CFD onderzoek Tunnelveiligheid Revisie 2
Tekst van het document
CFD onderzoek Tunnelveiligheid
Amsterdam ArenaTunnel (AAT) Amsterdam P23721486e102 17 november 2021 Revisie 2
CFD tunnelveiligheid AAT
Project Plaats
Amsterdam ArenaTunnel (AAT) Amsterdam
Onderwerp Document Revisie Datum Status
CFD onderzoek Tunnelveiligheid P23721486e102 2 17-11-2021 Definitief
Opdrachtgever
CFD expert
Gemeente Amsterdam Verkeer en Openbare Ruimte Afdeling Civiele Constructies Postbus 0000 0000 AA Amsterdam SIMSTUDIO International Consultants BV Baron de Coubertinlaan 6 2719 EL Zoetermeer The Netherlands info@simstudio-ic.com www.simstudio-ic.com
P23721486e102
Page 1 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
1
INLEIDING
3
1.1
Aanleiding tot het onderzoek
3
1.2
Omschrijving AAT
3
1.3
Beoordelingscriteria
3
2
UITGANGSPUNTEN
4
2.1
Simulatie model
4
2.2
Brandscenario’s
7
2.3
Wind modellering
8
2.4
Verkeer
8
2.5
CFD modellering
9
3
RESULTATEN BENODIGDE VLUCHTTIJD BEREKENING
10
4
RESULTATEN CFD ONDERZOEK
10
4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5
Noordelijke tunnelbuis Vrachtwagenbrand Bestelautobrand 20m voor portal Personenautobrand 20m voor portal Bestelautobrand midden tunnel Bestelautobrand 20m voor portal, 5Pa winddruk
10 10 13 15 19 21
4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4
Zuidelijke tunnelbuis Bestelautobrand 20m voor portal Personenautobrand 20m voor portal Bestelautobrand midden tunnel Bestelautobrand 20m voor portal, 5Pa winddruk
24 24 27 29 32
5
CONCLUSIES
36
P23721486e102
Page 2 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
1
Inleiding
1.1
Aanleiding tot het onderzoek
Op verzoek van de tunnelbeheerder gemeentelijke wegtunnels is onderzoek uitgevoerd naar de impact van brand in de Amsterdam Arenatunnel (AAT). Dit om te toetsen of de AAT voldoet aan de geldende voorschriften met betrekking tot veilig vluchten en het uitvoeren van reddings- en bluswerkzaamheden. Gebruikmakend van Computational Fluid Dynamics (CFD) simulaties wordt de rook en warmte ontwikkeling in de tunnel berekend. De berekeningen worden uitgevoerd voor verschillende scenario’s om zo de beschikbare vluchttijd inzichtelijk te maken. Het is gebruikelijk om dergelijke onderzoeken met CFD uit te voeren.
1.2
Omschrijving AAT
De tunnel heeft een lengte van circa 221m en bestaat uit twee afzonderlijke tunnel buizen. Het is een vlakke en rechte tunnel, waarbij de breedte over de lengte varieert. In beide tunnel buizen zijn zogenaamde ‘kamelenbulten’ voorzien voor het plaatsen van stuwkracht ventilatoren. Let op, de stuwkracht ventilatoren dienen alleen voor het beheersen van luchtkwaliteit. Ze worden niet gebruikt om de rookverspreiding te beheersen. Deze maken dan ook geen onderdeel uit van het simulatiemodel. De tunnel is onderdeel van de Burgemeester Stramanweg. Het ene portaal is gericht op het zuidwesten en het andere portaal op het noordoosten. De tunnel loopt verhoogd boven maaiveld door de Amsterdam Arena heen. De parkeergarage uitrit halverwege de noordelijke tunnelbuis wordt in geval van brand afgesloten middels een brandscherm/rolluik.
1.3
Beoordelingscriteria
Om een veilige situatie voor aanwezigen te waarborgen moet de benodigde vluchttijd groter zijn dan de beschikbare veilige vluchttijd. De benodigde vluchttijd wordt berekend aan de hand van reactietijd en loopafstand. De beschikbare tijd wordt bepaald op basis van de criteria voor veilig vluchten. De ATT wordt conform het bouwbesluit geclassificeerd als een niet besloten ruimte. Voor een niet besloten ruimte gelden de criteria voor veilig verblijven: -
De stralingsflux is kleiner dan 1 kW/m2. De temperatuur is niet hoger dan 45 °C. De zichtlengte naar lichtreflecterende voorwerpen is groter dan 100 m.
Voor veilig vluchten in besloten ruimte worden de volgende criteria gehanteerd: -
Warmtestralingsniveau niet hoger dan 2,0 kW/m2. De temperatuur is niet hoger dan 50 °C. De zichtlengte naar lichtreflecterende voorwerpen is groter dan 10 m.
Voor de beoordeling wordt gedaan op basis van zichtlengte. Zichtlengte is de meest kritische criterium van de drie.
P23721486e102
Page 3 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
2
Uitgangspunten
De gehanteerde uitganspunten zijn in overleg met de tunnelbeheerorganisatie vastgesteld.
2.1
Simulatie model
Het simulatie model beslaat de twee tunnelbuizen en de naastgelegen parkeergarages als volume. Aan beide kanten van het model zijn de portalen meegenomen en daar omheen een box om de een deel van de buitenlucht mee te nemen. De Amsterdam Arena maakt geen onderdeel uit van het model. De twee portalen zijn niet met elkaar verbonden daar de simulatie gebruik maakt van een drukverschil tussen de beide portalen om de wind te simuleren. De tunnelbuizen zijn circa 221m lang. De tunnelbuizen hebben een interne hoogte van circa 4.565m. Het ingangsportaal van de noordelijke tunnelbuis is circa 8.57m breed. Het ingangsportaal van de zuidelijke tunnelbuis is circa 8.67m breed. De breedte van de zuidelijke tunnelbuis veranderd nagenoeg niet over de lengte. De breedte van de noordelijke tunnelbuis veranderd sterk over de lengte, voor door de aansluitende uitrit van de parkeergarage. De parkeergarage aan de zuidzijde van de tunnel deelt niet direct de portalen met de tunnel. Wel hebben deze effect op hoe wind onder de arena doorstroomt ten gevolge van drukverschil en weerstand in de tunnelbuizen. Vandaar zijn zowel de parkeergarage aan de noord- als aan de zuidzijde meegenomen in het simulatie model. Figuur 1 tot en met Figuur 5 tonen het gehanteerde 3D simulatiemodel.
P23721486e102
Page 4 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 1: Overzicht simulatiemodel, gezien vanuit WZW.
Figuur 2: Overzicht simulatiemodel, gezien vanuit NNO.
Figuur 3: Aanzicht ZW tunnelportaal.
P23721486e102
Page 5 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 4: Aanzicht NO tunnelportaal.
Figuur 5: Aanzicht ZW tunnelportaal, van schuinboven.
P23721486e102
Page 6 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
2.2
Brandscenario’s
Het onderzoek is uitgevoerd voor de volgende brandscenario’s, een vrachtwagen een bestelauto(< 3500kg) en een personenautobrand. Het betreft hier een vlakke tunnel, waardoor er geen schoorsteen effect optreedt ten gevolge van de helling. Als toonaangevende brandlocaties worden voor beide tunnelbuizen een brand circa 20m voor het uitgangsportaal gesimuleerd. Dit voor een bestelauto en voor een personenauto. Als gevoeligheidsanalyse worden tevens in beide tunnelbuizen een bestelauto brand in het midden gesimuleerd.
Figuur 6: Onderzocht brandlocaties.
Parameter Maximaal brandvermogen Groei brandvermogen Type brandgroei Effectieve verbrandingswarmte Massa extinctie coëfficiënt Roetproductie
Waarde 100 20 lineair 25 8700 0.1
Eenheid MW MW/min MJ/kg m2/kg g/g
20 10 lineair 25 8700 0.1
Eenheid MW MW/min MJ/kg m2/kg g/g
Tabel 1: Karakteristieken ontwerpbrand vrachtenwagen.
Parameter Maximaal brandvermogen Groei brandvermogen Type brandgroei Effectieve verbrandingswarmte Massa extinctie coëfficiënt Roetproductie
Waarde
Tabel 2: Karakteristieken ontwerpbrand bedrijfspersonenauto.
P23721486e102
Page 7 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Parameter Maximaal brandvermogen Groei brandvermogen Type brandgroei Effectieve verbrandingswarmte Massa extinctie coëfficiënt Roetproductie
Waarde 5 2.5 lineair 25 8700 0.1
Eenheid MW MW/min MJ/kg m2/kg g/g
Tabel 3: Karakteristieken ontwerpbrand personenauto.
2.3
Wind modellering
In Amsterdam is de gemiddelde windsnelheid gebaseerd op statistische winddata 5.1m/s. De meest voorkomende windrichting is zuidwest. Wind uit het noordoosten komt veel minder voor, maar kan wel optreden. De winddruk ten gevolge van een windsnelheid van 5.1m/s resulteert in een winddruk van circa 10Pa. Dit is berekend gebaseerd op het tunnelveiligheidshandboek van Rijkswaterstaat. Voor beide tunnelbuizen is een winddruk op de uitgangsportaal van de incidentbuis van 10Pa gesimuleerd. Tevens is er een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd voor een 2 keer zo lage winddruk op het uitgangsportaal voor een bestelautobrand. Hiermee wordt onderzocht of een lagere winddruk een positief of negatief effect heeft op de natuurlijke ventilatie.
2.4
Verkeer
Er is geen verkeer meegenomen in de tunnelbuis. Dit is een conservatieve aanname daar verkeer een extra weerstand voor de doorstroming introduceert. Gezien deze tunnel op natuurlijke wijze wordt geventileerd en uitgegaan wordt van winddruk op het uitgangsportaal resulteert deze aanname in de snelste rookverspreiding. Er is geen rekening gehouden met het mogelijk optredende piston effect als realistische en conservatieve en aanname.
P23721486e102
Page 8 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
2.5
CFD modellering
De simulatie is uitgevoerd met behulp van het softwarepakket ANSYS CFX. Dit softwarepakket is geschikt voor vele toepassingen en in ruime mate gevalideerd. Er is een 3D model gecreëerd van de ATT met aan elke zijde een box voor het modelleren van de winddruk. Vervolgens is het model opgedeeld in een grote hoeveelheid rekencellen. Het warmtetransport naar de constructie wordt volledig gemodelleerd. Voor alle wanden en vloeren zijn de eigenschappen voor gewapend beton aangehouden. De standaard differentiaalvergelijkingen voor de stroming van fluïda en warmteoverdracht worden voor elke cel opgelost. Er is tevens een vergelijking toegevoegd voor het modelleren van rook. In Tabel 3 staan de belangrijkste toegepaste instellingen beschreven.
Parameter Cel type Cel grootte Aantal cellen Simulatie type Convergentie criteria Tijdstap Iteraties Fluïde Rook Turbulentie model Straling Brandmodel Wanden Omgeving
Beschrijving Hybride, combinatie van tetraëders, piramides en prismalagen Dynamisch, variërend tussen 0,1 tot 0,4 m in de tunnel, daarbuiten groeiend tot 15,6 miljoen Tijdsafhankelijk tot 600s na ontstaan van de brand RMS maximaal 5·10-4 1s 2 t/m 10 per tijdstap, afhankelijk van de bereikte convergentie Lucht, gemodelleerd als een ideaal gas Rook, gemodelleerd als een scalaire variabele Shear Stress Tansport model RANS Discrete transfer model, 16 rays, Gray, Participating media Inert en roetbron Gladde wand met stilstaande lucht op wand, eigenschappen van gewapend beton Temperatuur 15⁰C Winddruk aan de zijde van het uitgangsportaal incident tunnelbuis (10Pa en 5Pa)
Tabel 4: Belangrijkste instellingen CFD berekening.
P23721486e102
Page 9 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
3
Resultaten benodigde vluchttijd berekening
De ATT is niet voorzien van vluchtdeuren. De enige uitgangen zijn de tunnelportalen. Bij vluchten wordt ervan uitgegaan dat personen niet langs een brand vluchten maar in de tegenovergestelde richting. De ATT is voorzien van alarminstallatie met gesproken woord, dit houdt in dat de installatie evacuatie instructies omroept. In overleg met de tunnelbeheerder is vastgesteld dat de reactietijd 60s bedraagt inclusief de 12s voor uitstappen. De gehanteerde loopsnelheid voor evacueren is 1m/s, uitgaande van een maximale loopafstand van 200m resulteert dit in 200s. Dit zijn relatief korte reactietijden voor een tunnel. Gezien de lengte en geometrie van de tunnel wordt ervan uitgegaan dat aanwezigen de rook en brand snel op zullen merken. De gehanteerde benodigde vluchttijd komt hiermee op 260s na het ontstaan van de brand.
4
Resultaten CFD onderzoek
4.1
Noordelijke tunnelbuis
4.1.1 Vrachtwagenbrand De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 100MW in 5 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s beslaat dit gebied al meer dan de helft van de tunnel en na 70s heeft dit gebied het ingangsportaal al bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 1m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
P23721486e102
Page 10 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 7: Rookverspreiding na 30s, vrachtwagen einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 8: Rookverspreiding na 60s, vrachtwagen einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 11 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 9: Rookverspreiding na 70s, vrachtwagen einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 10: Rookverspreiding na 300s, vrachtwagen einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 12 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
4.1.2 Bestelautobrand 20m voor portal De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 20MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s beslaat dit gebied al meer dan de helft van de tunnel en na 90s heeft dit gebied het ingangsportaal al bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 1m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
Figuur 11: Rookverspreiding na 30s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 13 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 12: Rookverspreiding na 60s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 13: Rookverspreiding na 90s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 14 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 14: Rookverspreiding na 300s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
4.1.3 Personenautobrand 20m voor portal De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 5MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. Na 60s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 90s beslaat dit gebied al meer dan de helft van de tunnel en na 120s heeft dit gebied het ingangsportaal al bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 3m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
P23721486e102
Page 15 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 15: Rookverspreiding na 30s, personenautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 16: Rookverspreiding na 60s, personenautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 16 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 17: Rookverspreiding na 90s, personenautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 18: Rookverspreiding na 120s, personenautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 17 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 19: Rookverspreiding na 300s, personenautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 18 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
4.1.4 Bestelautobrand midden tunnel De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 20MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s heeft de rookwolk het ingangsportaal bereikt. Na 300s begint de rookwolk zich ook in de richting van het verkeer te verspreiden. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
Figuur 20: Rookverspreiding na 30s, bestelautobrand midden noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 19 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 21: Rookverspreiding na 60s, bestelautobrand midden noordelijke tunnelbuis.
Figuur 22: Rookverspreiding na 300s, bestelautobrand midden noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 20 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
4.1.5 Bestelautobrand 20m voor portal, 5Pa winddruk Om het effect van de wind op de rookverspreiding inzichtelijk te maken is een situatie met de halve winddruk uitgevoerd. Hiermee wordt de gevoeligheid van de winddruk aanname getoetst. De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 20MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s beslaat dit gebied al meer dan de helft van de tunnel en na 120s heeft dit gebied het ingangsportaal bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 1m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
Figuur 23: Rookverspreiding na 30s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 21 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 24: Rookverspreiding na 60s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 25: Rookverspreiding na 90s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 22 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 26: Rookverspreiding na 120s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
Figuur 27: Rookverspreiding na 300s, bestelautobrand einde noordelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 23 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
4.2
Zuidelijke tunnelbuis
4.2.1 Bestelautobrand 20m voor portal De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 20MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s beslaat dit gebied al meer dan de helft van de tunnel en na 90s heeft dit gebied het ingangsportaal al bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 1m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
Figuur 28: Rookverspreiding na 30s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 24 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 29: Rookverspreiding na 60s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
Figuur 30: Rookverspreiding na 90s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 25 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 31: Rookverspreiding na 300s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 26 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
4.2.2 Personenautobrand 20m voor portal De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 5MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. Na 60s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 90s heeft dit gebied het ingangsportaal al bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 3m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
Figuur 32: Rookverspreiding na 30s, personenautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 27 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 33: Rookverspreiding na 60s, personenautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
Figuur 34: Rookverspreiding na 90s, personenautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 28 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 35: Rookverspreiding na 300s, personenautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
4.2.3 Bestelautobrand midden tunnel De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 20MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s heeft de rookwolk het ingangsportaal bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af naar minder dan 1m. Na 300s begint de rookwolk zich ook in de richting van het verkeer te verspreiden. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
P23721486e102
Page 29 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 36: Rookverspreiding na 30s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
Figuur 37: Rookverspreiding na 60s, bestelautobrand midden zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 30 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 38: Rookverspreiding na 90s, bestelautobrand midden zuidelijke tunnelbuis.
Figuur 39: Rookverspreiding na 300s, bestelautobrand midden zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 31 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
4.2.4 Bestelautobrand 20m voor portal, 5Pa winddruk Om het effect van de wind op de rookverspreiding inzichtelijk te maken is een situatie met de halve winddruk uitgevoerd. Hiermee wordt de gevoeligheid van de winddruk aanname getoetst. De gehanteerde ontwerpbrand groeit snel van 0 naar 20MW in 2 minuten. De wind op de uitgangsportaal resulteert in een luchtstroom tegen het verkeer in. Doordat het een vlakke tunnel is treedt er geen schoorsteen effect op. In het gebied rondom de brand treed een hoge turbulentie graad op. Dit resulteert erin dat de rook opmengt met de binnenstromende wind. De rook wordt snel meegevoerd met de wind in tegengestelde richting van het verkeer. In 30s treedt in een redelijk gebied al een zichtlengte kleiner als 10m op. Na 60s beslaat dit gebied al meer dan de helft van de tunnel en na 90s heeft dit gebied het ingangsportaal al bereikt. Vervolgens neemt de rookdichtheid verder toe en de zichtlengte af. Binnen 300s na het ontstaan van de brand is de zichtlengte grotendeels gedaald tot onder de 1m. Op basis van dit resultaat wordt gesteld dat de beschikbare vluchttijd korter is dan de benodigde vluchttijd. Er kan dus niet veilig gevlucht worden.
Figuur 40: Rookverspreiding na 30s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 32 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 41: Rookverspreiding na 60s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
Figuur 42: Rookverspreiding na 90s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 33 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
Figuur 43: Rookverspreiding na 300s, bestelautobrand einde zuidelijke tunnelbuis.
P23721486e102
Page 34 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
P23721486e102
Page 35 of 36
CFD tunnelveiligheid AAT
5
Conclusies
Voor alle gesimuleerde scenario’s breidt de rook zich relatief snel uit in tegengestelde richting van het verkeer. Doordat de tunnel vlak is treedt er geen schoorsteeneffect op. De rooklaag wordt snel opgemengd met de luchtstroom resulterend uit de winddruk. Hierdoor neemt de zichtlengte op 2m boven de weg snel af tot onder de 10m. In basis moet de rook en warmte afvoer in staat zijn om de te voldoen aan de eisen gesteld aan een niet besloten ruimte. Hierin dienen personen veilig te kunnen vluchten en veilig te kunnen verblijven. De gepresenteerde resultaten geven inzicht in de condities voor veilig vluchten. De in dit rapport gepresenteerde resultaten tonen aan dat voor zowel een vrachtwagenbrand, een bestelautobrand en een personenautobrand de zichtlengte in de tunnel dusdanig snel daalt dat personen in de tunnel niet veilig kunnen vluchten. Voor alle beoordeelde scenario’s is de beschikbare veilige vluchttijd korter dan de benodigde veilige vluchttijd. Op basis hiervan wordt geconcludeerd dat er niet veilig gevlucht kan worden. Hiermee wordt gesteld dat ook niet wordt voldaan aan de aan deze tunnel gestelde eisen.
P23721486e102
Page 36 of 36