Tunnelkonstruktionen bei Brand Erkenntnisse aus Großversuchen an realmaßstäblichen Probekörpern

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Hedwig Ackermann
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1 Tunnelkonstruktionen bei Brand Erkenntnisse aus Großversuchen an realmaßstäblichen Probekörpern Dipl.-Ing. Matthias Siemon Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jochen Zehfuß Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (ibmb) Technische Universität Braunschweig

2 Inhalt der Präsentation Einleitung Versuchsdurchführung Betonmischungen Kleinversuche Großversuche Probekörper, Versuchsaufbau und Instrumentierung Ergebnisse Querschnittstemperaturen Verformungen Abplatzungen Zusammenfassung und Ausblick Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 2

Einleitung EUREKA-Project EU499:FIRETUN Temperatur [ C] 1200 1000 ETK 800 600 400 RABT EBA 200 0 0 50 100 150 200 Zeit [min] Tunnelbrände unterscheiden sich deutlich von Bränden in Gebäuden üblicher

3 Einleitung EUREKA-Project EU499:FIRETUN Temperatur [ C] ETK RABT EBA Zeit [min] Tunnelbrände unterscheiden sich deutlich von Bränden in Gebäuden üblicher Nutzung (Hochbau) Ableitung eigener Temperatur- Zeitkurven auf Grundlage von Großversuchsergebnissen Temperatur [ C] Temperatur- Zeitverlauf EBA-Kurve Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 3

4 Einleitung Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 4

5 Betonmischungen Mischung M1 M2 Zement CEM I 42,5 R CEM II/A-S 52,5 R Zementgehalt 330 kg/m³ 310 kg/m³ Flugasche 80 kg/m³ Kreament H7 k=0,40 Wasser 181 kg/m³ 171 kg/m³ Sand 0/2 44 % Kies 2/8 17 % Kies 8/16 39 % Kunststofffasern 2,0 kg/m³ Polypropylenfasern Fließmittel 4,29 kg 3,72 kg Konsistenz F 4 > 5 W / Z-Wert 0,50 (max. 0,55) 0,50 (max. 0,50) Luftgehalt 1,8 vol.-% 2,8 vol.-% Klasse nach EN 206 C25/30 C25/30 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 5

6 Blick über die Betonoberfläche Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 6

Mittlere Abplatztiefe [cm] Ansicht vorne Abgeplatzte Fläche [%] Vorversuche zur Abplatzneigung und Ergebnisse 80 Older Data 70 S1 (M2) 60 S2 (M2) 50 S3 (M1) 40 S4 (M1) 30 20 Prüfofen Kleinversuche 10

7 Mittlere Abplatztiefe [cm] Ansicht vorne Abgeplatzte Fläche [%] Vorversuche zur Abplatzneigung und Ergebnisse 80 Older Data 70 S1 (M2) 60 S2 (M2) 50 S3 (M1) 40 S4 (M1) Prüfofen Kleinversuche ,0 2,5 2, PP-Fasergehalt [kg/m³] Older Data S1 (M2) S2 (M2) S3 (M1) S4 (M1) Links Steinwolle Rechts 1,5 1,0 0,5 0, PP-Fasergehalt [kg/m³] Brennerachse Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 7

8 Großversuchsaufbau 3 x 292 kn 3 x 292 kn 2 x 1328 kn Versuch 1 Versuch 2 Herstelldatum Versuchsdatum Alter 272 Tage 268 Tage Betonmischung M2 (CEM II) M1 (CEM I) Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 8

9 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 9

Temperatur [ C] Ergebnisse Querschnittstemperaturen 1400 1200 1000 800 QS-Temp (2 cm Tiefe) Tunnelbrandkurve und im Brandraum gemessener Temperaturverlauf 600 400

10 Temperatur [ C] Ergebnisse Querschnittstemperaturen QS-Temp (2 cm Tiefe) Tunnelbrandkurve und im Brandraum gemessener Temperaturverlauf Bew.- Temp QS-Temp. (300 cm Tiefe) Zeit [min] Brandbeaufschlagte Fläche Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 10

11 Lage der Verformungsmesspunkte (Draufsicht) V_5 V_3 V_1 H_1 V_6 V_4 V_2 Verformungsmesspunkte H_2 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 11

12 Brandbeanspruchte Oberfläche des Versuchskörper 1 (Betonmischung M2) nach Brandversuch Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 12

13 Blick von der Seite auf den Probekörper nach Versuch 1 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 13

14 Blick von der Seite auf den Probekörper nach Versuch 1 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 14

15 Verformung [mm] Verformungen 4 2 Horiz. Verformung S Vertikale Verformungen S1 V_1,2 V_3,4 V_5, Verformungsmesspunkte Time [s] Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 15

16 Brandbeanspruchte Oberfläche des Versuchskörper 2 (Betonmischung M1) nach Brandversuch Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 16

17 Blick von der Seite auf den Probekörper nach Versuch 2 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 17

18 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 18

19 Verformung [mm] Verformung Horiz. Verformung S2 Vert. Verf. S2 V_1,3,5 Vert. Verf. S2 V_2,4, Verformungsmesspunkte Time [s] Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 19

20 Histogramm der Abplatztiefen und Darstellung über die brandbeanspruchte Oberfläche (Versuch 2) Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 20

21 Zusammenfassung und Ausblick Kleinversuche zeigten kein eindeutiges Ergebnis für die Empfehlung einer der beiden untersuchten Betonmischungen in Bezug auf die Abplatzneigung Temperaturen an der Stabbewehrung in 6 cm Tiefe erreichten etwa 350 C nach 110 min und liegen somit etwas über der in der ZTV-Ing- Richtlinie für Straßentunnel geforderten Wert von 300 C Verformungen blieben über die gesamte Versuchsdauer gering Die Betonmischung M2 zeigte kein Abplatzverhalten über die gesamte Dauer der Beanspruchung mit der EBA-Tunnelbrandkurve Der Feuchtegehalt von 4.6 M.-% geringfügig niedriger als bei M1 (5.3 M.-%) ermittelt (mit Hilfe der Darr-Methode bestimmt) Mischung M2 besaß einen höheren Luftporengehalt CEM II/A anstelle von CEM I Klare Empfehlung für die Mischung M2 Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 21

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen? Tunnelkonstruktionen bei Brand Dipl.-Ing. M. Siemon Folie 22

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