Lausunto (8)

Transkriptio

1 1 (8) Lausunnon tilaaja: Liikennevirasto Opastinsilta 12 A Helsinki Palokokeen suorituksen ja tulosten arviointi 1 Lausunnon kohde Tässä asiantuntijalausunnossa esitetään arviointi betoniselle tunnelirakenteelle tehdyn palokokeen suorituksesta ja tulosten merkityksestä palomitoituksen kriteereihin nähden. 2 Aineisto Lausunnon taustatietoina on käytetty seuraavia asiakirjoja: 1. Determination of the fire behaviour of a concrete tunnel structure when exposed to the HCM fire curve. Project: Revontulitunneli. Report no Efectis-R Efectis Nederland. November Number of pages Lausunto Revontulitunnelin paloturvallisuudesta. KK-Palokonsultti Oy s. 3 Testattu rakenne Alla olevassa kuvassa 1 esitetään testatun rakenteen periaate ja sijoitus polttokoeuunissa. Pääkannattaja- ja kuorilaattaelementtien betoniin oli sekoitettu polypropyleenikuituja (Duomix) 1,5 kg/m 3. Tarkemmat kuvaukset koekappaleesta ja siihen asennetuista termoelementeistä löytyvät asiakirjasta [1]. Kuva 1. Testatun rakenteen periaate ja sijoitus polttokoeuunissa.

2 2 (8) 4 Palokokeen suoritus Palokokeen tilaaja (Liikennevirasto) oli antanut palokokeen suorittajalle (Efectis Nederland) tämän lausunnon liitteenä olevan kuvauksen tehtävästä. Tämän lausunnon antaja seurasi palokokeen suoritusta Efectis Nederlandin koehallissa. Asiakirjassa [1] on kuvattu palokokeen suoritus. Koekappaleeseen liittyvistä poikkeamista palokokeen tilaajan esittämään tehtäväkuvaukseen nähden voidaan todeta seuraavaa: - Betonivalun päällä olevan kivivillakerroksen paksuus oli 40 mm suurempi kuin suunnitteluarvo. Kokeen tulosten kannalta tämä voi johtaa lievästi korkeampiin lämpötila-arvoihin betonirakenteessa verrattuna suunnitteluarvon mukaiseen kivivillakerroksen paksuuteen. - Palokokeen ajankohtana betonin kosteus oli 4,5 %, mikä oli 0,5 % tavoitearvojen vaihteluvälin ylärajaa korkeampi. Tämä ero tarkoittaa sitä, että betonin lohkeilun mittaustulokset voivat olla suurempia kuin tavoitekosteudessa. Hieman korkeampi kosteuspitoisuus vaikuttaa lämpötilan nousua hidastavasti, mutta ei niin paljoa, että sillä olisi merkitystä johtopäätösten suhteen mitattujen lämpötilojen ollessa merkittävästi terästen mitoituslämpötiloja alempia. Kokeen aikana koekappaleen reunojen ja polttokoeuunin välinen suojaus ei kaikilta osin toiminut toivotulla tavalla ja tästä syystä lämpövuotojen seurauksena EPS eriste syttyi paikallisesti reunoilta ja jouduttiin sammuttamaan vedellä. Vedellä sammutus taasen johti tiedonsiirtokaapeleiden vaurioitumiseen kunnes ne saatiin vaihdettua. Tästä syystä koekappaleen sisältä mitatuista lämpötiloista puuttuu tulokset osalta aikaa. Edellä esitetyistä poikkeamista ja mittausdatan puutteista huolimatta raportoidut tulokset ovat käyttökelpoisia arvioitaessa kyseisen rakenteen palomitoituksen kriteerien täyttymistä. 5 Palokokeen tulosten arviointi palomitoituksen kriteerien suhteen Asiakirjassa [2] todetaan tunnelin liittorakenteisen palkki-laattarakenteen palomitoitusvaatimusten täyttymiseen liittyen seuraavaa: "Tunnelin liittorakenteisen palkki-laattarakenteen palonkeston voidaan katsoa täyttävän HCM 180 mitoituspalovaatimuksen jos pystytään varmistumaan siitä, että tunnelin palkkilaattarakenteessa lohkeilu HCM 180 palorasitusta vastaavassa tilanteessa rajoittuu enimmillään 60 mm:iin, eikä rakenteen saumoissa esiinny merkittävää vauriota. Asiakirjan [2] mukaan edellä mainituilla ehdoilla varmistetaan, että paloteknisessä mielessä rakennesuunnittelun mitoituslämpötilat teräksille, 490 o C valetun laatan teräksille (40 mm valun alapinnasta) ja 400 o C palkin 32 mm teräksillä (noin 230 mm palkin alapinnasta, reunimmaiset 165 mm palkin reunasta) ovat riittävät kun palomitoituksen vaatimustasona on HCM 180. Tulostaulukoista poimitut lohkeilun suurimmat arvot koekappaleen eri kohdissa ovat seuraavat: - Suurin mitattu lohkeilu kuorilaatassa (mitattu koekappaleen jäähdyttyä): 35 mm (koelaboratorion arvio 180 minuutin palorasituksen jälkeen noin 5 % vähemmän, eli mm) - Suurin mitattu lohkeilu keskellä palkkien reunoja (koekappaleen jäähdyttyä): 34 mm (koelaboratorion arvio 180 minuutin palorasituksen jälkeen noin 5 % vähemmän, eli mm) - Mitattu lohkeilu palkkien kulmissa (koekappaleen jäähdyttyä): mm (koelaboratorion arvio 180 minuutin palorasituksen jälkeen noin 5 % vähemmän, eli mm). Betonin lohkeilu ei yltänyt 60 mm asti palkkien kulmia lukuun ottamatta. Kulmapyöristyksillä ei ole mitoituksellista merkitystä, koska palomitoituksen ehtojen mukaan palkin 32 mm terästen mitoitusarvo on 400 o C [2] ja kokeessa mitatut lämpötilat reunimmaisen teräksen kohdalla olivat 180 minuutin kohdalla alle 150 o C (arvio) ja korkeimmillaan jäähtymisvaiheen aikana alle 220 o C.

3 3 (8) Valetun laatan terästen (40 mm valun alapinnasta) mitoitusarvo on 490 o C [2] ja kokeessa mitatut lämpötilat olivat 180 minuutin kohdalla alle 200 o C (arvio) ja korkeimmillaan jäähtymisvaiheen aikana alle 250 o C. Raportin [1] tulokset (mm. kuvan E 17 (Kuva 2) mukaan) osoittavat, että rakenteen saumoissa ei esiinny havaittavia vaurioita. Kuva 2. Koekappale palorasituksen puolelta katsottuna kokeen jälkeen. 6 Yhteenveto Raportin [1] tulokset osoittavat, että palotestatun rakenteen betonin lohkeilu oli HCM palorasituskäyrän mukaisessa 180 minuutin altistuksessa alle 60 mm tasopinnoilla. Koekappaleen sisällä palomitoituksessa käytettävien terästen kohdilla mitatut lämpötilat jäivät oleellisesti palomitoituksen kriteereinä esitettyjä kriittisiä terästen lämpötiloja alemmiksi eikä rakenteen saumoissa esiintynyt havaittavia vaurioita. Tulosten perusteella tarkastellun liittorakenteisen palkkilaattarakenteen palomitoitusvaatimusten voidaan katsoa täyttyvän. Espoossa, KK-Palokonsultti Oy Esko Mikkola TkT, sovellettu fysiikka

4 4 (8)

5 5 (8)

6 6 (8)

7 7 (8)

8 8 (8) Thermocouple locations