Materiály používané v konstrukci i vybavení tunelu by neměly být hořlavé, ani by neměly v případě požáru v tunelu uvolňovat větší množství toxického kouře. Navíc je v takovém případě nutné, aby se struktura nezhroutila, zatímco jsou uživatelé nebo členové záchranářských týmů ještě v tunelu, a hlavní bezpečnostní prvky musejí fungovat alespoň do doby dokončení evakuace či hasičského zásahu.
Tyto základní požadavky závisejí na reakci použitých materiálů na oheň a na protipožární odolnosti konstrukce a vybavení:
Tuto kapitolu sepsal Robin Hall a Pracovní skupina 4 výboru C4 (2008-2011), kde:
Materiály použité na stavbu tunelů musejí vykazovat odpovídající odolnost vůči ohni, aby byla zajištěna jejich soudržnost během evakuace a hašení požáru.
Oddíl VII.3 "Reakce materiálů na oheň" technické zprávy 05.05.B "Kontrola ohně a kouře v tunelech" rozebírá vlastnosti materiálů ve vztahu k ohni s doporučením, aby požadované specifikace materiálů obsahovaly i požadavky na jejich chování v případě ohně. Žádoucími vlastnostmi jsou:
Při požáru nelze zcela předejít tvorbě plynů, ale rizika lze snižovat vhodnou volbou materiálů a návrhem bezpečnostních opatření, jako jsou např. únikové cesty. Cílem těchto opatření je omezit rozsah požáru. Pozornost by měla být také věnována vlastnostem povrchů stěn, včetně dlaždic a nátěrů, odvodnění či osvětlovacích prvků. Nároky na ně kladené by měly zahrnovat i požadavky na jejich chování v ohni.
Měla by být zvážena i možnost, že materiály mohou při vznícení uvolňovat i sloučeniny působící korozi nebo toxické látky, které mohou narušit betonové povrchy. To se vztahuje i na všechny případné nátěry. V případě polypropylenových vláken použitých za účelem snížení rizika drolení je třeba posoudit výdrž betonu po každém větším vystavení ohni. V místech roztavení vláken dochází ke zvýšení porozity, což snižuje odolnost proti karbonizaci a působení sloučenin chlóru.
Povrch vozovky může být tvořen cementovým betonem nebo asfaltem. Článek "Vliv vozovky na požáry v silničních tunelech" v časopise Routes/Roads rozebírá vlastnosti těchto materiálů z hlediska požární bezpečnosti. Jediný beton, který není vznětlivý a nepředstavuje tedy riziko při požárech v tunelech, je beton cementový. Studie a zkušenost ze skutečných požárů nicméně ukazují, že ve chvílích, kdy je ohrožena bezpečnost uživatelů, asfalt nijak zásadně nepřispívá ke zvýšení rozsahu požáru (tj. rychlosti produkce tepla ani celkového rozsahu hořící oblasti). Použití nekrytého asfaltu v tunelech se nedoporučuje, neboť by se rozlité palivo mohlo dostat pod povrch
Protipožární odolnost konstrukce lze charakterizovat jako čas mezi počátkem požáru a okamžikem, kdy už konstrukce dále nemůže plnit svou původní funkci, ať už pro zhroucení nebo deformaci nad únosnou míru.
Kapitola 7 "Návrhová kriteria protipožární odolnosti konstrukce" technické zprávy 2007 05.16.B
"Systémy a vybavení pro kontrolu ohně a kouře v silničních tunelech" shrnuje účely protipožární odolnosti následovně:
Dodatečným účelem může být omezení doby, po kterou je narušena doprava během oprav tunelu po požáru.
Přehled k tématu je k dispozici v kapitole VII.4 "Protipožární odolnost konstrukce" technické zprávy 1999 05.05.B "Kontrola ohně a kouře v tunelech ".
Protipožární odolnost konstrukce je znázorněna jako křivky vztahu čas-teplo. Obrázek 9.2-1 ukazuje křivku ISO 834, nizozemskou RWS křivku, německou ZTV křivku a francouzskou "navýšenou" uhlovodíkovou křivku HCinc, v níž jsou teploty navýšeny koeficientem 1300/1100 ze základní uhlovodíkové křivky podle Eurokódu 1, část 2-2.
Obr. 9.2-1: Křivky vztahu teplota ku času pro standardy ISO, HCinc, ZTV a RWS (zdroj: Routes/Roads číslo 324)
Návrhová kritéria pro protipožární odolnost v tunelech byla společně schválena Světovou silniční asociací (World Road Association, PIARC) a Mezinárodní asociací pro tunely (International Tunnelling Association), byla prezentována v článku "PIARC Návrhová kriteria protipožární odolnosti konstrukce silničních tunelů" (2004),časopisu Routes/Roads, a dále publikována jako doporučení PIARC v Kapitole 7 "Návrhová kriteria protipožární odolnosti konstrukce" technické zprávy 2007 05.16.B. Shrnutí těchto návrhů je uvedeno v tabulce 9.2-2.
| Traffic Type | Main Structure | Secondary Structures (4) | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Immersed or Under/Inside Superstructure |
Tunnel in Unstable Ground | Tunnel in Stable Ground | Cut & Cover | Air Ducts (5) | Emergency Exits to Open Air |
Emergency Exits to Other Tube |
Shelters (6) | |
| Cars Vans |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
See note (2) | See note (2) | ISO 60 min |
ISO 30 min |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
| Lorries Tankers |
RWS/HCinc 120 min (1) |
RWS/HCinc 120 min (1) |
See note (3) | See note (3) | ISO 120 min |
ISO 30 min |
RWS/HCinc 120 min |
RWS/HCinc 120 min (7) |
Poznámky
(1) 180 minut může být vyžadováno pro velmi vysoké intenzity nákladních vozidel přepravujících hořlavé náklady.
(2) Bezpečnost není kritériem a nevyžaduje protipožární odolnost (jinou než jako prevenci progresivního zhroucení). Zohlednění dalších cílů může vést k následujícím závěrům:
(3) Bezpečnost není kritériem a nevyžaduje protipožární odolnost (jinou než jako prevenci progresivního zhroucení). Zohlednění dalších cílů může vést k následujícím závěrům:
(4) Další pomocné konstrukce: stanovují se s ohledem na konkrétní projekt.
(5)V případě příčného větrání.
(6) Kryty by měly být spojeny s venkovním ovzduším.
(7) Delší doba by se měla uvažovat v případě silných intenzit provozu nákladních vozidel s hořlavým nákladem a pokud není možná evakuace z krytů do 120 minut.
Následky potenciálního selhání ovlivní požadavky na protipožární odolnost - zde záleží na typu tunelu. V zanořeném tunelu může vést zhroucení části tunelu k zaplavení celého tunelu, naopak i u hloubeného tunelu bude mít místní zhroucení jen velmi omezené dopady. Základním požadavkem je prevence postupného progresivního zhroucení tunelu a zajištěné zachování zásadních podélných systémů (elektrické vedení či komunikační kabely).
Různá opatření protipožární ochrany se týkají materiálů používaných na konstrukci tunelů .Kapitola VII.3 "reakce materiálů na oheň" zprávy 1999 05.05.B "Kontrola ohně a kouře v tunelech " rozebírá vlastnosti kameninových obložení tunelu oproti zpevněnému betonu. Intenzívní teplo může při větších požárech vést u zpevněného betonu ke ztrátě nosné funkce. Izolační vrstva odolná vůči požárům může být nanesena v zájmu prevence rychlého poškození konstrukce. Je nutné hodnotit protipožární odolnost celé konstrukce (typ a hloubka zpevnění/předpětí, dodatečné ochrany atd.).
Štěpení betonu je způsobeno rozdíly v teplotě a rozpínání. Znamená tak nebezpečí pro zpevnění, které je spíše vystaveno vysokým teplotám. To zpravidla nepředstavuje hrozbu při evakuaci osob, ale pro hasiče už může představovat reálné nebezpečí. Štěpení betonu a související rizika lze různými způsoby protipožární ochrany snižovat, ale zcela eliminovat je nelze nikdy kvůli možnosti velmi vysokých teplot.
Je nutné dbát na protipožární odolnost ventilačního systému, aby jeho návrhový výkon nebyl ohrožen selháním. Proto je nutné vyhodnotit dopady místního zhroucení potrubí při požáru.
Únikové cesty se používají jen během první fáze požáru, kdy slouží k úniku osob uvězněných v tunelu. Je nutné, aby tyto cesty byly použitelné alespoň po dobu 30 minut. V případech, kdy jsou tyto cesty také určeny k zásahu záchranných složek, musí být tato doba pochopitelně delší.
Aby se předešlo šíření požáru do druhého tubusu nebo do únikových cest, musí bezpečnostní dveře, výklenky a další vybavení mezi tubusy vydržet po určitou dobu funkční. Únikové dveře jako celek včetně okolní konstrukce musí ohni odolávat alespoň 30 minut. Na dveře mezi dopravními tubusy jsou kladeny podstatně větší požadavky na odolnost, například na 1 či 2 hodiny.
S ohledem na odolnost vůči vysokým teplotám lze vybavení tunelu a kabely hodnotit rámcově jako odolné proti ohni, nebo jako nechráněné.
Chráněné prvky vybavení a kabely mohou mít různé stupně protipožární odolnosti, například:
Nechráněné prvky vybavení, jako jsou dopravní značení, kamery či hlásiče, mají běžně provozní teplotu do 50°C, a lze tedy očekávat jejich selhání už při poměrně nízkých teplotách. Materiály zahrnují:
Kritické teploty pro materiály používané v nechráněných prvcích zahrnují mimo jiné:
Všechny prostředky užívané pro upevnění vybavení ke konstrukci by se měly vybírat i s ohledem na jejich chování v ohni.