Risk Analysis of the Safety Level in Galeries

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1 6 th International Conference TUNNEL SAFETY AND VENTILATION, Graz, 23. April 2012, PTV AG

2 Geltende Anforderungen nach RABT 2006 Kapitel 0.3 (Geltungsbereich): Als Straßentunnel gelten ebenfalls teilabgedeckte unter- oder oberirdische Verkehrswege, oberirdische Einhausungen von Straßen, Kreuzungsbauwerke mit anderen Verkehrswegen sowie Galeriebauwerke. 2

3 Ausgangslage Sicherheitsniveau Auch bei richtlinienkonformer Ausgestaltung und Ausstattung: Unterschiedliche Sicherheitsniveaus Objektspezifische Untersuchungen für Einhausungsbauwerke zeigen, dass auf Ausstattungselemente verzichtet werden kann Etwaig verminderte Anforderungen erlauben es potenziell Investitions- und Betriebskosten einzusparen 3

4 Untersuchungsziele Kann bei offenen Einhausungsbauwerken auf bestimmte Ausgestaltungs-/Ausstattungselemente verzichtet werden, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen? Wie wirken sich etwaige Optimierungspotenziale hinsichtlich der Lebenszyklus-Kosten aus? Empfehlungen für Weiterentwicklung Regelwerke 4

5 Fokus der Risikountersuchungen (i) Generelle Aspekte Vergleichende Analyse der Sicherheitsniveaus in Abhängigkeit des Bauwerks; absolute Höhe der Risiken nicht im Vordergrund Sicherheit der Tunnelnutzer Bauwerke Sicherheitsniveau typischer, offener Einhausungen Einhausungen mit Rechteckprofil Referenztunnel bzw. geschlossene Einhausung Einhausung mit Seitenöffnung (offen / teiloffen) Einhausung mit Deckenöffnung (offen / teiloffen) 5

6 Fokus der Risikountersuchungen (ii) Maßnahmen und Ausgestaltung Hoher Ressourcenbedarf für Realisierung und/oder Betrieb erhöhtes Einsparpotenzial stark auf Brandereignisse ausgerichtet Insbesondere mechanische Lüftung Szenarien Großteil der Maßnahmen gemäß RABT 2006 betrifft Brandszenarien Brandlasten im Bereich 5 MW 100 MW (keine Gefahrgutbrände) 6

7 Methodik Sicherheitsbewertung Straßentunnel Ereignisbaumanalyse Ermittlung Schadenausmaß dreidimensionale CFD-Simulationen Ermittlung der Selbstrettungsbereiche Teilweise Vereinfachungen, tendenziell konservative Annahmen getroffen 7

8 Brandsimulation Beispiele (i) Tunnel Merkmale Richtungsverkehr Länge: m Längsneigung: 3% 2 Fahrstreifen (RQ 26t) Höhe: 5.5 m Brandereignis 30 MW Brand Freier Verkehr Lüftungsausfall RV-Tunnel 1 RV-ESO 1 RV-ESO 1, mit Deckenneigung 10% 8

9 Brandsimulation Beispiele (ii) Tunnel Merkmale Richtungsverkehr Länge: m Längsneigung: 3% 2 Fahrstreifen (RQ 26t) Höhe: 5.5 m Brandereignis 30 MW Brand Freier Verkehr Längslüftung RV-Tunnel 1 RV-ESO 1 RV-ESO 1, mit Deckenneigung 10% 9

10 Brandsimulation Beispiele (iii) Einhausung mit Seitenöffnungen Merkmale Richtungsverkehr Länge: m Längsneigung: 3% 2 Fahrstreifen (RQ 26t) Höhe: 5.5 m Randbalken 1 m Brandereignis 30 MW Brand Freier Verkehr Natürliche Lüftung RV-Tunnel 1 RV-ESO 1 RV-ESO 1, mit Deckenneigung 10% 10

11 Brandsimulation Beispiele (iv) Einhausung mit Deckenöffnungen Merkmale Richtungsverkehr Länge: m Längsneigung: 3% 2 Fahrstreifen (RQ 26t) Höhe: 5.5 m Öffnung Deckenmitte (2.5 m) Brandereignis 30 MW Brand Freier Verkehr Natürliche Lüftung RV-Tunnel 1 RV-ESO 1 RV-ESO 1, mit Deckenneigung 10% 11

12 Exemplarisches Ergebnis der Risikoanalyse Einhausungen mit Seitenöffnungen 1.0E-01 Berechnungsfall RV-ESO 1 Alle Brandereignisse 5 MW 1.0E-01 Berechnungsfall ESO-1, ohne Längsunterzug Alle Brandereignisse 5 MW 1.0E MW 1.0E MW 1.0E MW 1.0E MW 1.0E E-04 Häufigkeit pro Jahr 1.0E E E-07 Häufigkeit pro Jahr 1.0E E E E E E E E E E '000 10' E '000 10'000 Ausmass [Todesopfer] Ausmass [Todesopfer] Mit Randbalken (1m) Ohne Randbalken 12

13 Schlussfolgerungen aus Risikoanalyse (i) Generelle Aspekte Brandsimulationen / Risikoanalysen Einhausungen Rauchgasschichtung Oft nur unmittelbarer Brandbereich betroffen beschränktes Maßnahmenspektrum Verminderte Anforderungen für offene Einhausungen in regulatorischen Vorgaben (RABT) ist angezeigt Ergebnisse gelten für offene und teiloffene Bauwerke Übergeordnete Schlussfolgerungen Große Öffnungen begünstigen natürlichen Rauchabzug Querunterzüge an Deckenunterseite beeinflussen die laterale Ausbreitung der Rauchgase maßgeblich 13

14 Schlussfolgerungen aus Risikoanalyse (ii) Einhausungen mit Seitenöffnungen Risikomindernde Einflussfaktoren Querunterzüge ( Brandschürzen ) Geringe Höhe Randbalken Deckenneigung zu seitlichen Öffnungen hin Großer Querschnitt (hoher lichter Raum) Verzicht auf brandspezifische Sicherheitsausstattung möglich, wenn Randbalkenhöhe geringer als 0,5 m Mechanische Lüftung Detektionssysteme Notausgänge Tunnelsperreinrichtungen Orientierungsbeleuchtung Mindere Anforderungen Risikoanalyse 14

15 Schlussfolgerungen aus Risikoanalyse (iii) Einhausungen mit Deckenöffnungen Risikomindernde Einflussfaktoren Querunterzüge ( Brandschürzen ) Großer Anteil offener Fläche Deckenöffnung Großer Querschnitt (hoher lichter Raum) Verzicht auf brandspezifische Sicherheitsausstattung möglich, wenn Öffnung mind. 25% der Deckenbreite bzw. 2,5 m Mechanische Lüftung Detektionssysteme Notausgänge Tunnelsperreinrichtungen Orientierungsbeleuchtung Mindere Anforderungen Risikoanalyse 15

16 Dr. Georg Mayer Christof Sistenich Uwe Zimmermann Christoph Zulauf Symposium, 22. November