Temperaturentwicklung und Beanspruchung von Tunnelschalen im Brandfall: Fid-Bau Portal

Temperaturentwicklung und Beanspruchung von Tunnelschalen im Brandfall

Hörrle, Dominik / Mayer, Peter‐Michael

10.1002/bate.200810030.abs

Brand ist im Tunnelbau einer der maßgebenden Lastfälle. Nachweisverfahren und Rechenmodelle sind derzeit noch in der Entwicklung. In diesem Aufsatz soll auf analytische Weise gezeigt werden, zu welchen Temperaturen es beim Brand an der Innenseite der Tunnelschale kommen kann und wie diese abschätzbar sind. Erlangt man so Kenntnis über eine zutreffende Temperaturzeitkurve, kann, unter bestimmten Randbedingungen, die instationäre Wärmeleitungsgleichung gelöst werden. Dadurch ist der Temperaturverlauf im Querschnitt zu jeder Zeit in jeder Tiefe analytisch gegeben und wird für einige Beispiele berechnet. Die Ergebnisse werden mit Messergebnissen realer Brandversuche verglichen und die Gültigkeit der dem analytischen Lösungsweg geschuldeten Vereinfachungen verifiziert. Anschließend wird das Lösungsmodell verwendet, um zeitabhängige Dehnungen und Krümmungen in Beispielquerschnitten (Schichtenmodell aus [1]) zu ermitteln und dort den Einfluss etwa der Temperaturleitfähigkeit aufzuzeigen.

Temperature development and loading of tunnel linings exposed to fire.

Fire is one of the main loading conditions in tunneling. Verification procedures and calculation models are currently being developed. In this article, an analytic model is used to estimate the temperature on the inner surface of the tunnel lining during a fire. This estimate helps to derive an appropriate temperature‐time graph making it possible, under specific boundary conditions, to calculate a time‐dependent, definite solution for the heat equation of the lining – this will be demonstrated. Having reached this solution, the temperature in the cross‐section for every point in time is analytically given and will be calculated for some examples. In addition, in order to verify its validity, the calculated solution is compared with the measurements obtained during real fire tests. Subsequently, the solution is applied to determine the time‐dependent strain and flexion of certain cross‐sections (layer model of [1]) and the influence of parameters such as the thermal diffusivity.