Không phải cấu kiện thép nào cũng bắt buộc sơn hoặc bọc vật liệu chống cháy. Trong một số trường hợp, cấu kiện thép không bọc chống cháy vẫn có thể đạt giới hạn chịu lửa yêu cầu. Kết luận này phải dựa trên tải trọng khi cháy, nhiệt độ tới hạn, hình dạng tiết diện và số mặt tiếp xúc với lửa. Bài viết của BỐN IBST giúp chủ đầu tư hiểu khi nào có thể dùng thép trần chịu lửa và khi nào phải tăng lớp bảo vệ.
Không phải mọi cấu kiện thép đều bắt buộc bọc chống cháy
Yêu cầu cần đạt là giới hạn chịu lửa của cấu kiện, không phải bắt buộc dùng một vật liệu bảo vệ cụ thể. Thép trần có thể được xem xét nếu tính toán chứng minh cấu kiện duy trì đủ khả năng chịu lực trong thời gian yêu cầu.
Mức chịu lửa của dầm, cột hoặc giằng phụ thuộc vào công năng và vai trò trong hệ kết cấu. Trong một công trình xây dựng, cột chính, dầm mái và cấu kiện phụ có thể chịu các yêu cầu khác nhau. Vì vậy, cần kiểm tra theo từng nhóm.
Sơn chống gỉ cũng không phải sơn chống cháy. Loại sơn này bảo vệ bề mặt thép trong điều kiện thông thường, nhưng không được tính là giải pháp tăng giới hạn chịu lửa.
Khi nào cấu kiện thép không bọc chống cháy có thể đạt yêu cầu?
Khả năng để thép trần phụ thuộc vào nhiều điều kiện cùng lúc. Một tiết diện lớn hoặc vị trí ít tiếp xúc với lửa chưa đủ để kết luận cấu kiện đạt yêu cầu.
Giới hạn chịu lửa yêu cầu không cao
Cấu kiện có khả năng để trần cao hơn khi thời gian chịu lửa yêu cầu ngắn. Trường hợp này có thể gặp ở một số nhà công nghiệp một tầng, cấu kiện phụ hoặc khu vực có mức chịu lửa thấp.
Tuy nhiên, R15 hoặc R30 không đồng nghĩa thép trần mặc nhiên đạt. Kỹ sư vẫn phải tính nhiệt độ cấu kiện tại thời điểm kiểm tra và đánh giá sức chịu tải còn lại. Với R60, R90 hoặc cao hơn, khả năng dùng cấu kiện thép không bọc chống cháy thường giảm.
Xem thêm: Những hạng mục kiểm định chất lượng công trình xây dựng
Tiết diện thép có hệ số Hp/A thấp
Hp/A thể hiện tương quan giữa chu vi tiếp xúc với lửa và diện tích tiết diện. Giá trị càng thấp, cấu kiện thường tăng nhiệt càng chậm.
- Tiết diện dày thuận lợi hơn: Khối lượng thép lớn giúp cấu kiện nóng chậm hơn tiết diện mảnh.
- Chu vi tiếp xúc ảnh hưởng trực tiếp: Dầm bị nung ba mặt khác dầm được sàn che một phần.
- Không chỉ nhìn chiều cao: Dầm cao nhưng thành mỏng vẫn có thể tăng nhiệt nhanh.
Hp/A cần được xác định theo tiết diện và số mặt thực tế tiếp xúc với lửa, không chỉ theo kích thước bên ngoài.
Mức độ sử dụng khả năng chịu lực thấp
Khi nhiệt độ tăng, cường độ và độ cứng của thép giảm. Cấu kiện chịu nội lực thấp sẽ có phần dự trữ lớn hơn và có thể chịu nhiệt độ cao hơn trước khi mất khả năng làm việc.
Nội lực khi cháy không được lấy nguyên từ điều kiện sử dụng bình thường. Hồ sơ phải lập tổ hợp riêng cho tình huống cháy.
Hai cột cùng tiết diện vì thế chưa chắc có cùng nhiệt độ tới hạn. Cột chịu tải lớn hoặc dễ mất ổn định thường bất lợi hơn.
Điều kiện tiếp xúc với lửa ít bất lợi
Cấu kiện bị nung quanh chu vi thường nóng nhanh hơn cấu kiện chỉ tiếp xúc ở một hoặc hai mặt. Sàn, tường hoặc bộ phận che chắn có thể làm giảm bề mặt nhận nhiệt.
Vị trí ngoài nhà và điều kiện thông thoáng có thể ảnh hưởng đến kịch bản nhiệt. Tuy nhiên, không thể chỉ dựa vào nhận định khu vực ít cháy để bỏ lớp bảo vệ. Nếu dùng kịch bản cháy tự nhiên, dữ liệu về lượng chất cháy và thông gió phải có căn cứ.
Có sự làm việc đồng thời với sàn hoặc bê tông
Dầm liên hợp, cột thép nhồi bê tông hoặc tiết diện được bê tông che một phần có thể tăng nhiệt chậm hơn thép trần độc lập.
Tác dụng này chỉ được tính khi cấu tạo bảo đảm làm việc đồng thời. Liên kết, chiều dày sàn và truyền nhiệt phải được phản ánh trong mô hình.
Nếu chưa chứng minh được hiệu quả che chắn hoặc làm việc liên hợp, cấu kiện vẫn phải được đánh giá như thép trần.
| Điều kiện đánh giá | Ảnh hưởng đến khả năng để thép trần | Cần kiểm tra |
| Thời gian chịu lửa ngắn | Thuận lợi hơn | Mức R của cấu kiện |
| Hp/A thấp | Tăng nhiệt chậm hơn | Tiết diện và chu vi tiếp xúc |
| Tải trọng khi cháy thấp | Có nhiều dự trữ chịu lực | Nội lực và hệ số sử dụng |
| Bị nung nóng nhiều mặt | Bất lợi | Số mặt tiếp xúc với lửa |
| Làm việc liên hợp | Có thể cải thiện | Cấu tạo và mô hình tính |
Cách kiểm tra thép trần có đáp ứng giới hạn chịu lửa hay không
Muốn kết luận có cần bọc chống cháy, đơn vị thiết kế phải kiểm tra theo quy trình thống nhất cho từng nhóm cấu kiện.
- Xác định mức chịu lửa: Làm rõ mức R của dầm, cột và giằng theo công năng và vai trò chịu lực.
- Lập tổ hợp tải trọng khi cháy: Tính nội lực riêng cho tình huống cháy, không dùng nguyên tổ hợp thông thường.
- Xác định nhiệt độ tới hạn: Tìm mức nhiệt mà khả năng chịu lực còn lại vừa bằng tác động thiết kế, đồng thời xét ổn định.
- Tính nhiệt độ thép: Xét đường cong cháy, Hp/A, số mặt tiếp xúc và điều kiện che chắn.
- Đối chiếu kết quả: Chỉ để thép trần khi nhiệt độ tính toán không vượt giới hạn và cấu kiện vẫn đủ sức chịu lực.
Không nên dùng một kết quả cho toàn bộ hệ khung. Chủ đầu tư có thể thực hiện tư vấn thẩm tra thiết kế công trình để kiểm tra độc lập dữ liệu và kết luận chịu lửa.
Những kết luận sai thường gặp khi đánh giá thép trần
Các nhận định đơn giản hóa dưới đây có thể dẫn đến việc bỏ lớp bảo vệ khi chưa đủ căn cứ.
- Nhà một tầng luôn được để thép trần: Công năng, khoang cháy và vai trò cấu kiện vẫn phải được xét.
- Mọi cấu kiện đều giới hạn ở 550°C: Nhiệt độ tới hạn còn phụ thuộc mức tải và nguy cơ mất ổn định.
- Tiết diện lớn chắc chắn đạt: Cần xét chiều dày, diện tích thép và chu vi nhận nhiệt, không chỉ nhìn kích thước.
- Sơn chống gỉ thay được sơn chống cháy: Sơn chống gỉ không giúp cấu kiện đạt một mức R cụ thể.
- Chỉ kiểm tra cường độ: Biến dạng nhiệt và mất ổn định cũng có thể làm cấu kiện không đạt.
Nếu cấu kiện thép không bọc chống cháy không đạt thì xử lý thế nào?
Khi kết quả không đạt, có thể điều chỉnh kết cấu, che chắn hoặc bổ sung vật liệu bảo vệ theo mức thiếu hụt.
- Điều chỉnh tiết diện: Chọn tiết diện dày hơn hoặc có Hp/A thấp hơn.
- Giảm mức độ huy động: Điều chỉnh sơ đồ hoặc bổ sung cấu kiện để giảm nội lực.
- Tận dụng cấu tạo liên hợp: Cho sàn hoặc bê tông tham gia khi liên kết đáp ứng yêu cầu.
- Giảm bề mặt nhận nhiệt: Bố trí che chắn để hạn chế số mặt tiếp xúc với lửa.
- Bổ sung lớp bảo vệ: Chọn sơn trương nở, vữa phun hoặc tấm bọc theo mức R và Hp/A.
Mỗi thay đổi đều phải được tính lại. Tự giảm chiều dày hoặc chỉ bảo vệ một phần có thể tạo điểm yếu tại dầm và nút liên kết.
Kết luận
Cấu kiện thép không bọc chống cháy có thể đạt yêu cầu khi mức R không cao, Hp/A thấp, tải khi cháy nhỏ và điều kiện tiếp xúc lửa thuận lợi. Các yếu tố này phải được kiểm tra đồng thời.
BỐN IBST hỗ trợ rà soát yêu cầu chịu lửa và đánh giá kết cấu thép khi cháy. Hãy liên hệ để xác định cấu kiện có thể để trần hoặc cần tăng lớp bảo vệ.
