Farklı Eğimlere Sahip Bir Tünelde Havalandırma İhtiyaçlarının Değerlendirilmesi

İnceleyeceğimiz tünellerden Tünel-1 ve Tünel-2 olarak isimlendireceğiz. Tünel-1 kapalı kurba sahiptir, Şekil 1’de boyuna kesit çizimi ve Tablo 2’de boyuna kesit ölçüleri bulunmaktadır.

Şekil 1. Tünel-1 Boyuna Kesiti Çizimi

Tablo 2. Tünel-1 Boyuna Kesit Bilgisi

Hesaplama Sonuçları
Tünel-1 Hesaplama Sonuçları 

Tablo 6. Tünel-1/Tüp-1 Hesaplama Sonuçları 
                 a) Değişken Eğime Göre                                   b) Sabit Eğime Göre

Tablo 7. Tünel-1/Tüp-2 Hesaplama Sonuçları

             a) Değişken Eğime Göre                                      b) Sabit Eğime Göre

Tablo 6, Tablo 7, Tablo 8 ve Tablo 9 incelendiğinde tünellerdeki basınç kaybı faktörlerinden duvar sürtünmesi, tünel giriş-çıkış, rüzgâr etkisi ve yangın tekilliği basınç kayıpları değeri yangın noktasına göre önemli mertebede değişim göstermezler. Tünel içindeki taşıtlardan dolayı meydana gelen blokajların etkisi ve baca etkisi basınç kayıpları, yangın noktasına göre havalandırma ihtiyacını önemli mertebelerde etkilemektedir. Baca etkisinin ve taşıtların blokaj etkisinin yangın noktasına göre değişimi ve bu değişimin toplam basınç kaybına etkisini daha net gözlemleyebilmek amacıyla grafiklerle belirtilmiştir.

Şekil 3. Tünel-1 Yangın Konumuna Göre Basınç Kayıpları

Tünel 1 değişken eğimli tüplerde baca etkisi tünel girişinde negatif ve en düşük değerini almaktadır. Tünel girişinde tünelin negatif eğime başladığı noktaya kadar artarak tünelin negatif eğimli bölümünün başladığı noktada en yüksek değerini almaktadır, tünelin çıkışına kadar azalarak tünel çıkışında sıfır değerini alırlar. 
Araçların hava akışına blokaj oluşturması tünel girişinden çıkışına kadar doğrusal olarak artarak tünel çıkışında en yüksek değerine ulaşmaktadır.  
Bu sebeple baca etkisi ve araç blokaj etkisi toplamların yüksek olduğu yangın bölgelerinde toplam basınç kaybı en yüksek değerine ulaşmaktadır. Değerlendirilen Tüp 1 tünelinde tünelin 1800’üncü metresinde 305,85 Pa ve Tüp 2 tünelinde 2100’üncü metresinde 302,78 Pa değerini almaktadır. 
Tüp 1 sabit eğim yaklaşımında baca etkisi tünel girişinde en yüksek değerini almaktadır, tünelin 1800’üncü metrelerine kadar nispeten daha az oranda azalırken bu noktadan sonra azalma miktarı artarak tünel çıkışında sıfır değerini almaktadır.  Toplam basınç kaybı tünelin 2400 metresinde en yüksek değeri 210,24 Pa değerini almaktadır. 
Tüp 2 sabit eğim yaklaşımında eğim tünel boyunca sabit pozitif değer olduğundan baca etkisi tünel girişinden negatif değerli en düşük değerini almaktadır ve tünel çıkışına kadar artarak tünel çıkışında en yüksek değeri olan sıfır değerini almaktadır. Bu sebeple toplam basınç kaybı araç blokaj etkisinin maksimum değerini aldığı tünel çıkışında 184,49 Pa değerini almaktadır. 

Tünel-2 Hesaplama Sonuçları 

Tablo 8. Tünel-2/Tüp 1 Hesaplama Sonuçları 
           a) Değişken Eğime Göre                                      b) Sabit Eğime Göre

Tablo 9. Tünel-2Tüp 2 Hesaplama Sonuçları 
            a) Değişken Eğime Göre                                 b) Sabit Eğime Göre

Şekil 3: Tünel-2 Yangın Konumuna Göre Basınç Kayıpları

Tünel 2 değişken eğimli tüplerde baca etkisi tünel girişinde pozitif ve en yüksek değerini almaktadır. Tünel girişinde tünelin pozitif eğime başladığı noktaya kadar azalarak tünelin pozitif eğimli bölümünün başladığı noktada en düşük değerini almaktadır, tünelin çıkışına kadar artarak tünel çıkışında sıfır değerini alırlar. 
Araçların hava akışına blokaj oluşturması tünel girişinden çıkışına kadar doğrusal olarak artarak tünel çıkışında en yüksek değerine ulaşmaktadır.  
Bu sebeple Tüp1 değişken eğimde baca etkisi ve araç blokaj etkisi toplamların yüksek olduğu yangın bölgelerinde toplam basınç kaybı en yüksek değerine ulaşmaktadır. Tünelin 500’üncü metresinde 248,53 Pa değerini almaktadır. 
Tüp 2 değişken eğimli tünelde tünel girişinde, negatif eğimli bölümün başlama noktası, baca etkisi en yüksek değeri 82,78 Pa değerini almaktadır. Tünel çıkışında araç blokaj etkisi basınç kaybı 118,20 Pa değerini almaktadır. Tünelde baca etkisinin efektif olduğu kısımlarda araç blokaj ve baca etkisi toplamı, tünel çıkışındaki araç blokaj etkisi değerinden daha düşük olduğu için toplam basınç kaybı tünel çıkışında en yüksek değeri 220,93 Pa almaktadır. 
Tüp 1 sabit eğim yaklaşımında baca etkisi tünel girişinde en yüksek değerini almaktadır, tünelin 1800’üncü metrelerine kadar nispeten daha az oranda azalırken bu noktadan sonra azalma miktarı artarak tünel çıkışında sıfır değerini almaktadır.  Toplam basınç kaybı tünelin 2400 metresinde en yüksek değeri 210,24 Pa değerini almaktadır. 
Tüp 2 sabit eğim yaklaşımında eğim tünel boyunca sabit pozitif değer olduğundan baca etkisi tünel girişinden negatif değerli en düşük değerini almaktadır ve tünel çıkışına kadar artarak tünel çıkışında en yüksek değeri olan sıfır değerini almaktadır. Bu sebeple toplam basınç kaybı araç blokaj etkisinin maksimum değerini aldığı tünel çıkışında 184,49 Pa değerini almaktadır. 

Sonuç 

Tünellerde kritik yangın noktaları ve bu noktalarda havalandırma ihtiyacının karşılaması gereken basınç kayıpları Tablo 8’de verilmiştir. 

Tablo 8. Tünellerdeki Kritik Yangın Noktası ve Toplam Basınç Kaybı

Değerlendirilen tünellerin tamamında değişken eğime sahip tünellerin havalandırma ihtiyacı sabit eğimden fazla çıkmaktadır. Bu farkın oluşması temelde iki faktörün etkisinin sonucudur; tünellerde eğim değeri artıkça kritik hız değerinin artması ve tünel eğim değeri artıkça baca etkisinin artmasından kaynaklanmaktadır. 
Tünel 1’in her iki tüpünde de değişken eğimler için toplam basınç kaybı değeri Tünel 2’den daha fazla çıkmaktadır. Kapalı kurp tünellerde negatif eğim bölgesi tünel çıkışı tarafındadır, bu bölüm aynı zamanda araç bloja etkisinin en yüksek olduğu bölümdür. Açık kurp tünellerde ise negatif eğim tünelin giriş tarafındadır, tünelin giriş bölümünde araç blokaj etkisi en düşük değerlerini almaktadır. Bu sebeple kapalı kurp tünellerde en yüksek toplam basınç kaybı açık kurp tünellerden daha yüksek çıkmaktadır.