Trạng thái giới hạn chịu lửa
Trạng thái giới hạn chịu lửa được xác định chủ yếu dựa trên loại kết cấu. Đó là cấu kiện chịu lực hay không chịu lực, hoặc là tường, cột hay cửa. Các quy định định nghĩa một số trạng thái giới hạn. Bốn loại được sử dụng phổ biến nhất là R, E, I, W.
(a) R = Khả năng chịu lực và ổn định, (b) E = Tính toàn vẹn, (c) I = Chức năng cách nhiệt, (d) W = Tường ngăn lửa
Trạng thái giới hạn „R" (khả năng chịu lực và ổn định)
Trạng thái giới hạn 'R' áp dụng cho tất cả các kết cấu chịu lực (kể cả những kết cấu nằm bên trong khoang cháy). Đặc biệt là những kết cấu đảm bảo sự ổn định của công trình. Những kết cấu này phải duy trì chức năng chịu lực ngay cả trong quá trình xảy ra cháy. Đối với trạng thái giới hạn 'R', không quan trọng kết cấu là loại dầm hay bản. Trạng thái giới hạn R phải được thỏa mãn đối với tường, cột, dầm, dàn mái, xà gồ, cũng như các sườn tăng cứng, v.v.
Trạng thái giới hạn „E" (tính toàn vẹn)
Trạng thái giới hạn 'E' áp dụng cho toàn bộ bề mặt của các kết cấu ngăn cháy. Trong quá trình cháy, không được phép hình thành vết nứt trong kết cấu ngăn cháy mà qua đó ngọn lửa có thể lan qua hoặc khí nóng có thể xâm nhập vào khoang khác. Tính toàn vẹn chống cháy phải được đảm bảo bởi các tường ngăn lửa và trần ngăn cách các khoang cháy, các vách ngăn cháy khác hoặc mặt dưới trần (phía sau có thể có ống kỹ thuật, v.v.), và các cửa ngăn cháy (ví dụ: cửa), khi thích hợp.
Trạng thái giới hạn „I" (Chức năng cách nhiệt)
Trạng thái giới hạn 'I' có hiệu lực đối với các kết cấu ngăn cháy bề mặt, nhằm ngăn chặn việc gia nhiệt quá mức ở phía không tiếp xúc với lửa. Vật liệu trên hoặc tiếp giáp với mặt không bị nung nóng không được bốc cháy. Khả năng cách nhiệt phải được đảm bảo đặc biệt bởi các kết cấu phẳng xây dựng chắc chắn như tường ngăn lửa và trần giữa các khoang cháy. Điều này có nghĩa là đây chủ yếu là các cấu kiện bên trong, nơi lửa có thể xảy ra ở cả hai phía của kết cấu và nơi người ở phía không bị nung nóng có khả năng bị nguy hiểm. Các cửa ngăn cháy mở ra lối thoát hiểm được bảo vệ cũng phải tuân thủ Trạng thái giới hạn 'I'.
Trạng thái giới hạn "W" (giới hạn bức xạ nhiệt)
Các yêu cầu hạn chế bức xạ nhiệt áp dụng cho các kết cấu ngăn cháy bề mặt, tương tự như "I" nhưng với các yêu cầu ít nghiêm ngặt hơn. Trạng thái giới hạn 'W' không có khả năng ngăn chặn sự tăng nhiệt độ, mà chỉ giới hạn ở một mức độ nhất định thông lượng nhiệt bức xạ từ phía kết cấu không tiếp xúc với lửa. Tuy nhiên, thông lượng nhiệt bức xạ này không được gây ra sự lan rộng của đám cháy hoặc gây nguy hiểm cho người đang thoát nạn ở gần kết cấu đó. Do đó, giá trị này được giới hạn ở mức 15 kW/m2.
Thời gian chịu lửa
Thời gian chịu lửa được định nghĩa là khoảng thời gian mà kết cấu phải chịu được tác động của lửa hoặc đáp ứng trạng thái giới hạn yêu cầu (hoặc nhiều trạng thái giới hạn). Thời gian chịu lửa được xác định theo đơn vị phút. Các cấp phân loại cơ bản được đặt ở 15, 30, 45, 60, 90, 120 và 180 phút.
Tải trọng trong điều kiện chịu lửa
Theo Eurocode, bạn có thể đơn giản hóa bằng cách xem xét tải trọng cực hạn trong điều kiện cháy là 70% của tổ hợp tải trọng theo ULS.
Phương pháp kiểm tra chịu lửa
Các phương pháp thiết kế khác nhau tùy theo cách tiếp cận, độ chính xác và mức độ phức tạp của tính toán. Khi phân tích một cấu kiện quan trọng, chúng ta có thể sử dụng Phương pháp tra bảng, đây là phương pháp bảo thủ nhất.
Nếu kết quả kiểm tra tiêu chuẩn không đạt yêu cầu, có thể chuyển sang các phương pháp chính xác hơn như Đường đẳng nhiệt 500 hoặc gọi là Phương pháp vùng. Trong trường hợp phân tích một phần kết cấu hoặc toàn bộ kết cấu, có thể sử dụng các mô phỏng số như dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ.
Các giả thiết cơ bản của Phương pháp tra bảng
- Về cơ bản, tất cả các giá trị áp dụng cho cốt liệu silic (loại nhạy cảm nhất với tác động của lửa)
- Đối với cốt liệu đá vôi, kích thước đá nhỏ nhất yêu cầu có thể giảm 10%
- Độ ẩm của bê tông phải nhỏ hơn 3%, nếu không có nguy cơ bong tróc nổ
- Nhiệt độ tới hạn của cốt thép bê tông là 500 °C
- Nhiệt độ tới hạn đối với cốt thép dự ứng lực là 400 °C (thanh) hoặc 350 °C (cáp DƯL và dây)
- Khoảng cách trục của cốt thép tính từ bề mặt phải nhỏ hơn 70 mm, nếu không phải xem xét cốt thép bề mặt
- Trong trường hợp nhiều lớp cốt thép, khoảng cách trục trung bình tính từ mép phải được tính toán, với khoảng cách trục nhỏ nhất của bất kỳ lớp nào phải đáp ứng ít nhất tiêu chí R30
- Có thể nội suy tuyến tính giữa các giá trị trong bảng
- Các giá trị trong bảng là giá trị tối thiểu và các nguyên tắc thiết kế theo Eurocode cũng phải được tuân thủ
Cột
Cột thường được kiểm tra tiêu chuẩn bằng phương pháp A hoặc B. Quyết định sử dụng phương pháp nào hoàn toàn phụ thuộc vào lựa chọn của kỹ sư. Việc kiểm tra tiêu chuẩn có hiệu lực đối với các cột chủ yếu chịu áp lực pháp tuyến và đối với các kết cấu có giằng.
Phương pháp A
- Chiều dài tính toán tối đa đạt 3 m.
- Chiều dài tính toán bằng 0,7*L đối với tầng trên cùng và 0,5*L đối với mỗi tầng tiếp theo.
- Sai lệch hình học ban đầu nhỏ hơn 15% chiều cao tiết diện.
- Diện tích cốt thép tối đa nhỏ hơn 4% diện tích tiết diện bê tông.
Phương pháp B
- Phương pháp chỉ có hiệu lực đối với các kết cấu có giằng.
- Chiều dài tính toán của cột có thể lớn hơn 3 mét.
Dầm
Việc kiểm tra tiêu chuẩn các cấu kiện dầm chỉ có thể thực hiện đối với tiết diện chữ nhật, tiết diện chữ T hoặc tiết diện chữ I. Bước tiếp theo, cần phân biệt giữa dầm đơn giản hoặc dầm liên tục.
Bản sàn
Tương tự như cấu kiện dầm, bạn phải lựa chọn giữa bản sàn kê tự do hoặc bản sàn liên tục. Một khía cạnh khác là phân biệt giữa các gối tựa được tạo bởi tường hoặc cột.
a) Bản sàn một phương, b) Bản sàn hai phương, c) Bản sàn liên tục - tường, d) Bản sàn liên tục - cột
Tường
- Tỷ lệ giữa chiều cao và chiều dày phải nhỏ hơn 40
- Khả năng chịu lửa EI – tính toàn vẹn và chức năng cách nhiệt, không chịu lực
- Khả năng chịu lửa REI – tính toàn vẹn và chức năng cách nhiệt, có chức năng chịu lực
Tóm tắt
Để kiểm tra tiêu chuẩn khả năng chịu lửa của kết cấu, Phương pháp tra bảng được ưu tiên sử dụng nhiều nhất, theo đó kỹ sư có thể nhanh chóng nhận được kết quả đạt/không đạt. Các phương pháp nâng cao hơn như Đường đẳng nhiệt 500 hoặc Phương pháp vùng cũng được sử dụng thường xuyên. Các phương pháp nâng cao được áp dụng khi các cấu kiện quan trọng như cột, dầm, tường hoặc bản sàn không đạt trong phương pháp tra bảng. Các phương pháp mô phỏng số như dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ chủ yếu được áp dụng trong môi trường học thuật. IDEA StatiCa RCS bao gồm các Phương pháp tra bảng đã đề cập ở trên. Sự phát triển tại IDEA StatiCa đang chuyển dịch phân tích từ Phương pháp tra bảng lên cấp độ các phương pháp số. Do đó, bạn có thể mong đợi phân tích dẫn nhiệt không ổn định trong IDEA StatiCa Member trong tương lai gần.
