .van betongelukindeCaJdecotttunnel.Hijgeeft·de volgende resultaten:• de brand inde uitgestroomde vloeistof variëerde van 10 tot 300 MW; met eenberekendevlaraternperatuur

van 1000<>C.• in hetgeval van een aluminium tankauto kan er brand ontstaan inde vloeistofbulk, doordat de wanden

wegsmeli;en,die varièert van 200 tot 300 MW.• voor het bestudeerde geval was de brand duur 50 tot 60 minuten.

15

8 Memorial Tunnel Fire VentUation Test ProgramIn dit testprogramma zijn vana.fseptember 1993 tot aan maart 1995 98bl'andproeven gedaan. Het doel van dittestprogramrnawas om gegevens te verkrijgen ten behoeve van het ontwerp en gebruik van·ventilatiesystemenvoor deCentt'áf,A.rtery/TunneIProjectin Boston, Massachusetts.Gedurende dit testprogramma werdenbrandproevenmefofiepannen· OowsulfurNo ..lolie. ) uitgevoerd metwarmtevermogens van 10MW,· 20MW, 50 MW en 100 MW ineen tunnel met lengte 853 m. De belangrijkstebevindingenzijn{Zie [t31 en [21 I:• :tondel'me~ha.nische ventila.tieverspreidfde<rookzkh als gevolg van de natuurlijke ventilatie meteen

snelheidvan2.2 mls(20 MW)of3A mIs (50 MW). Na5min (20MW) of 3 min (50MW) isde geheledwarsdoorsr'tede van de verkeersruimte gevuld met rook

• Bijlongitudirale ventilatie waren luchtsnelheden van.2.5 (10 MW)tot 2.95 mIs (100 MW) voldoende omterugstromifl~vanrook te voorkomen. Detnermische effecten van de vuren verminderde de luchtstromingin·de••tunn*!l ••in·.vergelijking.met.een.·situatie ·zonder·brand •·m~t·.1.-10~·••(10.MW)·.tpt ••5O..60%·.•(10O··MW).,

• voJledigett'allsversaie ventilatie was niet toereikend in het beheersen vanrookende temperaturen .bijVlJllromva.ngenvan20 MWefl· groter,

• Transversale ventilatie zonder afvoer van rook gaf onvoldoende beheersing van rook en temperaturen bijeen brand van 20 MW .. Twee-zone transversale ventilatie was in staat om bij branden van 20, 50 en 100MW rook en warmte ingoedgestratificeerde lagenenindirede nabijheid van hetvuur te houden.

• Transversale ventilatie met afvoer in een punt waseffectlefinde beheersing van temperatuur en rook voorbranden van 50 MW en transversale ventilatie met.extra grote afveerpoorten was effectiever dantransversale ventilatie zonder extra grote afvoerpoorten.

Verder wordt opgemerkt dat-in tegenstelling tot de Offeneg en Zwenberg tunnel de dwarsdoorsnede van deMemorial Tunnel wel representatief is voor gebruikelijke autotunnels.

16

9 Echtebranden in tunnels9.1 Spoorwepnnels

Crez [141 meldtdat bij het onderzoek van beschadigde tankwagens, in de tunnelbrand van 20 maart 1971 in deTunnel du (rozetin Frankrijk, men ontdekte dat de hitte tijdens de brand was opgelopen tot 1500à 2000 0. Bijde analyse vange tunnelbrand in de Summit Tunnel in Engeland op 20 december 1984, vond men. eengemiddelde tEll1"ll*ratuur van 1300 o( met pieken van meer dan 1500 oe.

9.2 Autowepnl'lels

Amundsen [1§lheeft gegevens verzameld over 33 branden in grote tunnels. Hij heeft zich beperkt tot relatiefgrote branden. Bij de branden waren in de meeste gevallen grotevoertuigen betrokken.Op grond varl%ijhgegevens is het volgende af te leiden voor de grootte van het maximale warmtevermogen (degenoemdegefallenzijn schattingen voor de ligging van de ondergrens van het maximale warmtevermogen):• brand in 1vQertuig: 15 - 35 MW• meerderev()ertuigen:1oo - 300MWDe tijdsduur.vál1de brand eindigde vaak Tabel 9.1: Tijdsduren van de tunnelbrandendoordat de brand. door de •.brandweergeblust wer9. l"abeI 9.1 laat de tijdsduurvan debrandellzien. De tijdsduur van deonderzochte' branden was. in 8 gevallenniet geregistreerd .: De tijdsduur van. hetgrootstedeelvll1 de branden lag tussen 1en 5 uur. Twee branden duurden heellang: Mt.al~6c duurde 53 utsr enNlhonzaka duurde 4 dagen. In tabel 9.2zijn de tunnelbranden •uit het onderzoekvan Amundsen. opgenomen waaroverook temperafuurgegevensgegeven werden.

Tijdsduur van de brand Aantal tunnelbranden[uur]minder dan 1 31- 5 195 - 15 1meerdan.15 2Totaal 25

Tunnel

Tabel 9.2: Enkele tunnelbranden uit het onderzoek van Amundsen

Pfänder<Oostenrfk)Velser (Nederland)Ekeberg(Noorwegen)

Warmtevel"mogen[MW}min. 20min. 40gem. 14max. 36

Maximale Temperatuur[0C}

Tijdsduur brand[uLlr}11.32

De gegevens van Amundsen over het warmtevermogen dat vrijkwam tijdens de brand van 24 maart 1999 in deMontSlane tefrankrijkzÎjn:eengemiddeldewarmtevermogenvan 30-50 MWeneenmaximum van tenminste300 MW. Het Is niet duidelijk of deze 300 MW bij de brand in de vrachtwagen hoort die de oorzaak was van deramp. In [17]· wordt het maximale warmtevermogen ter noogte van de vrachtwagen· die de brand veroorzaaktegeschat op 75·110 MW.

17

10 Resultaten van het literatuuronderzoek

10.1 Brandkarakteristieken

De resultaten omtrent de brandkarakteristieken uit de voorgaande hoofdstukken worden samengevat intabel10.1 . Desuperscripten in de tabel geven de literatuurverwijzingen. Als in de tabel onder de kolom "ontwikkeltiidvan max. tempi brandduur" bij de gegeven getallen niets staat, dan is de ontwikkelt/jd vermeld.

T'sbel 10. 1:Kwantitatieve resultaten van de literatuurstudie

Brandproevenl Warmte- Max. temp OntINildceltijd Rook·echte branden vermogen van max. tempI produdie

[MW] {"C] brandduur (kgIkg][min]

Offeneg 12-83 720-1310[181 1-2 [111Tunnel

ZW(!I'lberg 8- 24 440-1320 [191 brandduur 6-13Tunnel min 1191

....... perscmenauto 3-511] 400-500 [11 <25 U] 0.08-0.095614] 500 U] [4]

bus 15-20 11] 700-800 m 0.05 [4]

3414] 800 [3]

2~181vraclltauto 15-20[1] 700-800 [11

1700Eureka zwaarbeladen 5O~1oo El} 1000-1200 m.m (gemeten op 34 0.02-0.025pr()ev~n vrachtauto ",100 14] ... 1100-1200.16] men hoogte van [4]

± 130 [61 4 tot 5.5 m)150-240 [7] 10 min: 50QC

12 min: 650 Q Cl7l

metro 15-20 [1] 800-900 [11 <20 [3] 0.08~O.10 [4]

22 14] 1000 [3]

trein 15-20 11] 800-90011] ~1OO [3] 0.03-0.05512.5-4314] <100001 14]

Simulatie 14-2% >1000Hammerfestpr,op schaal 191Tankauto!11] 10-300 1000 bral1dduur 50-

60 minBrand in spoor- Tunnel du Crozet 1500-2000werlunnel (Frankriik)

$urnmit tunnel >1500(En~land)

Brand in Pfänder min. 20 800 brandduur 1hautotunnels (Oostenriik) [16]

Velser min. 40 800 brandduur(Ned~rland) 116] tl/20mi"

Eke~rg gem. 13.7 1153 brandduÜr·2 h(NÖO!"Wegen)!16] max . 35-36

.: Montl3lanc gem~ 30-50 116] brandduur 53 h(Frankrijk> max. ~300 116] [16]

max. 75·110 [17]

11

18

10.2 Rookgedrag

10.2.1 Rookgedrag bij brandende vloeistoffenUit de Offenegg brandproeven is gebleken dat bij natuurlijke ventilatie en semi transversale ventilatierookstratificaijepntstaat, terwijl bij Iontitudinale ventilatie de stratificatie vrijwel niet ontstaat, of.als dezestratificatie wel ()lrtstaat er een sterke verstoring optreedt door wervelingen. De daarop volgende ZwenbergbrandproevenB«even wat meer informatie over het ontstaan van rookstratilicatie bij het longitudinaleventilatiesyst~.Er ontstond bij de Zwenberg brandproeven bij kleinelongitudinale ventilatiesnelheden eenaanzienlijke tl1errnischegelaagdheid (warme gassen boven, koude frisse lucht beneden), die constant bleefgedurende eerrlange tijdsperiode. Hogere ventilatiesnelheden vernietigden de gelaagdheid.In de Memorial'funnel brandproevenprograrnma zijn de longitudinaleventilatiesnelheden bepaald waarbij ergeen terugstroming optreedt. luchtsnelheden van 2.5 (10·MW brand) tot 2,95 mis (100 MW brand)warenvoldoende omterugstrorning te voorkomen.

10.2.2 Rookgedragbij brandende voertuigenIn de EUREI<A·ijnmdproevenwordt er melding gemaakt van het optreden van terugstroming. Bijvoorbeeld bij debrandproefmAAdezwaarbeladen vraçhtaut0 bevond de rook zich na het uitzetten van de ventilatie binnen 3min op afstand 00 m stroomopwaarts. Ineengeschaaide simuilltievan de EUREKA·prandproefmetdezwaarbeladen vrachtauto werden de longitudinale ventilatiesnelheden gemeten waarbij verschillende vormenvan terugstroming ontstonden; •Bijventilatiesnelheden vllOminder dan 1.3 ±O.4 mis ontstond een chaotischeterugstroming, bij snelheden tussen 1.3 en 2.1 mIs ontstond een terugstroming in de vorm van een stationairerooklaag en bijeen snelheid van 2.1 ± 0.4 mis ontstond geen terugstroming.

10.2.3 .:Rookg"ragbijfu"ctionerendesprirdderins~llatieBijde Ofeneggbrandproeven werden. negatieve bijeffecten van de sprinklerinstallatie gemeld: de gehele tunnelwerd steeds gevuld door rook en.hete waterdamp. Een gevolg hiervan zou een toename van het aantals1achtotterszijnalsgevolgvan verstikkingenverbrandingdoor hete.waterdarnP' ••Een andernegatiefettect washet onstaan Vaogrote concentraties benzinedamp, die na enige tijd totontploffing k""arnen, Erwas pij deOfenegg brandproeven voor het inschakelen van de sprinklerinstallatiealfeen natuurlijke ventilatie en bijna geenstratiTicatieNande rook.De brandproeveninJapan daarentegen laten het effect 2:ietlVande toepassing van een sprinklerinstallatie op derooklaag. BiJI~e ventilatiesneiheden ontstond er rookstratificatie. Na inschakeling van de sprinklerinstallatie namde rookconce0tratie aan het plafondaf,maarde rookconcentratie vlakboven hetwegoPPEervlaknamdaarentegen toe. Wat er dus gebeurde was dat de rooklaag naar beneden zakte. In het geval van debenzinepoelenWas deze stratificatie aanwezig gedurende de eerste 12 min. tot een afstand va0300 rn na debrandhaard bij~n tunnelventilatiesnelheid van 0 mis -.Erontstond terugstroming langs het plafond bij eenventilatiesnelheid van minder dan 2 mis ..

19

11 literatuur

1. "Pirepfflteetion in traffic tunnels: summaryofEUREKA research project:' EO 499 FlRETUN'" , lABSEColloquil.,lm Stockholm 1998, Tunnel Strudures. ,Proceedings, IABSEREPORTSVolume 78.

2. "Introdtldion totheEUREl<A499 Firetun Project", A. Haack,lnternat .:ConfonFires·in·Tl.lnnels, Boras(Swedên},10-110cf.1994.

3. "Pro~~ationanddevelopmentof têmpera,turesfrom testswithrailway and roadvehicles· - Comparisonbëtweentest dataandtemperature time curves ofregulations" , E.Richter,lntemat. ConfonFires inTunnels,Boras (Sweden), 10-11 Oct. 1994.

4. "Smokeand heat prduction in tunnel fires", Carola Steinert, Internat. Conf on Fires in Tunnels, Boras(Sweden),10-11 Oet.1994.

5. "Smo~a.n~heatpr6duction intunnelfires -.Smoke andhotgashazards",Cary8Iume,lnternat.·Conf onFires inTLlnnêlS,.8pras(Sweden), to-110et. 1994.

6. "EOREl<A499·.; HC\IFire Test (Nov. 1992) " , lnternat. ConfonFires in Tunnels,Boras (Sweden), 10-11Oct.1994.

7. "Meél$ur~mentsand cakulatiOns ofthe heat reletiSerateintunnel ~res.FireTest 'Heavy CoodsVehide' ",Rolf S0~i~,H,M. Mat~iesen, SINTEF,Applied Thermodynamics,Norway,lnternat. ConfonFires inTunnel$,floras(Sweden}, 10-11 Oet;1994.

8. "Heaf~ase ratemeasurementsln tunnel fires" ,Haukurlngason,lnternat. Con1onHres in Tunnels,Boras(:$~(jel1),10 ..4fO<::t.1994.

9. "R~~ce<iscalesimulationsoHires inpartialJyblocked.tunnels", .R.J -.Bettis, S.f.Jagger, K. Moodie;Intemaî.<:onfon Bres in Tunnels, Boras (Sweden), 10·11 Oct.1994.

10. "Firete$f$iritneZwenbergWnneL(Austria)"·, K.Pudter,llltemat.Conf on Firesilt Tunnels, ·Boras(Swe<:fêl'î),10-11Öct. 1994.

11. "HretestsintheöfêneggTunneliI11965", A. Haerter, Internat. Con10n Firesil1Tunnels,Boms(Sweden), .10-11 Oct, 1994.

12. "Smal scale test of a road tanker nren, H. tngason, Internat. Conf on Fires in Tunnels, Boras (Sweden),10-11 Oct.1994.

13. "Fire andsmoke control rn road tunnels", PIARCComittee on road tunnels (C5), 05.05.B, 1999.

14. "Ondergrondse verkeerswegen en brandbeveiliging", A. Crez, Nationale Vereniging voor Beveiligingtegen Brand en Binnendringing, december 1990.

15. "State ofthe road tunnel equipment technology in Japan - \Ientilation, lighting, safety equiprnent" ,Tecnnicalnoteof Public WorksResearcn Institute, vol, 61,1993, Japan.

16. "Data ontarge tunnel fires", PreUminary report, F.H. Amundsen, Norwegian Public RoadsAdministration,2000, Noorwegen.

17. "Commissie van technisch onderzoek naar de brand van 24 maart 1999 in de MontBtanc autotunnel",Rapport van 30 juni 1999 vertaald in opdracht van het Centrum Ondergronds Bouwen (COB), eURo

18. "Schlussberkht derVersuche im Ofenegg-Tunnel vom 17.5. - 31.5.1965", Kommission rul'Sicnemeitsmassnahmen in Strassentunne!n, 1965.

20

19. "Brandversuche in einem Tunnel", Teil 1 und 2, Heft 50, Bundesministerium für Bauten und Technik,Wien,1916.

20. "Description of measuring techniques used in the Eureka-project", E. Richter and O. Vanquelin, Internat.Conf on Flresin Tunnels, Boras (Sweden), 10-11 act. 1994.

21 "Memoria1 Tunnel fire ventilation test program", Test report, Massachusetts Highway Department andFederal Highway Administration, November 1995.

21