DE3731124C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Brandschutzsystem gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

An die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln werden bestimmte Forderungen gestellt, die u. a. auch bauliche Brandschutzmaßnahmen betreffen. Insbesondere in Tunneln, in denen Transporte gefährlicher Güter zugelassen sind, wird zu­ mindest ein beschränkter baulicher Objektschutz angestrebt, der im Brandfalle wirksam wird. Dieser besteht darin, daß Tunneldecke, Zwischendecken und Tunnelwände so geschützt wer­ den, daß eine Erhitzung der Bewehrungen von Stahlbetonbautei­ len über 300°C nicht möglich ist und insbesondere Betonab­ platzungen vermieden werden. Es wird dabei davon ausgegangen, daß entsprechende Brandschutzmaßnahmen so bemessen sind, daß sie in der oberen Hälfte des Verkehrsraumes einen bestimmten Temperaturverlauf, wie in Fig. 1 dargestellt, berücksichti­ gen. Richtlinien für die Ausstattung und den Betrieb von Straßentunneln (RABT), des Bundesministers für Verkehr der Bundesrepublik Deutschland aus dem Jahre 1985 zeigen die For­ derungen im einzelnen auf.

Bislang hat man in der Praxis den Schutz baulicher Stahlbe­ tonteile gemäß den eingangs aufgezeigten Forderungen durch zwei unterschiedliche Maßnahmen zu erreichen versucht. Nach einem bekannten System werden hierbei die Stahlbetonmassen zum Tunnelinneren hin um ein gedachtes Maß, beispielsweise 20 cm, verstärkt ausgeführt, d. h. über das statische Erforder­ nis hinaus. Diese Maßnahme hat zum Ziel, eine stärkere Beton­ masse zwischen Brandherd und Bewehrung im Brandfalle als Hit­ zeschild vorweisen zu können. Damit läßt sich zwar die Wir­ kung des Hitzeschildes nach Eintreten eines Brandfalles er­ reichen, so daß die Bewehrung keinen höheren Temperaturen als 300°C ausgesetzt ist. Allerdings besteht die Gefahr, daß die zum Tunnelinneren gerichteten Betonmassen abplatzen bzw. in ihrem Gefüge so stark geschädigt werden, daß sie in den be­ troffenen Bereichen nach dem Brandfalle mit großem Aufwand und unter Inkaufnahme von starken Verkehrsbehinderungen oder totalen Sperrungen entfernt und neu aufgebracht werden müs­ sen.

Nach einem anderen bekannten Brandschutzsystem werden die Tunnelinnenwände wie auch die Decke mit geeigneten feuerhem­ menden, wärmeisolierenden Baustoffen belegt, die gegen das Tunnelinnere wiederum mit geeigneten Verkleidungsmaterialien wie Putzträgerplatten oder ähnlichem belegt sind, um eine Verschmutzung der Isolierung und entsprechende Reinigung des Belages an der Sichtseite selbst zu ermöglichen. Hier hat sich als offen­ sichtlicher Mangel gezeigt, daß derartige Konstruktionen bei einem Unfall, der in der Regel einem Brandereignis voraus­ geht, keinen genügenden Anprallschutz bieten, so daß die Iso­ lierungen in einer solchen Weise beschädigt und abgelöst wer­ den, daß kein genügender Brandschutz mehr gegeben ist. Zudem sind die Isolierungen in der Regel hinsichtlich ihrer Lebens­ dauer begrenzt und nur bedingt reinigungsfreundlich infolge alterungsbedingten Nachlassens der hierfür verantwortlichen Qualitätsmerkmale der Oberflächen. Im Falle eines Brandes müssen ungeachtet der mechanischen Zerstörung diese Beklei­ dungen wegen der aufgetretenen Verrußung erneuert werden.

Zwar sind feuerbeständige Wandelemente in Sandwichbauweise für Lagerhäuser mit gesteuerter Atmosphäre bekannt (EP-A-01 07 180), die aus inneren Wandplatten aus Beton, einer zwei­ lagigen Wärmedämmschicht aus vorzugsweise geschäumtem Poly­ styrol und äußeren Wandplatten bestehen, die gleichfalls aus Beton gebildet sind, wobei sowohl Innen- wie auch Außenwand selbsttragend oder aber beide Wandelemente selbsttragend aus­ gebildet sein können, jedoch dienen diese Maßnahmen allein der Stabilisierung der dazwischen angeordneten Wärmedämm­ schicht aus Polystyrol innerhalb der eine reine Verkleidungs­ funktion ausführenden Wandplatten. Es sind jedoch keinerlei Hinweise zur Gewährleistung einer brandschützenden und an­ prallschützenden Wirkung enthalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, den geschilderten Schwierigkei­ ten abzuhelfen. Insbesondere soll ein Brandschutzsystem ge­ schaffen werden, welches eine einfache Installation und einen dauerhaften Brandschutz gewährleistet, und zwar auch unter Anprallasten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet.

Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Schale aus vorgefertigten Einzelelementen, die mit ihrem gesamten Gewicht auf der Tun­ nelsohle ruht, in einem vorgegebenen Abstand zur tragenden Wand in der Weise eingebaut, daß die erforderliche Brand­ schutzisolierung in dem entstandenen Zwischenraum Platz fin­ det. Diese Brandschutzisolierung ist dann durch die äußere Schale vor äußeren Angriffen, wie Anprall und dergleichen, geschützt, wobei in der Kombination aus starren, bewehrten Einzelelementen, deren biegesteife Verbindung untereinander und der Anbringung stoßabsorbierender Einrichtungen zwischen tragender Wand und diesen Einzelelementen ein Verbundsystem geschaffen wird, das in der Lage ist, relativ hohe kinetische Energie, wie sie die Anprallenergie hoher Gesamtlasten und Geschwindigkeiten im Straßenverkehr beinhaltet, in flächige Verformungsenergie umzusetzen bzw. zu vernichten ohne die Brandschutzeigenschaften des Brandschutzsystems zu schwächen oder zu beeinträchtigen oder zu vorspringenden Kantenbildun­ gen an den Verbindungsstellen zweier Verbundelemente zu füh­ ren. Wesentlich ist hierbei, daß die tragene Vorbauschale durch Ton-Keramik-Verbundelemente bzw. Verbundkörper gebildet ist, die sich wegen ihrer Armierung - die wegen der hier vor­ liegenden Bedingungen speziell in kleineren Rastermaßen als normal üblich gewählt werden kann - als besonders wider­ standsfähig gegen Anprall hoher Energie und Abplatzerschei­ nungen unter Hitzeeinwirkung erwiesen haben. Ferner werden die Verbundelemente aufgrund des Keramikbelags an der Sicht­ seite allen Forderungen nach Reinigungsfreundlichkeit, Unemp­ findlichkeit gegen wetterbedingte Beanspruchungen, Säuren- und Laugenangriff, Hitze, Unbrennbarkeit und ästhetischem Aussehen gerecht und bieten einen sehr guten Schutz des Ver­ bundkerns, der aus Beton besteht, gegen Korrosion.

Zweckmäßigerweise werden zur Verbindung von Beton und Keramik Mörtelbaustoffe gewählt, die hydraulisch abbindend den Anfor­ derungen der Brandschutzklasse 1 genügen, sofern nicht die Verbindung der Keramik unmittelbar bei der Vorfertigung mit dem Betonkörper direkt erfolgt.

Zum fugengerechten Ausrichten der Fertigelemente an der Bau­ stelle sind diese an ihren Schmalseiten mit Ausnehmungen ver­ sehen, in denen die Elemente zur biegesteifen Verbindung der Einzelelemente, wie Rundbolzen und Anker, lose eingelegt wer­ den. Diese mechanischen Glieder werden biegesteif bemessen, um die Anprallenergie, die auf ein Verbundelement wirkt, auch auf das benachbarte Verbundelement zu verteilen.

Auf ihrer der Sichtseite abgewandten Seite sind die Verbund­ elemente zweckmäßigerweise mit stoßabsorbierenden Elementen versehen, die mit der mit Abstand zur Schale angeordneten Wand fest verbunden sind. Vorzugsweise sind die stoßabsorbie­ renden Elemente durch stabartige Bauteile gebildet, die unter Druckbeanspruchung ausknicken. Als beson­ ders geeignet hierfür hat sich der Einsatz entsprechend be­ messener sowie räumlich und zahlenmäßig nach statischen Ge­ sichtspunkten auf der der Sichtseite abgewandten Seite eines Verbundelements angebrachte Stahlanker gezeigt, die am Verbundelement angelenkt und über in die tragende Wand eingebrachte Anschweißplatten verbunden sind. Diese Bau­ elemente sind darüber hinaus in der Lage, die normalen, bei­ spielsweise durch Windzug oder Erschütterungen auf die Ver­ bundelemente wirkenden Horizontalkräfte ohne Knickung auf­ zunehmen.

Die Einbaulänge der stoßabsorbierenden Bauteile bestimmt sich nach den Einbaumaßen der zwischen tragender Wand und Ver­ bundelement vorzusehenden Isolierung, die zweckmäßigerweise aus einer Kombination von preiswerten Brandschutzmatten mit einer kurzzeitigen Belastungsmöglichkeit bis zu 1000°C auf­ gebaut ist, die in Richtung des Tunnelinneren durch eine ent­ sprechend dimensionierte Fasermatte geschützt wird, die den in den eingangs erwähnten RABT niedergelegten Forderungen ge­ recht wird und insbesondere aus Keramikfasern gebildet ist, die Temperaturen bis 1430°C standhalten kann.

Ein derartiges Brandschutzsystem ermöglicht wegen der vorge­ fertigten Teile eine gute und preiswerte Einbringung, eine mit geringen Kosten versehene und relativ einfache Auswech­ selbarkeit. Das System zeichnet sich ferner durch ausgezeich­ nete Pflegeeigenschaften und Alterungsbeständigkeit aus.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm des Temperaturverlaufs in der oberen Hälfte eines Verkehrsraumes,

Fig. 2 einen Horizontalabschnitt durch eine Ausführungs­ form eines Brandschutzsystems.

Fig. 1 zeigt eine den RABT entnommene Darstellung des Tempe­ raturverlaufes in der oberen Hälfte des Verkehrsraumes für die Bemessung von baulichen Brandschutzmaßnahmen, wobei die Zeit t die Dauer bis zum Beginn der Löscharbeiten umfaßt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine tragende Wand 1, vor der mit Abstand eine selbsttragende Schale 2 aus einzelnen Verbund­ elementen 3 angeordnet ist. Jedes der Verbundelemente 3 ist aus einem Betonteil 4, der zweckmäßigerweise bewehrt ist, und einem auf der Sichtseite angeordneten Keramikbelag 5 aus im dargestellten Ausführungsbeispiel plattenförmigen Formkörpern gebildet. Zwischen der Schale 2 und der aus Beton bestehenden Wand 1 ist eine Schicht aus Isolierstoffen angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Brandschutzmatte 6 und einer Keramikfasermatte 7 besteht.

Die Schale 2 ist durch stoßabsorbierende Stahlanker 8 mit der Wand 1 verbunden. Die Stahlanker 8 sind hierbei mit in die Wand 1 eingelassenen Anschweißplatten 9 verschweißt. Auf der anderen Seite sind die Stahlanker 8 in konventioneller Weise an den Betonteil 4 an­ geschlossen.

Die biegesteife Verbindung der Verbundkörper 3 untereinander erfolgt durch biegesteife Anker 10, die lose in entsprechend ausgebildete Bohrungen 11 in den Schmalseiten der Verbundele­ mente aufgenommen sind. Die Fuge zwischen zwei benachbarten Verbundkörpern 3 wird mit Hilfe einer Dichtungsschnur 12, die nicht brennbar ausgeführt ist, derart gegen den Innenraum des Tunnels abgedichtet, daß sie nur den Betonteil 4 erfaßt, wäh­ rend der Fugenanteil im Bereich der keramischen Formkörper 5 mit hydraulisch abbindendem Fugenmaterial ausgebildet ist.

Ein nach dem Aufbau in Fig. 2 gefertigtes Brandschutzsystem, bei dem die Keramikfasermatte selber bis zu 1260°C belastbar sein sollte, wurde einem Temperaturtest unterzogen. Hierbei konnte festgestellt werden, daß bei einer Dauertemperaturein­ wirkung von 1200°C an der Oberfläche des Verbundelementes, gemessen über einen gewählten Zeitraum von 90 Minuten, der entsprechend der Fig. 1 als t-5 min. bezeichnet ist, einen Temperaturwert an der Oberfläche der Wand 1 von 270°C gemes­ sen ergab. Diese erzielten Werte zeigen, daß bei diesem rela­ tiv hoch angesetzten Wert von 95 min. von Brandbeginn bis zum Beginn der Löscharbeiten und dem gewählten Aufbau des Systems eine hervorragende Erfüllung der Vermeidung von Maximaltempe­ raturen im Bereich der Wand im Sinne der angeführten RABT er­ zielt werden konnte.

Claims (8)

1. Brandschutzsystem für Verkehrsbauten, insbesondere Tun­ nelwandungen, mit einer an der tragenden Wand ange­ ordneten, wärmedämmenden und feuerbeständigen Schicht aus Isolierstoffen, die zur Sichtseite hin durch eine selbsttragende Schale aus vorgefertigten, biegesteif miteinander verbundenen Einzelelementen begrenzt ist, welche stoßabsorbierend mit der tragenden Wand ver­ bunden sind und aus Verbundelementen bestehen, bei denen auf der Sichtseite tragender, bewehrter Be­ tonteile keramische Formkörper befestigt sind.

2. Brandschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die keramischen Formkörper plattenförmig aus­ gebildet sind.

3. Brandschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die keramischen Formkörper durch hydraulisch abbindende Mörtel oder unmittelbar mit dem Betonteil verbunden sind.

4. Brandschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbundelemente an ihren Schmalseiten durch biegesteife Elemente mit den benach­ barten Verbundelementen verbunden sind.

5. Brandschutzsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbundelemente an ihren Schmalseiten mit Ausnehmungen versehen sind, in denen die biegesteifen Elemente aufgenommen sind.

6. Brandschutzsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die biegesteifen Elemente in den Ver­ bundelementen lose eingelegt sind.

7. Brandschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verbundelemente mit der tragenden Wand durch unter Druckbeanspruchung aus­ knickende stoßabsorbierende Elemente verbunden sind.

8. Brandschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schicht zwischen der tra­ genden Wand und dem Verbundelement aus einer Kombi­ nation von Brandschutzmatten und Keramikfasermatten ge­ bildet ist.