Brandbestendigheid

Onderstaande artikelen hebben betrekking op tunnels algemeen.

Voor spoorwegtunnels geldt de aanvullende regelgeving van ProRail. Deze zijn verwoord in de OVS00201 [24] Spoortunnels > 250m (versie 001 d.d. 01-04-2010).Dit betreft de versie die gold ten tijde van het opstellen van dit handboek.

Geadviseerd wordt zich er steeds van te vergewissen wat de meest actuele versie is van deze regelgeving en deze gebruikt.

Voor brandbestendigheid spoortunnels zie ook de OVS00201 [24]. Hierin  wordt voor diverse constructie onderdelen geëist dat de integriteit hiervan moet zijn gegarandeerd gedurende 120 minuten bij een brandcurve RWS. De betekenis hiervan is dat na 120 minuten brand met een intensiteit volgens de RWS curve deze constructie onderdelen nog bruikbaar dienen te zijn, d.w.z. dat de constructie nog in een dermate staat is dat deze voldoet aan gestelde eisen t.a.v. bezwijkveiligheid en bruikbaarheids grenstoestand. Verder kunnen als best practice de diverse methoden worden genoemd voor bekleding: promatect (wel een merknaam!!), pp-vezels (met genoemde probleem bij b.v. storten kolommen vanwege stroperigheid etc).

Detailontwerp eindafwerking bouwkuip

Voor de stalen damwand moeten afdekpanelen worden aan­gebracht. Deze panelen hebben de volgende func­ties:

• bescherming van de stalen damwand tegen brand­schade;
• opnemen van voorzieningen zoals poederbluskasten, hulpposten, kabels en leidingen;
• esthetische afwerking, o.a. lekkages via de damwandsloten en heiafwijkingen worden hierdoor aan het zicht onttrokken;
• wand akoestisch absorberend maken.

De combinatie “akoestisch absorberend” en “bescherming van de stalen damwand tegen brand­schade” is veelal niet te combineren in een enkel bouwkundig element.

Voor de functie “akoestisch absorberend” is een zeer poreus materiaal nodig. De bescherming tegen brandschade is daarmee beperkt: de vlammen slaan er als het ware (bijna) doorheen. Als de beide functies in één element opgenomen dienen te zijn, moet dit element ook nog ongevoelig zijn voor afspatten tijdens brand.

Ook kan besloten worden tot een ontkoppeling van beide functies. Dit houdt in dat achter de akoestisch absorberende bekleding een aparte hittewerende bekleding (steenwol) op de stalen damwand aangebracht wordt.

Voorbeeldprojecten wandafwerking

Project A4 Leiderdorp

Bij dit project is een akoestisch absorberende bekleding in een stalen frame aangebracht, dan een luchtspouw en daarna steenwol tegen de stalen combiwand. Ter illustratie, onderstaand de tekening voor de brandproef om aan te tonen dat het geheel voldeed. Uitgangspunt hierbij was dat de akoestische platen (Quitstone) en het ondersteunende frame tijdens de brand in stand blijven. Dit houdt in dat de spanningen, wegens de beperkt isolerende functie van de Quitstone panelen, in het ondersteunende frame relatief laag dienen te zijn (t.o.v. de normale belasting zeer significant overgedimensioneerd). Een belangrijk aandachtspunt is verder dat voldoende rekening wordt gehouden met de relatief grote temperatuuruitzettingen behorende bij de brandtemperaturen. Het frame moet voldoende mogelijkheid tot uitzetting hebben.

Project aquaduct Walcheren N57

Bij dit project is de oplossing gezocht om de combiwanden en damwanden te beschermen met gestapelde blokken cellenbeton; zie onderstaande figuren.

Absorberende constructie aquaduct Walcheren N57

In dit geval behoefden de voorzetwanden niet akoestisch absorberend te zijn. Wel was een bijzondere visuele oppervlakte structuur vereist. De laag cellenbeton tegen de combiwand/damwand zou niet noodzakelijk zijn als de voorzetwanden, naast de architectonische functie, ook voldoende hittewerend zijn. Een belangrijk aspect van het hittewerend zijn, is dat het betreffende beton ongevoelig voor afspatten onder de maatgevende brandbelasting dient te zijn. Bij lagere betonsterktes (meer poreus) is het beton afspatongevoelig. Wegens de vereiste bijzondere architectonische functie (fijne detaillering) waren de panelen alleen uitvoerbaar in prefab-beton, met een zodanige dichtheid dat het beton wel afspatgevoelig is. Normaal zou het toevoegen van polypropyleen vezels voor voldoende afspatongevoeligheid kunnen zorgen. De fijne architectonische oppervlaktedetaillering maakte dat echter ook onmogelijk.

Brand is een calamiteitbelasting, met een relatief lage kans van optreden (de vlammen moeten dan ook nog langs de wanden lekken). Normaal gesproken anders is de temperatuurbelasting in een toerit tamelijk beperkt (alleen straling). De voorzetpanelen zijn vervangbaar gemaakt, zodat beschadigde exemplaren na een brand vervangen kunnen worden. De structurele integriteit van de combiwanden/damwanden blijft dankzij de laag cellenbeton echter altijd gegarandeerd.

Alles overziende zijn er de volgende mogelijkheden/opties:

1. Akoestisch absorberende voorzetwand met onvoldoende hittewerende bescherming.

Voor de achterliggende stalen damwand/combiwand is een extra hittewering noodzakelijk in de vorm van bijvoorbeeld steenwol, platen of cellenbeton. Er bestaat onderscheid tussen:

• Brandbestendig voorzetwanden, dat wil zeggen geen gevaar voor destintegreren, smelten en/of afspatten;
• Niet brandbestendige voorzetwanden. Deze kunnen tijdens brand destintegreren, smelten en/of afspatten. In dit geval moeten de voorzetwanden eenvoudig vervangbaar te zijn.

2. Voorzetwand zonder akoestisch absorberende functionaliteit.

Er bestaat onderscheid tussen:

• Voorzetwanden in afspatgevoelig (prefab)beton. Deze voorzetwanden dienen vervangbaar te zijn. Een extra hittewering voor de stalen damwand/combiwand in de vorm van bijvoorbeeld steenwol, platen of cellenbeton is noodzakelijk.
• Voorzetwanden in afspatongevoelig (prefab)beton. Dit type voorzetwand is voldoende brandwerend voor de stalen damwand/combiwand (bijvoorbeeld toegepast bij tunnel Swalmen in de A73).