Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép bị cháy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

TẠ HOÀNG DUY HẢO

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ UỐN

CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP BỊ CHÁY FLEXURAL BEHAVIOUR OF REINFORCED

CONCRETE BEAMS EXPOSED TO FIRE

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2022

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học:

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Cao Văn Vui

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS TS Đào Đình Nhân

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Liêu Xuân Quí

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2022

Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:

1 TS Nguyễn Hồng Ân…… - Chủ tịch Hội đồng 2 TS Nguyễn Thái Bình……- Thư ký

3 PGS TS Đào Đình Nhân…- Ủy viên (Phản biện 1) 4 TS Liêu Xuân Quí……… - Ủy viên (Phản biện 2) 5 TS Nguyễn Đình Hùng… - Ủy viên

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 23/07/1997 Nơi sinh: Quảng Ngãi

TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu ứng xử uốn của dầm bê tông cốt thép bị cháy (Flexural behaviour of reinforced concrete beams exposed to fire) I NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về dầm bê tông cốt thép bị cháy

- Nghiên cứu mô phỏng ứng xử uốn dầm bê tông cốt thép bị cháy bằng phần mềm SAFIR

- Phân tích kết quả có được về ứng xử uốn của dầm BTCT bị cháy với các thời gian cháy khác nhau

- So sánh và đánh giá ứng xử uốn của dầm BTCT bị cháy với các trường hợp lớp bê tông bảo vệ khác nhau để rút ra những kết luận

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 14/02/2022

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/06/2022

IV HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Cao Văn Vui

PGS.TS Cao Văn Vui

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ thuật Xây dựng nằm trong hệ thống bài luận cuối khóa nhằm trang bị cho học viên cao học khả năng tự nghiên cứu, biết cách giải quyết những vấn đề cụ thể đặt ra trong thực tế xây dựng Đó là trách nhiệm, niềm tự hào và là kết quả sau những ngày tháng miệt mài của mỗi học viên cao học

Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng và nổ lực của bản thân, học viên đã nhận được sự giúp đỡ và hỗ trợ nhiều từ tập thể và các cá nhân Học viên xin ghi nhận và bày tỏ lòng biết ơn đến tập thể và các cá nhân đã dành cho học viên sự giúp đỡ quý báu đó Sự ủng hộ của mọi người là động lực để học viên hoàn thành luận Văn Thạc Sĩ

Đầu tiên, học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Cao Văn Vui Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành ý tưởng của đề tài cũng như cách nhận định đúng đắn trong những vấn đề nghiên cứu và cách tiếp cận có hiệu quả trong suốt quá trình làm

Tiếp đến, học viên xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã truyền dạy những kiến thức quý báu cho học viên, đó cũng là những kiến thức không thể thiếu trên con đường nghiên cứu khoa học và sự nghiệp của học viên sau này

Cuối cùng, học viên xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã ủng hộ, hỗ trợ về vật chất lẫn tinh thần để học viên có thể hoàn thành tốt Luận Văn Thạc Sĩ này

Luận văn Thạc Sĩ đã được hoàn thành trong thời gian quy định, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý Thầy Cô chỉ dẫn và góp ý thêm để học viên bổ sung kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn

Xin trân trọng cảm ơn

Tp HCM, ngày 22 tháng 07 năm 2022

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hỏa hoạn là một trong những tải trọng đặc biệt đối với kết cấu công trình xây dựng Khi hỏa hoạn xảy ra, lửa gây ra những tác dụng bất lợi cho kết cấu bê tông cốt thép (BTCT) Cụ thể, lửa làm tăng biến dạng và làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu BTCT Sự thay đổi này đạt đến một mức độ nào đó có thể làm kết cấu bị phá hoại Dầm BTCT là một bộ phận của kết cấu chịu tác động trực tiếp của lửa, trong đó, lớp bê tông bảo vệ có vai trò quan trọng đến nhiệt độ của cốt thép chịu lực Luận văn này trình bày kết quả mô phỏng ảnh hưởng của lớp bê tông bảo vệ đến độ võng của dầm BTCT bị cháy Để đạt được mục đích này, dầm BTCT bị cháy với nhiệt độ cháy theo tiêu chuẩn ISO 834 được phân tích cơ nhiệt đồng thời Quá trình phân tích được thực hiện bằng phần mềm SAFIR Chương trình mô phỏng được thực hiện trên 2 tiết diện dầm 300 x 300 mm và 250 x 400 mm, mỗi tiết diện được mô phỏng 3 trường hợp cháy đó là: cháy 3 mặt (không xét ảnh hưởng của bản sàn), cháy 3 mặt (có xét ảnh hưởng của bản sàn) và cháy 4 mặt Các trường hợp cháy này được mô phỏng với sự thay đổi về chiều dày lớp bê tông bảo vệ Từ đó có thể vẽ được đường cong quan hệ nhiệt độ - chuyển vị của dầm Đánh giá đường cong quan hệ nhiệt độ - chuyển vị, có thể rút ra được thời gian sụp đổ của dầm khi cháy Ngoài ra sự phân bố nhiệt độ bên trong cấu kiện cũng được đánh giá và so sánh kiểm chứng Kết quả phân tích cho thấy rằng độ võng tăng gần như tuyến tính với thời gian cháy trong giai đoạn đầu và sau đó tính phi tuyến tăng nhanh cho đến sụp đổ hoàn toàn Chiều dày lớp bảo vệ có vai trò quan trọng đối với đường cong quan hệ độ võng và thời gian cháy của dầm BTCT

ABSTRACT

Fire is one of the extreme loads acting on constructional structures When a fire occurs, fire causes negative effects on reinforced concrete (RC) structures Specifically, fire increases the deformation demand and reduces the load-carrying capacity of RC structures When these changes approach a certain extent, failure of structures occurs RC beams, a part of structures, is directly affected by fire, in which the concrete cover plays an important role in the temperature of steel reinforcement This thesis presents the simulation results on the effects of concrete cover thickness on the deflection of RC beams exposed to fire To achieve this aim, RC beams simultaneously subjected to loads and exposed to ISO 834 fire were analyzed The simulations were performed using SAFIR software The thesis presents a study on simulation of the reinforced concrete beams exposed to fire The simulation program is carried out on two beams with sections 300 x 300 mm and 250 x 400 mm, each section is simulated with 3 fire cases: 3-sided fire (without considering the influence of floor slabs), 3-sided fire (with consideration of the influence of floor slabs) and 4-sided fire These beams are simulated with the change of the thickness of concrete cover From there, the temperature-displacement curve of the beam can be represented Evaluating the temperature-displacement curve, it is possible to derive the collapse time of the beam in fire In addition, the temperature distribution inside the structure is also evaluated and compared The analytical results show that the deflection increases almost linearly with the fire time in the first stage and then the nonlinearity increases rapidly until complete collapse The thickness of concrete cover plays an important role on the relationship between the deflection and the fire time of RC beams

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bài làm do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS TS Cao Văn Vui

Các kết quả trong bài làm là đúng theo tính toán và chưa được công bố ở các nghiên cứu nào khác

Tôi xin chịu trách nhiệm về luận văn do mình thực hiện

Học viên cao học

Tạ Hoàng Duy Hảo

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Ý nghĩa nghiên cứu 2

1.5 Cấu trúc luận văn 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Giới thiệu chung 4

2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 5

2.2.1 Ở nước ngoài 5

2.2.2 Ở trong nước 15

2.3 Tổng kết 18

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19

3.1 Nguyên tắc thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép chịu lửa theo EN 1992-1-2 [1] 19

3.1.1 Giới thiệu chung về phân tích kết cấu trong điều kiện cháy 19

3.1.2 Sự phát triển nhiệt độ trong buồng cháy 19

3.1.3 Sự truyền nhiệt trong kết cấu 20

3.1.4 Đường gia nhiệt tiêu chuẩn 21

3.1.5 Tổ hợp hệ quả của các tác động khi chịu lửa 23

3.1.6 Khả năng chịu lửa và nguyên tắc kiểm trả khả năng chịu lực 24

3.2 Quan hệ σ - ε của bê tông và thép khi nhiệt độ tăng cao 24

3.2.1 Vật liệu cốt thép 25

3.2.2 Vật liệu bê tông 28

3.3 Sự phân bố nhiệt độ trong dầm BTCT 31

3.4 Các phương pháp tính toán 32

3.4.1 Phương pháp tra bảng tính toán dầm BTCT ở nhiệt độ cao 33

3.4.2 Phương pháp đường đẳng nhiệt 500oC tính toán dầm BTCT ở nhiệt độ cao 35

4.2 Phân tích độ võng dầm 300 x 300 mm khi cháy 51

4.2.1 Trường hợp dầm cháy 3 mặt (không xét bản sàn) 51

4.2.2 Trường hợp dầm cháy 3 mặt (có xét bản sàn) 54

4.2.3 Trường hợp dầm cháy 4 mặt 56

4.4 Tính toán khả năng kháng uốn theo phương pháp đường đẳng nhiệt 500oC 78

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

5.1 Kết luận 81

5.2 Kiến nghị 82

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 97

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3-1 Công thức xác định Biến dạng do lực  26

Bảng 3-2 Hệ số suy giảm đặc trưng cốt thép loại X 27

Bảng 3-3 Các phương pháp tính toán kết cấu chịu lửa theo EN 1992-1-2 [1] 32

Bảng 3-4 Kích thước tối thiểu của dầm BTCT một nhịp [1] 33

Bảng 3-5 Kích thước tối thiểu của dầm BTCT nhiều nhịp liên tục [1] 34

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Một tòa nhà 26 tầng ở thành phố Sao Paulo sập đổ sau khi cháy 4

Hình 2.2 Tòa nhà ở Lisbon, Bồ Đào Nha sập đổ sau một vụ cháy 4

Hình 3.1 Quan hệ giữa thời gian cháy và nhiệt độ bề mặt biên kết cấu [30] 20

Hình 3.2 Một số đường cong cháy tiêu biểu theo ISO 834 [30] 22

Hình 3.3 Quan hệ giữa thời gian cháy - nhiệt độ bề mặt biên (theo đường chuẩn ISO 834 và ASTM E119 [30] 22

Hình 3.4 Mô hình toán học cho mối quan hệ ứng suất-biến dạng của cốt thép và thép ứng suất trước ở nhiệt độ cao 26

Hình 3.5 Đặc trưng cơ lý của thép ở nhiệt độ cao theo EN 1992 [1] 27

Hình 3.6 Biến dạng do nhiệt độ của bê tông cốt liệu đá silic và cốt liệu đá canxit 29

Hình 3.7 Mô hình toán học biểu diễn quan hệ ứng suất – biến dạng của bê tông chịu nén ở nhiệt độ cao 30

Hình 3.8 Đặc trưng cơ lý của bê tông ở nhiệt độ cao theo EN 1992 [1] 30

Hình 3.9 Phân bố nhiệt độ trên 1/4 tiết diện dầm theo EN 1992 [1] 31

Hình 3.10 Tiết diện ngang suy giảm của dầm BTCT [27] 36

Hình 3.11 Nhiệt độ trong một tiết diện ngang của dầm liên hợp thép – bê tông [33] 37

Hình 3.12 Nhiệt độ trong một dầm BTCT [33] 38

Hình 4.1 Sơ đồ tính dầm đơn giản 39

Hình 4.2 Tiết diện dầm BTCT b x h = 300 x 300 mm 42

Hình 4.3 Mặt cắt dầm BTCT trong SAFIR 43

Hình 4.4 Thiết lập thông số nhiệt học vật liệu cốt thép 44

Hình 4.5 Thiết lập thông số cơ học vật liệu cốt thép 44

Hình 4.6 Thiết lập thông số nhiệt học vật liệu bê tông 45

Hình 4.7 Thiết lập thông số cơ học vật liệu bê tông 46

Hình 4.8 Chương trình phân tích nhiệt 2D 46

Hình 4.9 Điều kiện nhiệt độ ở 4 mặt tiết diện dầm 47

Hình 4.10 Rời rạc hóa kết cấu thành các phần tử con trong phân tích nhiệt 47

Hình 4.11 Nhiệt độ trong tiết diện dầm ở thời điểm 600s, 1800s, 2400s, 3600s 48

Hình 4.12 Đường đẳng nhiệt với tiết diện 30 x 30 cm (R60) trong EN1992-1-2 [1] 49

Hình 4.13 So sánh đường đẳng nhiệt phân tích bằng SAFIR và đường đẳng nhiệt trong EN 1992-1-2 [1] 49

Hình 4.14 Đường cong quan hệ nhiệt độ – thời gian tại nút 53, 1, 199, 200, 272 50

Hình 4.15 Chương trình phân tích cơ học 3D 51

Hình 4.16 Chia phần tử trên dầm và gán điều kiện biên 51

Hình 4.17 Tải trọng phân bố đều trên dầm 52

Hình 4.27 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy trường hợp không xét bản sàn 59

Hình 4.28 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy trường hợp cháy 4 mặt 59

Hình 4.29 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy theo các phương án mô phỏng 60

Hình 4.30 Sơ đồ tính dầm đơn giản 61

Hình 4.31 Tiết diện dầm BTCT b x h = 250 x 400 mm 64

Hình 4.32 Tải trọng phân bố đều trên dầm 65

Hình 4.33 Mặt cắt dầm BTCT trong SAFIR 65

Hình 4.34 Điều kiện nhiệt độ ở 4 mặt tiết diện dầm 66

Hình 4.35 Rời rạc hóa kết cấu thành các phần tử con trong phân tích nhiệt 66

Hình 4.44 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy trường hợp có xét bản sàn 73

Hình 4.45 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy trường hợp không xét bản sàn 74

Hình 4.46 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy trường hợp cháy 4 mặt 74

Hình 4.47 Thời gian sụp đổ của dầm BTCT bị cháy theo các phương án mô phỏng 75

Hình 4.48 Điều kiện nhiệt độ ở 1.5 mặt tiết diện dầm 76

Hình 4.49 Nhiệt độ mặt cắt dầm 250 x 400 mm tại 3600s, 7200s, 10800s,14400s 76

Hình 4.50 Đường cong độ võng – thời gian cháy ứng với chiều dày lớp bảo vệ a khác nhau 77

Hình 4.51 Tiết diện dầm giảm yếu 78

Hình 4.52 Hệ số suy giảm cường độ cốt thép [27] 79

Hình 4.53 Tính toán khả năng chịu uốn của dầm BTCT ở nhiệt độ cao [27] 79

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

BTCT Bê tông cốt thép

EN 1992 Tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2

k hệ số dẫn nhiệt (W/mK) T nhiệt độ (K)

T nhiệt độ trong buồng cháy (oC)

T0 nhiệt độ ban đầu của buồng cháy (thường lấy 20oC)

Ed giá trị nội lực tính toán tương ứng ở nhiệt độ thường

Ed,fi giá trị nội lực tính toán tương ứng trong trường hợp cháy

ηfi hệ số giảm tải trọng trong trường hợp cháy

Qk,1 giá trị tiêu chuẩn của hoạt tải

Gk giá trị tiêu chuẩn của tĩnh tải

γG hệ số vượt tải cho tĩnh tải

γQ,1 hệ số vượt tải cho hoạt tải

ψfi hệ số tổ hợp cho các giá trị tải trọng thường xuyên

Ed,fi giá trị thiết kế của tác động trong điều kiện nhiệt độ cao

fc cường độ chịu nén của bê tông

fct cường độ chịu kéo của bê tông

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Lý do thực hiện đề tài

Việc đánh giá và tính toán khả năng chịu lực của các cấu kiện hay kết cấu bị cháy là một bài toán rất quan trọng trong công tác thiết kế Các tiêu chuẩn thiết kế của một số quốc gia [1] cũng như tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam [2] hiện nay đã có những quy định cho các cấu kiện, kết cấu khi chịu lửa Tuy nhiên, tiêu tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam chỉ đưa ra các quy tắc phân loại cấp chịu lửa hay bảng tra các kích thước tối thiểu để tiết diện có thể chịu lực khi cháy Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình của Việt Nam [2] quy định bậc chịu lửa cấp I, II, III và IV cho các công trình xây dựng Bậc chịu lửa là tính chịu lửa của nhà và công trình, được xác định bằng thời gian tối đa chịu lửa của các cấu kiện xây dựng Mặc khác, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình không đề cập tới sự ảnh hưởng của các yếu tố khác như đặc trưng cơ lý của bê tông và cốt thép ở nhiệt độ cao, cũng như không có một chỉ dẫn cụ thể nào để thiết kế cấu kiện BTCT chịu lửa Tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2 (gọi tắt là EN 1992-1-2) [1] đã đưa ra các chỉ dẫn và giới thiệu ba phương pháp thiết kế đó là phương pháp tra bảng, phương pháp đơn giản và phương pháp thiết kế theo yêu cầu cụ thể về khả năng làm việc của kết cấu

Bê tông cốt thép (BTCT) được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng bởi vì BTCT có rất nhiều ưu điểm so với các loại vật liệu khác như cách âm, cách nhiệt, chịu lửa, v.v Khi thời gian cháy vượt qua khả năng chịu lửa của công trình thì biến dạng của công trình tăng lên rất nhanh, đồng thời sức chịu tải của công trình giảm đáng kể Điều này dẫn đến kết cấu bị biến dạng quá mức cho phép hoặc khả năng chịu tải của kết cấu nhỏ hơn tải trọng tác dụng Dầm BTCT là một trong những cấu kiện chịu tác động trực tiếp của lửa khi xảy ra hỏa hoạn Nghiên cứu về khả năng chịu lửa của dầm BTCT là hết sức cấp bách và cần thiết

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước về dầm BTCT bị cháy

- Nghiên cứu mô phỏng ứng xử uốn dầm BTCT bị cháy

- Phân tích kết quả có được về ứng xử uốn của dầm BTCT bị cháy với các thời gian cháy khác nhau

- So sánh và đánh giá ứng xử uốn của dầm BTCT bị cháy với các trường hợp lớp bê tông bảo vệ khác nhau để rút ra những kết luận

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Dầm BTCT bị cháy

- Phạm vi nghiên cứu: đánh giá khả năng chịu lực của dầm BTCT bị cháy Các số liệu và lý thuyết tính toán được lấy theo tiêu chuẩn EN 1992 [1]

1.4 Ý nghĩa nghiên cứu

- Ý nghĩa khoa học:

• Kết quả mô phỏng sẽ đánh giá được ứng xử của dầm BTCT khi cháy • Đánh giá chuyển vị của dầm BTCT khi cháy

• Đánh giá khả năng chịu lực của dầm BTCT khi cháy

• Đánh giá thời gian chịu lửa của dầm tương ứng với chiều dày lớp bê tông bảo vệ khác nhau

• Kết quả thu được sau khi mô phỏng và đánh giá sẽ là tiền đề để phát triển những nghiên cứu mới sau này

• Kết quả nghiên cứu là một tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu hay lý thuyết tính toán đã có

1.5 Cấu trúc luận văn

Luận văn được trình bày cụ thể trong 5 chương Mở đầu luận văn là chương 1 Chương này nêu lên lý do thực hiện đề tài nghiên cứu, mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Ngoài ra phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa nghiên cứu cũng được trình bày trong chương này

Chương 2 giới thiệu tổng quan tình hình nghiên cứu kết cấu bê tông cốt thép bị cháy tại các công trình Chương này được chia làm 3 phần gồm giới thiệu chung, tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về các vấn đề liên quan tới đề tài nghiên cứu và từ đó đưa ra tổng kết cho đề tài

Chương 3 là chương cơ sở lý thuyết Chương này giới thiệu về nguyên tắc thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép chịu lửa theo tiêu chuẩn EN 1992 Tiếp theo, chương này đề cập đến quan hệ σ - ε của bê tông và thép khi nhiệt độ tăng cao Ngoài ra, sự phân bố nhiệt độ trong dầm BTCT cũng được giới thiệu trong chương này Tiếp đến là phần giới thiệu các phương pháp tính toán dầm BTCT chịu lửa theo tiêu chuẩn EN 1992 Sau cùng là phần trình bày tổng quan về phần mềm SAFIR

Chương 4 là chương phân tích số Chương này trình bày những kết quả thu được từ quá trình mô phỏng Quá trình mô phỏng được thực hiện trên phần mềm SAFIR Đặc biệt, mối quan hệ giữa thời gian cháy và độ võng của dầm BTCT bị cháy được phân tích làm rõ Tiếp đó là phần nhận xét dựa trên các số liệu thu thập được để đưa ra kết quả về việc mô phỏng

Chương 5 của luận văn là kết luận những tính chất của cấu kiện dầm BTCT bị cháy, đồng thời kiến nghị những hướng phát triển tiếp của đề tài này Mục tài liệu tham khảo trong luận văn trích dẫn các tài liệu liên quan phục vụ cho mục đích nghiên cứu của đề tài

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung

Tình trạng hỏa hoạn gây hư hỏng, sập đổ các công trình đã và đang là vấn đề nan giải trong nhiều năm nay Trên thế giới đã có nhiều vụ cháy dẫn đến sụp đổ công trình và thiệt hại rất nhiều về tính mạng con người Ở thành phố Sao Paulo vào ngày 1/5/2018, một vụ cháy đã xảy ra và gây sập đổ hoàn toàn một tòa nhà 26 tầng Vụ việc này đã khiến ít nhất 1 người thiệt mạng và 3 người mất tích

Hình 2.1 Một tòa nhà 26 tầng ở thành phố Sao Paulo sập đổ sau khi cháy Tại Bồ Đào Nha vào ngày 20/12/2020, cháy đã làm sập một tòa nhà ở ngay tại trung tâm thành phố Lisbon Gần 50 lính cứu hỏa đã phải tới hiện trường để dập lửa và cứu hộ

Hình 2.2 Tòa nhà ở Lisbon, Bồ Đào Nha sập đổ sau một vụ cháy

Tại Việt Nam, những vụ cháy liên tiếp đã xảy ra, gây nên thiệt hại rất lớn về người và tài sản Theo số liệu thống kê của Cục Cảnh sát PCCC và CNCH, trong tháng 4/2022, toàn quốc xảy ra 132 vụ cháy, làm chết 8 người, bị thương 5 người;

thiệt hại tài sản ước tính 22,5 tỷ đồng Như vậy, tình hình cháy ở nhà ở hộ gia đình là một thực trạng đáng lo ngại và cần phải ngăn ngừa, giảm thiểu mất mát

Hỏa hoạn có ảnh hưởng với các mức độ khác nhau đến khả năng chịu lực của kết cấu Khi hỏa hoạn xảy ra, dầm và cột là các cấu kiện chịu lực chính nhưng lại bị tác động trực tiếp của lửa Điều này làm ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực của kết cấu Vì vậy, việc đánh giá tác động của lửa đối với khả năng chịu lực của dầm trở nên rất cần thiết

2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 2.2.1 Ở nước ngoài

Năm 1985, Dotreppe và Franssen [3] đã sử dụng phương pháp số để phân tích kết cấu BTCT và kết cấu liên hợp chịu lửa Tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích mặt cắt dầm, mặt cắt dầm này được chia thành các phần tử nhỏ hình vuông Kết cấu tăng nhiệt được phân tích từng bước bằng cách sử dụng phương trình Newton-Raphson Tác giả so sánh giữa lý thuyết và các kết quả thí nghiệm đối với một dầm BTCT và một dầm liên hợp Trong cả hai trường hợp, có sự tương đồng khá cao giữa kết quả lý thuyết và thực nghiệm Bài báo này còn chỉ ra rằng, mặc dù cùng một loại mô hình tuy nhiên phân tích kết cấu liên hợp tương đối khó khăn hơn phân tích BTCT

Năm 1996, El-Hawary và cộng sự [4] đã trình bày một nghiên cứu về ảnh hưởng của lửa đến ứng xử uốn của dầm BTCT Bốn nhóm dầm BTCT được đúc, tiếp xúc với lửa ở 650°C trong các khoảng thời gian 0, 30, 60 và 120 phút và sau đó được làm nguội bằng nước Cường độ chịu nén của bê tông trong dầm được xác định bằng búa Schmidt Các dầm đã được kiểm khả năng kháng uốn bằng cách tác dụng hai tải trọng ngang tăng dần Các biến dạng và độ lệch được đo ở mỗi lần tăng tải Tải trọng gây nứt, sự hình thành vết nứt và tải trọng tới hạn được ghi lại cho mỗi dầm Sau thí nghiệm, tác giả quan sát thấy sự giảm tải trọng tới hạn, tăng độ võng, tăng cả biến dạng kéo, nén đồng thời giảm cường độ nén của bê tông do tiếp xúc với lửa

Năm 1997, El-Hawary và cộng sự [5] tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với lửa và độ dày lớp bê tông bảo vệ đối với ứng xử của dầm BTCT chịu lửa trong vùng chịu cắt và sau đó làm nguội bằng nước Thí nghiệm 8 dầm BTCT (180×20×12 cm) được thực hiện trong nghiên cứu này Các dầm được chia thành 2 nhóm Nhóm (1) gồm bốn dầm có chiều dày lớp bê tông bảo vệ là 2 cm và nhóm (2) gồm bốn dầm có chiều dày lớp bê tông bảo vệ là 4 cm Mỗi nhóm phải chịu ngọn lửa ở 650°C trong các khoảng thời gian khác nhau (0, 30, 60 và 120 phút) Cường độ chịu nén của bê tông trong dầm được xác định bằng cách sử dụng búa Schmidt sau khi tiếp xúc với lửa Các dầm được thí nghiệm bằng cách tác dụng tăng dần hai tải trọng ngang Các biến dạng được đo ở mỗi lần tăng tải Tải trọng nứt, sự hình thành vết nứt và tải trọng tới hạn được ghi lại cho mỗi dầm Ứng xử của các dầm tiếp xúc với lửa trong vùng chịu cắt bị ảnh hưởng nhiều bởi thời gian tiếp xúc với lửa và sự thay đổi lớp bê tông bảo vệ

Năm 1998, Desai [6] trình bày một phương pháp để ước tính khả năng chịu uốn và cắt của một dầm BTCT, tương ứng với một khoảng thời gian nhất định mà dầm BTCT tiếp xúc với lửa Phương pháp đề xuất này dựa trên việc đánh giá sự suy giảm cường độ của bê tông và cốt thép, do nhiệt độ cao phát triển bên trong dầm Các quy tắc thiết kế về khả năng chịu uốn và chịu cắt được kiểm chứng với các thí nghiệm trên dầm để xem xét ảnh hưởng của một loạt các thông số thực tế: kích thước của dầm, cường độ của bê tông và cốt thép, khối lượng và vị trí của cốt thép

Năm 2009, Dwaikat & Kodur [7] đã thực hiện các thí nghiệm kiểm tra khả năng chịu lửa của 6 dầm BTCT đánh số từ B1 – B6 Tất cả dầm đều có chiều dài là 3,96 m và tiết diện ngang 406×254 mm2, sử dụng thép dọc Ø19 chịu kéo và Ø13 chịu nén Trong đó B1 và B2 làm từ bê tông cường độ bình thường, B3 – B6 làm từ bê tông cường độ cao Các thí nghiệm bao gồm thí nghiệm kiểm tra cường độ bê tông, điều kiện ảnh hưởng, quá trình cấu kiện bị cháy, tỷ lệ tải trọng Dữ liệu từ các thí nghiệm được sử dụng để so sánh hiệu suất của dầm bê tông cường độ cao và bê tông cường độ bình thường trong điều kiện cháy Ngoài ra, dữ liệu từ các thí nghiệm còn được sử dụng để đối chiếu với mô hình phản ứng cháy của dầm bằng

phương pháp phần tử hữu hạn Kết quả từ các thí nghiệm và mô phỏng số, có thể rút ra các kết luận như: dầm với bê tông cường độ cao có khả năng chống cháy thấp hơn so với dầm sử dụng bê tông cường độ thấp Đồng thời bê tông cường độ cao dễ bị nứt vỡ hơn, lý do là vì tính thấm của bê tông thấp Ngoài ra, mức tải trọng, cách tiếp xúc với lửa và các điều kiện liên kết cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống cháy chung của dầm BTCT Do đó, sự phá hoại và khả năng chống cháy của dầm BTCT tiếp xúc với lửa phải được xác định dựa trên điều kiện cháy, tải trọng và diễn biến thực tế

Năm 2011, tác giả Hawileh [8] đã nghiên cứu việc sử dụng mô hình phi tuyến để xác định khả năng truyền nhiệt trong cấu kiện BTCT được gia cường bằng GFRP Chương trình mô phỏng ANSYS 2007 được sử dụng để mô hình dầm BTCT có tiết diện 350×400 mm dài 4.25 m Trong thí nghiệm mô phỏng, nhiệt độ trung bình trong các thanh GFRP được lấy sau mỗi 0,5 giây Kết quả dự đoán nhiệt độ trung bình sau 25 phút tiếp xúc với lửa là khá chính xác Có một sự sai lệch nhỏ có thể liên quan đến việc thiếu các đặc tính vật liệu chịu nhiệt của các thanh GFRP Dầm BTCT được thí nghiệm bị phá hoại sau khoảng 128 phút tiếp xúc với lửa, khi nhiệt độ trung bình trong các thanh GFRP đạt 462 °C Tương tự, dự đoán thời gian dầm bị phá hoại là 130 phút Sự khác biệt thời gian phá hoại theo tỷ lệ phần trăm giữa mô hình phi tuyến và thời gian thực nghiệm là 1.5% Sự truyền nhiệt bắt đầu từ các cạnh dầm, sau đó truyền vào trong dầm Lớp bê tông bảo vệ có thể trì hoãn sự tăng nhiệt độ trong GFRP lên tới 130 phút Từ đó cho thấy dầm bê tông được gia cố bằng thanh GFRP có thể đạt được độ bền chịu lửa khoảng 130 phút, cao hơn nhiều so với thời gian tối thiểu 90 phút được khuyến nghị trong tiêu chuẩn Anh Hơn nữa, khi làm thí nghiệm có thể thiếu dữ liệu về sự gia tăng nhiệt độ trong các thanh GFRP riêng lẻ trong quá trình tiếp xúc với lửa Tuy nhiên, khi dùng mô hình FE thì có thể dự đoán sự gia tăng nhiệt độ tại bất kỳ vị trí và thời gian cụ thể nào Vì vậy, mô phỏng FE có thể được sử dụng thay thế cho các thí nghiệm tốn kém

Năm 2013, Eamon [9] và cộng sự trình bày quy trình phân tích độ tin cậy của dầm BTCT bị cháy Nghiên cứu này đề cập đến việc xác định các tổ hợp tải trọng

có liên quan, xác định các biến tải trọng ngẫu nhiên và tải trọng tới hạn đặc biệt, thiết lập mô hình ứng xử nhiệt độ cao để xác định khả năng chịu tải dầm Dựa trên nghiên cứu, một phân tích độ tin cậy được thực hiện bằng cách sử dụng các dữ liệu có sẵn Các biến ngẫu nhiên là tĩnh tải, hoạt tải duy trì và nhiệt độ Khả năng chịu lực là khả năng chịu mô men, với các biến ngẫu nhiên được lấy là cường độ chảy dẻo của thép, cường độ chịu nén của bê tông, vị trí đặt cốt thép, chiều rộng dầm và độ khuếch tán nhiệt Ảnh hưởng của các thông số khác nhau của dầm đã được xem xét, bao gồm lớp bê tông bảo vệ, chiều rộng dầm, loại cốt liệu, cường độ nén, tỷ lệ tĩnh tải trên hoạt tải, tỷ lệ cốt thép, điều kiện chống đỡ, nhiệt độ cháy trung bình và các thông số khác Sử dụng quy trình được đề xuất, độ tin cậy được ước tính từ 0 đến 4 giờ tiếp xúc với đám cháy bằng cách sử dụng mô phỏng Monte Carlo Tác giả kết luận rằng độ tin cậy giảm phi tuyến tính như một hàm của thời gian Trong đó các thông số quan trọng nhất là lớp phủ bê tông, tỷ lệ nhịp/chiều sâu khi có các vật cản dọc trục, nhiệt độ cháy trung bình và các điều kiện hỗ trợ

Cũng trong năm 2013, Han và cộng sự [10] đã có một nghiên cứu về hiệu suất chống cháy của kết cấu composite (SRC) Bài báo này tóm tắt một số nghiên cứu gần đây được công bố về kết cấu SRC trong hoặc sau khi tiếp xúc với lửa Nội dung bài báo bao gồm: 1) Khả năng chịu lửa và tính chất sau cháy của cột SRC; 2) Tính năng chống cháy của cột SRC với các khớp dầm, bằng cách áp dụng trình tự chất tải bao gồm chất tải ban đầu, gia nhiệt, làm mát và chất tải sau cháy; 3) Khả năng chống cháy và ứng xử sau cháy của khung SRC

Năm 2014, Nair & Gomez [11] đã xuất bản một bài nghiên cứu về khả năng chống lửa của dầm chữ T ứng suất trước bằng phương pháp mô hình số, nhằm đánh giá khả năng làm việc của các cấu kiện bê tông dự ứng lực đúc sẵn trong các kết cấu khung bê tông Kết cấu dầm T được mô hình bằng phần mềm ANSYS, một phần mềm có khả năng dự đoán phản ứng cháy của kết cấu Đối tượng nghiên cứu trong nghiên cứu này là dầm T kép chịu lửa Các dầm được phân tích với các độ dày sàn bên trên lần lượt là 51 mm, 76 mm, 102 mm, 121 mm và 152 mm Đồ thị thu được từ việc phân tích được biểu diễn dưới dạng hàm thời gian theo nhiệt độ nút ở các

bước thời gian khác nhau và độ dày tấm khác nhau Trong mọi trường hợp, nhiệt độ ở phía không được tiếp xúc với lửa của dầm ban đầu tăng chậm theo kiểu tuyến tính, sau đó tăng nhanh hơn và theo xu hướng tương tự như đường gia nhiệt tiêu chuẩn ASTM E119 Kết luận được rút ra là khả năng chống cháy phụ thuộc vào lớp bê tông bảo vệ và độ dày của tấm topping trong sàn Ngoài ra, độ cứng của liên kết trong dầm cũng ảnh hưởng tới khả năng chống cháy

Vào năm 2015, nhóm Gernay & Franssen [12] phát triển một mô hình kếu cấu đa trục mới cho bê tông trong tình huống hỏa hoạn Một số ví dụ về mô phỏng số bằng phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến tính được sử dụng để tìm hiểu các khả năng chống cháy của kết cấu khung bê tông Tác giả sử dụng phần mềm mô phỏng SAFIR Bài viết tập trung nghiên cứu về mô hình phá hoại dẻo ở nhiệt độ thường và nhiệt độ cao Nghiên cứu sử dụng EN 1992-1-2 để khái quát hóa cho các trạng thái ứng suất đa trục bằng cách sử dụng giả định đẳng hướng để tính toán biến dạng nhiệt tự do Bê tông khi chịu nhiệt độ cao sẽ bị suy giảm về cường độ và độ cứng Hiệu ứng này được xem xét thông qua các thông số vật liệu Quy luật biến đổi của các tham số nhiệt độ được lấy từ các quy ước như trong EN 1992-1-2 hoặc từ dữ liệu thí nghiệm đã được công bố Mô hình kết cấu đa trục mới cho bê tông ở nhiệt độ cao được phát triển dựa trên sự phá hoại dẻo Trong bài báo này, mô hình bê tông đã được sử dụng trong các mô hình số được thực hiện với phần mềm dành riêng cho việc phân tích các cấu trúc tòa nhà trong điều kiện hỏa hoạn Mục tiêu là để chứng minh khả năng ứng dụng mô hình cụ thể trong khung dựa trên hiệu suất và cho thấy rằng nó có thể được sử dụng cho các ứng dụng thực tế trong thiết kế kết cấu kháng cháy Các mô phỏng của nghiên cứu đã làm nổi bật độ tin cậy và độ chính xác của mô hình bê tông Đặc biệt, mô hình đã thành công trong việc dự đoán được sự hình thành vết nứt trong một mẫu bê tông đơn giản chịu lực cắt và lực kéo kết hợp, và sự phát triển của lực kéo trong các tấm bê tông chịu uốn

Năm 2017, Gao và cộng sự [13] đã trình bày bài báo về sự phát triển của một phương pháp dự đoán khả năng chống cháy của dầm BTCT tiếp xúc với lửa Phương pháp đề xuất dựa trên phương pháp thời gian tương đương trong đó năng

lượng kết hợp với các hệ số hiệu chỉnh được xây dựng dưới dạng hàm gồm các biến số là bề dày lớp bê tông bảo vệ và các đặc tính bề mặt Theo cách tiếp cận được đề xuất, khoảng thời gian chịu lửa của dầm BTCT trong điều kiện tiếp xúc với lửa có thể được suy ra khi dầm BTCT tiếp xúc với đường gia nhiệt tiêu chuẩn, sau này có thể được dự đoán bằng cách sử dụng một tập hợp các phương trình đã được các tác giả phát triển trước đó Dữ liệu về khả năng chịu lửa của dầm BTCT trong điều kiện tiếp xúc với đường gia nhiệt tiêu chuẩn được sử dụng để xây dựng và đối chứng với phương pháp đề xuất Phương pháp thiết kế đề xuất được chứng minh là chính xác trong việc dự đoán khả năng chống cháy của dầm BTCT khi tiếp xúc với đường gia nhiệt tiêu chuẩn

Năm 2019, Song và cộng sự [14] đã nghiên cứu về khả năng chống cháy của dầm BTCT với sự thay đổi về cốt thép Nội dung chính của báo cáo này là khảo sát các ứng xử của dầm BTCT đơn giản có ba mặt tiếp xúc với lửa Tác giả đã thí nghiệm 6 mẫu với kích thước thật được thiết kế theo nguyên tắc “uốn mạnh và cắt yếu” Một dầm được thí nghiệm với nhiệt độ phòng trong khi 5 dầm khác được thí nghiệm chịu nhiệt độ cao Các thông số liên quan đến khả năng chịu cắt dã được thảo luận và trình bày, chẳng hạn như tỷ lệ cốt thép dọc và tỷ lệ cốt thép đai Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng phá hoại giòn do cắt dưới nhiệt độ phòng có thể chuyển sang phá hoại uốn – cắt ở nhiệt độ cao do giãn nở nhiệt và suy giảm cường độ của bê tông và cốt thép Ngoài ra tác giả còn kết luận rằng tỷ lệ cốt thép dọc càng cao thì thời gian phá hoại của mẫu càng lớn Điều đó có thể chỉ ra rằng cốt thép dọc có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu cắt của dầm dưới tác động của nhiệt độ cao Ngoài ra, sự cấu tạo của cốt thép đai cũng có thể làm giảm một cách hiệu quả độ võng của dầm khi bước vào giai đoạn phá hủy do nhiệt

Năm 2019, Thongchom và cộng sự [15] đã nghiên cứu những ảnh hưởng của tải trọng làm việc liên tục ở nhiệt độ cao đối với phản ứng uốn của dầm BTCT tiết diện chữ T sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao 700 °C và 900 °C trong 3 giờ và sau đó làm nguội trong không khí Hai dầm phải chịu tải trọng làm việc mô phỏng không đổi bằng 22.6 % độ bền uốn không bị hư hại (không bị gia nhiệt), trong khi các dầm

đối ứng tiếp xúc với lửa mà không có bất kỳ tải trọng duy trì nào được tác dụng Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng các cốt thép (chịu kéo) trong tất cả các dầm tiếp xúc với lửa đã trải qua nhiệt độ đỉnh cao hơn giá trị tới hạn (593 °C) trước khi thí nghiệm tĩnh sau cháy Kết quả thí nghiệm tĩnh sau cháy cho thấy tải trọng duy trì có ảnh hưởng bất lợi đến phản ứng uốn sau cháy của dầm BTCT Ảnh hưởng bất lợi này thể hiện rõ rệt hơn ở độ cứng và độ dẻo sau cháy Trong bài báo, mô hình phần tử hữu hạn được sử dụng để dự đoán phản ứng nhiệt độ và các mối quan hệ tải trọng - độ võng sau cháy của dầm BTCT tiếp xúc với lửa

Năm 2020 Akca và Özyurt [16] đã trình bày bài báo về ứng xử cơ học sau cháy và ảnh hưởng của các điều kiện bảo dưỡng sau cháy khác nhau (làm nguội, xử lý lại, bảo dưỡng trong nước, bảo dưỡng trong không khí) để phục hồi các đặc tính cơ học của dầm BTCT sau cháy Kết quả của các thí nghiệm cháy thu được từ các mẫu thử có kích thước nhỏ có thể không thể hiện được đặc tính sau cháy thực của các thành phần kết cấu Do đó, trong nghiên cứu này, kết cấu dầm bê tông được tiếp xúc với đường gia nhiệt ISO 834 và sau đó chịu các điều kiện bảo dưỡng khác nhau để hiểu rõ hơn về những thay đổi của bê tông trong giai đoạn sau cháy Dầm được thí nghiệm chịu uốn ở bốn điểm để đánh giá ứng xử cơ học Kính hiển vi điện tử quét (SEM) được sử dụng để theo dõi những thay đổi về hình thái của bê tông do tiếp xúc với lửa Kết quả cho thấy việc tiếp xúc với nhiệt độ cao gây ra sự suy giảm hình thái và giảm các đặc tính cơ học còn lại của bê tông, trong khi việc đóng rắn lại sau cháy cải thiện các đặc tính cơ học và sự phục hồi trong cấu trúc vi mô Kết quả cũng chỉ ra rằng các điều kiện bảo dưỡng sau cháy đã phục hồi đáng kể sự giảm độ cứng kháng uốn của dầm BTCT sau cháy

Sau đó vào năm 2021 nhóm tác giả Tariq và Bhargava [17] đã trình bày nghiên cứu về ứng xử uốn của dầm BTCT bị ăn mòn khi chịu lửa Bài báo này kiểm tra phản ứng lệch tải của dầm BTCT nhịp ngắn có tính đến khả năng tiếp xúc với sự kết hợp của hư hỏng do ăn mòn và tiếp xúc với nhiệt độ cao Ý tưởng của nghiên cứu này là mô phỏng một đám cháy trong một cấu trúc cũ hoặc lâu đời nằm trong một môi trường ẩm ướt Đầu tiên dầm BTCT được làm ăn mòn bằng phương pháp

điện phân để đạt được mức ăn mòn tổn thất khối lượng 4% và 8% Những dầm này sau đó đã bị đốt cháy ở 400 °C và 600 °C và cuối cùng được thử tải đến phá hoại Các kết quả chỉ ra rằng việc tiếp xúc với các tổ hợp ăn mòn-cháy-tải như vậy đã gây ra sự giảm đáng kể về cường độ Đường cong quan hệ tải trọng-chuyển vị của các dầm cũng được xem xét và đánh giá Mức giảm độ cứng (stiffness) lên tới 50%, đây là mức giảm cao nhất so với bất kỳ thông số nào khác Các kết quả thu được thông qua thí nghiệm đã được kiểm chứng với các phân tích mặt cắt sử dụng các mô hình ứng suất-biến dạng dư cho bê tông và thép khi chịu ăn mòn và nhiệt độ cao

Cũng trong năm 2021 nhóm nghiên cứu Esfahani và cộng sự [18] đã nghiên cứu khả năng uốn của dầm BTCT bị hư hỏng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao Nghiên cứu này đề cập đến ứng xử của dầm BTCT tiếp xúc với nhiệt độ cao có các mức độ hư hỏng khác nhau từ trước Thử nghiệm uốn ba điểm được thực hiện trên 15 mẫu dầm, có ba mức độ hư hỏng từ trước Những mẫu dầm này được thí nghiệm tiếp xúc với nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao lần lượt là 200 °C, 400 °C, 600 °C và 800 °C Chiều rộng vết nứt, đường cong tải trọng - độ võng đã được ghi nhận và đánh giá trong các mẫu dầm Kết quả cho thấy cả nhiệt độ tăng cao và các hư hỏng tồn tại trước đó đều có ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành vết nứt của bê tông và chiều rộng vết nứt tối đa Độ cứng ban đầu của các mẫu dầm bị giảm tối đa là 58% khi tăng nhiệt độ tiếp xúc Khả năng kháng uốn còn lại của mẫu dầm cũng giảm tới 30% sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao Ảnh hưởng của các vết nứt tồn tại trước đó có ảnh hưởng lớn hơn đối với tỷ lệ độ dẻo của các mẫu dầm và tỷ lệ giảm độ dẻo liên quan đến nhiệt độ cũng cao hơn so với các thông số phản ứng khác Sự giảm độ dẻo của các mẫu dầm có và không có các hư hỏng nặng từ trước khi tiếp xúc với nhiệt độ 800°C lần lượt là 55% và 77%

Năm 2021, Liu và cộng sự [19] đã nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện chất tải và thời gian tiếp xúc với lửa đến các chỉ tiêu cơ học của dầm BTCT tiết diện chữ T Đối tượng thí nghiệm là 10 dầm BTCT tiết diện chữ T Ba cấp độ tải được áp dụng trong quá trình thí nghiệm chịu lửa (không chịu tải, chịu tải mà không làm nứt bê tông và điều kiện vận hành bình thường) Thời gian chịu cháy của thí nghiệm

lần lượt là 60 phút, 90 phút và 120 phút Sau khi chịu cháy, các thí nghiệm áp tải trọng tĩnh được thực hiện trên dầm để xác định khả năng uốn còn lại Kết quả thí nghiệm cho thấy với sự gia tăng tỷ lệ tải trọng và thời gian cháy, nhiệt độ tối đa của bê tông và thanh thép tăng lên Ví dụ, đối với các mẫu thử trải qua 120 phút tiếp xúc với lửa, nhiệt độ của mẫu thử với tỷ số tải trọng bằng 0.44 lớn hơn so với tỷ lệ tải 0.12 và 0 và sự khác biệt tương ứng là 60 °C và 80 °C Trong các thí nghiệm cháy, độ võng giữa nhịp cũng tăng lên đáng kể khi tỷ lệ tải trọng và thời gian cháy tăng lên Ngoài ra, khả năng chịu tải uốn sau khi tiếp xúc với lửa giảm khi tỷ lệ tải trọng và thời gian cháy tăng lên So với khả năng chịu lực, sự suy giảm độ cứng uốn rõ ràng hơn Ví dụ, khi thời gian tiếp xúc với lửa là 120 phút, khả năng uốn của dầm với hệ số tải 0.44 thấp hơn xấp xỉ 4.5% và thấp hơn 5.1% so với dầm có hệ số tải tương ứng là 0.12 và 0, đồng thời độ cứng giảm lần lượt là 6.8% và 15% ANSYS được sử dụng để phân tích trường nhiệt độ, độ võng, và khả năng chịu lực của dầm chữ T Người ta xác định rằng mô hình tính toán xem xét ảnh hưởng của vết nứt chính xác hơn mô hình tính toán không tính đến sự xuất hiện của vết nứt Nghiên cứu này có thể cung cấp cơ sở cho việc đánh giá thiệt hại do cháy và việc sửa chữa kết cấu bê tông

Cũng trong năm 2021, Sharma và cộng sự [20] đã trình bày một loạt các thử nghiệm để nghiên cứu ứng xử sau cháy của dầm BTCT với các vị trí nối cốt thép Mô hình số 3D được kiểm tra với kết quả thử nghiệm Đối tượng nghiên cứu là hai loại dầm, cụ thể là Loại 1 – có cốt thép dọc và Loại 2 – có vị trí nối cốt thép tại vị trí nguy hiểm Ba mẫu của mỗi loại dầm đã được thử nghiệm: (i) trong điều kiện môi trường bình thường (thử nghiệm đối chứng), (ii) ở trạng thái sau khi tiếp xúc với lửa theo đường gia nhiệt ISO 834 trong 60 phút, và (iii) ở trạng thái sau khi tiếp xúc với lửa theo đường gia nhiệt tiêu chuẩn ISO 834 trong 90 phút Trong điều kiện môi trường bình thường, dầm có cốt thép dọc bị hư hỏng do sự chảy dẻo của cốt thép chịu kéo Mặt khác, dầm có vị trí nối cốt thép tại vị trí nguy hiểm bị hư hỏng do liên kết bị tách rời và chuyển vị lớn tại điểm nối Sau khi tiếp xúc với lửa, các dầm có cốt thép dọc cho thấy ảnh hưởng danh nghĩa của lửa đối với ứng xử, trong khi các

dầm có vị trí nối cốt thép tại vị trí nguy hiểm cho thấy khả năng bị giảm đáng kể và hoạt động kém sau khi tiếp xúc với lửa Nó được chỉ ra rằng mô hình mô phỏng số được chọn đã phản ảnh khá đúng các giá trị từ thực nghiệm Tonidis và cộng sự [21] đã tiếp tục nghiên cứu mở rộng vấn đề với phương pháp mô hình số Các kết quả số cho thấy việc tiếp xúc với lửa có thể thay đổi độ bền của cấu kiện chịu uốn Người ta cũng thấy rằng việc gia tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ không làm tăng đáng kể khả năng chịu uốn sau cháy Tóm lại, một khái niệm thiết kế để xác định chiều dài liên kết cần thiết trong trường hợp tải trọng cháy được trình bày

Năm 2021, Gedam [22] đã đề xuất một phương pháp thiết kế chống cháy cho dầm BTCT tiếp xúc với lửa bằng cách sử dụng một mô hình truyền nhiệt đơn giản với các cơ chế dẫn truyền, đối lưu và gia nhiệt bức xạ Tính hợp lệ và xác minh của phương pháp thiết kế chịu lửa và mô hình truyền nhiệt đã được kiểm chứng với cơ sở dữ liệu được đo và thống kê trong thực nghiệm Thông qua kết quả của phương pháp thiết kế chịu lửa, cho thấy rằng phương pháp đã phát triển có khả năng dự đoán khả năng chịu lửa của dầm BTCT theo các tình huống cháy, lớp bê tông bảo vệ danh nghĩa, loại cốt liệu và đặc tính bê tông cảm ứng nhiệt Kết quả còn chỉ ra rằng lớp bê tông bảo vệ và loại cốt liệu đóng vai trò quan trọng trong khả năng chống cháy của dầm BTCT

Ngoài ra, nghiên cứu về quan hệ ứng suất - biến dạng - nhiệt độ đối với bê tông cũng được trình bày qua bài báo của Quang và cộng sự [23] Khi kết cấu bê tông chịu tải trọng và nhiệt độ đồng thời, điều cần thiết là phải tính đến các tác động liên kết giữa ứng suất và giãn nở Tuy nhiên, do sự hiểu biết chưa đầy đủ, các tác động kết hợp như vậy chỉ được đưa vào các đường cong ứng suất-biến dạng theo EN 1992 hiện tại bằng các tương quan thực nghiệm Các mối tương quan thực nghiệm này ở các nhiệt độ khác nhau được trình bày trong các bảng tra không cho phép xác định rõ mối tương quan được chọn để thu được các giá trị cụ thể Một hạn chế nữa của các bảng tra này là các mối quan hệ không thể được sử dụng để đánh giá tính năng của kết cấu bê tông trong giai đoạn làm nguội Trong bài báo này, một mô hình dựa trên các tác động kết hợp giữa ứng suất và giãn nở được sử dụng để

xác định biến dạng tương ứng với cường độ nén, và do đó để phát triển một công thức đơn giản cho mối quan hệ ứng suất - biến dạng - nhiệt độ của bê tông Kết quả sau đó được so sánh với bảng ứng suất - biến dạng - nhiệt độ trong EN 1992 Biểu thức của mối quan hệ ứng suất - biến dạng - nhiệt độ được phát triển trong bài báo này hoàn toàn phù hợp với các đường cong ứng suất - biến dạng của bê tông trong EN 1992 được sử dụng cho giai đoạn gia nhiệt Quan trọng hơn, mối quan hệ ứng suất - biến dạng - nhiệt độ được đề xuất cũng có thể được áp dụng cho các mục đích thiết kế của kết cấu bê tông trong giai đoạn làm nguội

2.2.2 Ở trong nước

Năm 2010, Nguyễn Cao Dương và Hoàng Anh Giang [24] đã khảo sát hiện trạng hư hỏng do sự cố cháy gây ra đối với các bộ phận kết cấu công trình BTCT Sau khi chịu ảnh hưởng của lửa, cường độ chịu kéo đặc trưng của bê tông sẽ giảm tuyến tính khi nhiệt độ lớn hơn 100oCvà ở 600oCthì bê tông coi như đã mất hết cường độ chịu kéo Cường độ chịu nén của bê tông cũng bị giảm đi dưới tác động của nhiệt độ cao Ở nhiệt độ 400oC thì cường độ chịu nén của bê tông chỉ còn khoảng 75% so với cường độ chịu nén ở điều kiện 20oC Mô đun đàn hồi của bê tông được xem là duy trì trong khoảng nhiệt độ nhỏ hơn 150oCvà giảm tuyến tính khi nhiệt độ lớn hơn và bằng 0 khi nhiệt độ đạt 700oC Cường độ chịu kéo của các loại cốt thép cán nóng hoặc kéo nguội thông thường có thể được duy trì ở mức nhiệt độ đến 400oC, khi vượt qua mức nhiệt độ này cốt thép bị giảm cường độ rất nhanh và đến khoảng 500oC thì cường độ chịu kéo chỉ còn khoảng trên dưới 75% so với ở nhiệt độ thường Mô đun đàn hồi của cốt thép cũng giảm rất nhanh và bắt đầu giảm ở mức nhiệt độ thấp hơn (khoảng 200oC) Bên cạnh sự thay đổi các tính chất cơ lý vật liệu, sự tách vỡ bê tông trên bề mặt cấu kiện ảnh hưởng lớn đến khả năng chịu lực của kết cấu Căn cứ vào tình trạng hư hỏng về tính chất vật liệu và mức độ suy giảm của tiết diện, có thể tính toán được khả năng chịu lực còn lại của các cấu kiện kết cấu bằng cách sử dụng các phương pháp tính toán tiết diện như trong điều kiện nhiệt độ thường Các cấu kiện chịu lực cũng có thể được phân hạng hư hỏng căn cứ

vào kết quả dự đoán khả năng chịu lực còn lại để từ đó đưa ra các giải pháp về sửa chữa, gia cường tương ứng

Năm 2016, Nguyễn Trường Thắng và Nguyễn Tuấn Ninh [25] đã thực hiện một bài báo giới thiệu những nguyên tắc chung về phân tích khả năng chịu lực của cột ở nhiệt độ cao theo tiêu chuẩn Châu Âu EC2 Nhóm tác giả tiến hành phân tích ứng xử của bê tông và cốt thép cũng như sự phân bố nhiệt độ trong tiết diện cột khi bị nung nóng Sau đó sử dụng ngôn ngữ lập trình Embarcadero Delphi để xây dựng phần mềm vẽ biểu đồ tương tác của cột BTCT tại các thời điểm cháy Kết quả của nghiên cứu này cho thấy sự suy giảm của các tính chất cơ lý của bê tông và cốt thép khi nhiệt độ tăng cao ảnh hưởng trực tiếp tới sự làm việc và khả năng chịu lực của cột BTCT ở nhiệt độ cao Phần mềm do các tác giả đề xuất đã số hóa được sự phân bố nhiệt độ trong tiết diện ngang của một số cột BTCT theo tiêu chuẩn EC2 khi chịu đường gia nhiệt ISO 834 Phần mềm còn thể hiện được các biểu đồ tương tác cho cột tại các thời điểm 30, 60, 90, 120, 180 và 240 phút của đường gia nhiệt ISO 834 Sự tham gia của bê tông vào khả năng chịu lực của cột giảm đáng kể khi nhiệt độ tăng trong 30 phút đầu nếu cột bị gia nhiệt theo đường tiêu chuẩn ISO 834 Sự tham gia của cốt thép vào khả năng chịu lực của cột giảm không đáng kể khi nhiệt độ tăng trong 60 phút đầu nếu cột bị gia nhiệt theo đường tiêu chuẩn ISO 834

Năm 2017, Hoàng Anh Giang [26] đã nghiên cứu dầm bê tông cố thép chịu tác động của lửa bằng mô hình nhiệt học trong ANSYS Mẫu được thí nghiệm đốt là một khung BTCT toàn khối với cấu kiện dầm có chiều dài là 2.9 m và kích thước tiết diện (b×h) là 200 mm × 350 mm, còn cấu kiện cột có tiết diện (b×h) là 200 × 250 mm và chiều dài là 2.9m Mô hình được phân tích theo phương pháp phần tử hữu hạn bằng phần mềm ANSYS Tác động của nhiệt vào mô hình được thực hiện theo hai cách: truyền qua bề mặt hiệu ứng nhiệt và truyền trực tiếp vào nút Một số nhận xét được rút ra như sau: cả hai mô hình phân tích đều cho ra kết quả phù hợp với xu hướng thực tế về thay đổi nhiệt độ của từng điểm đo cũng như thay đổi nhiệt độ theo chiều cao tiết diện tại những thời điểm khác nhau Tuy nhiên, chênh lệch kết quả giữa hai mô hình là khá lớn, có khi lên đến hơn 300oC So sánh với các số

liệu thí nghiệm thực tế, cho thấy các kết quả phân tích bằng mô hình áp dụng nhiệt độ trực tiếp vào nút sai khác ít hơn so với các kết quả phân tích bằng mô hình sử dụng phần tử bề mặt SURF152 Tác giả đã rút ra được là có thể sử dụng phần mềm APDL 18.1 để phân tích bài toán dầm BTCT chịu tác động của lửa theo mô hình 3D có xét đến sự làm việc đồng thời của cả bê tông và cốt thép Ngoài ra tác giả còn kết luận là khi phân tích nhiệt độ bằng phần mềm APDL 18.1 mà tải trọng nhiệt là đường nhiệt độ-thời gian được kiểm soát hoặc căn cứ vào các đầu đo nhiệt độ dạng tấm thì phương án áp dụng trực tiếp các giá trị nhiệt độ của đường Nhiệt độ - thời gian vào các nút nằm trên các bề mặt lộ lửa của mô hình PTTH sẽ cho kết quả sát nhất với kết quả đo được trên các mẫu tương ứng được thí nghiệm đốt trong thực tế

Năm 2019, Nguyễn Trường Thắng và cộng sự [27] đã làm một khảo sát về sự suy giảm khả năng kháng uốn khi cháy của dầm BTCT theo tiêu chuẩn Châu Âu Tác giả đã giới thiệu các nguyên tắc chung và một số phương pháp tính toán được quy định trong tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2 về thiết kế kháng cháy cho kết cấu BTCT và được áp dụng để xác định hệ số suy giảm khả năng kháng uốn (KNKU) của dầm BTCT khi chịu tác động của đường gia nhiệt tiêu chuẩn ISO 834 Các tính chất cơ lý của vật liệu bê tông và cốt thép ở nhiệt độ cao, phương pháp tra bảng và phương pháp đường đẳng nhiệt 500◦C (thuộc các phương pháp đơn giản hóa) được giới thiệu và minh họa thông qua các ví dụ thực hành Một công cụ bản tính được thiết lập để tính toán và khảo sát KNKU của dầm Kết quả khảo sát đã minh họa một cách tường minh rằng hệ số suy giảm KNKU của dầm BTCT ở nhiệt độ cao tỷ lệ thuận với kích thước tiết diện và khoảng cách từ mặt ngoài tới trọng tâm cốt thép dọc (khoảng cách trục), nhưng không bị ảnh hưởng đáng kể bởi cường độ chịu nén của bê tông

Cũng trong năm 2019, nhóm nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Trung và cộng sự đã công bố nghiên cứu “Đánh giá khả năng chịu lửa của sàn BTCT bằng các phương pháp đơn giản theo tiêu chuẩn EN 1992-1-2” [28] Bài báo này đã trình bày các nguyên tắc thiết kế chung và các phương pháp tính toán đơn giản cho cấu kiện sàn BTCT, được quy định trong tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2 Nhóm tác giả đã

nêu lên quy trình tính toán theo ba phương pháp đơn giản bao gồm tra bảng, đường đẳng nhiệt và phương pháp phân lớp Ảnh hưởng của một số thông số quan trọng như lớp bê tông bảo vệ, hàm lượng cốt thép và thời gian cháy được khảo sát Kết quả cho thấy khi tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ và hàm lượng cốt thép thì khả năng chịu lực khi cháy của sàn tăng lên, tuy nhiên khả năng chịu lực chỉ tăng đến một giá trị nào đó thì lại giảm dần do chiều cao làm việc giảm Khi thời gian cháy tăng lên thì khả năng chịu lực khi cháy của sàn cũng giảm đi Nếu vẽ giá trị mô men ngoại lực và khả năng chịu lực trên cùng một biểu đồ thì dễ dàng xác định được khả năng chịu lực khi cháy của sàn BTCT

Năm 2021, Khổng Trọng Toàn và Vũ công Thành [29] đã trình bày một nguyên tắc thiết kế chung và phương pháp tính toán đơn giản cho cấu kiện cột BTCT theo tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2 về thiết kế kết cấu cột BTCT trong điều kiện cháy Bài báo đã trình bày trình tự thiết kế và các bước tính toán để xác định được khả năng chịu lực của cột BTCT khi chịu lửa Kết quả cho thấy khi tăng chiều dày lớp bê tông bảo vệ và hàm lượng cốt thép thì khả năng chịu lực khi cháy của cột tăng lên, tuy nhiên khi thời gian cháy tăng lên thì khả năng chịu lực khi cháy của cột cũng giảm đi Phương pháp tính toán đơn giản theo tiêu chuẩn Châu Âu có thể dùng để kiểm tra cột BTCT chịu tác động bởi đường gia nhiệt tiêu chuẩn Khi chiều dày lớp bê tông bảo vệ tăng lên thì khả năng chịu lửa của cột cũng tăng lên Vì vậy việc chọn lớp bảo vệ là khá quan trọng để tăng khả năng chịu lực của cột trong trường hợp cháy

2.3 Tổng kết

Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu thực nghiệm cũng như mô phỏng các cấu kiện chịu lửa trong và ngoài nước nhưng việc nghiên cứu về khả năng chịu lửa của cấu kiện dầm BTCT khi thay đổi chiều dày lớp bê tông bảo vệ bằng phần mềm mô phỏng là khá hạn chế Việc đánh giá được khả năng chịu lửa của cấu kiện cũng như vật liệu sau hỏa hoạn là rất cần thiết để có thể quyết định tiếp tục sử dụng hay gia cường các kết cấu sau hỏa hoạn Việc đẩy mạnh các nghiên cứu trong lĩnh vực này là công việc rất đáng được quan tâm

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Nguyên tắc thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép chịu lửa theo EN 1992-1-2 [1] 3.1.1 Giới thiệu chung về phân tích kết cấu trong điều kiện cháy

Để phân tích một kết cấu trong điều kiện cháy cần có các bước sau:

- Bước 1 - Nghiên cứu sự phát triển của đám cháy: Khi một đám cháy xảy ra, nhiệt độ tại các điểm xung quanh phụ thuộc vào kích thước phòng cháy, vị trí và lượng chất cháy, kích thước lỗ cửa v.v…đặc biệt là khoảng cách từ nguồn cháy đến điểm cần xác định nhiệt độ Công việc này thường do các kỹ sư an toàn phòng cháy chữa cháy tính toán bằng các mô phỏng quá trình cháy Kết quả nghiên cứu của Bước 1 là xây dựng được đường quan hệ nhiệt độ xung quanh bề mặt kết cấu và thời gian cháy

- Bước 2 - Tính toán sự truyền nhiệt từ bề mặt kết cấu đến các điểm bên trong cấu kiện kết cấu: thường dùng phương trình truyền nhiệt Fourier để giải bài toán này

- Bước 3 - Phân tích ứng suất, biến dạng của kết cấu trong điều kiện nhiệt độ của các điểm trong kết cấu tăng cao theo thời gian: khi nhiệt độ trong kết cấu tăng cao, ngoài các biến dạng do tải trọng còn có các biến dạng do nhiệt ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử của kết cấu Quan hệ ứng suất - biến dạng của vật liệu thay đổi theo nhiệt độ nên việc phân tích kết cấu khi nhiệt độ tăng cao tương đối phức tạp, không phỏng đoán được nếu chỉ dùng các kiến thức về kết cấu ở điều kiện thường

3.1.2 Sự phát triển nhiệt độ trong buồng cháy

Trong thực tế, mỗi đám cháy có đặc điểm riêng: loại nhiên liệu gây cháy, vị trí bắt đầu xảy ra cháy, kích thước cửa ra vào, cửa thông gió v.v…nên sự gia tăng nhiệt độ trong từng đám cháy là khác nhau Mỗi đám cháy thường có 3 giai đoạn nhiệt độ: giai đoạn bắt đầu cháy, giai đoạn tăng nhiệt mạnh và giai đoạn giảm nhiệt,

song hầu hết các nghiên cứu chỉ quan tâm đến giai đoạn tăng nhiệt và coi đó là giai đoạn nguy hiểm nhất, kết cấu có thể bị sụp đổ trong giai đoạn đó Sự truyền nhiệt từ nguồn cháy đến bề mặt kết cấu thông qua 2 hình thức: truyền nhiệt bức xạ và truyền nhiệt đối lưu Việc tính toán nhiệt độ từ nguồn cháy đến bề mặt kết cấu thuộc về Bước 1 (phân tích nhiệt độ buồng cháy) không trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này Việc phân tích kết cấu trong điều kiện cháy được tiến hành khi đã biết nhiệt độ trên bề mặt kết cấu theo thời gian

Hình 3.1 Quan hệ giữa thời gian cháy và nhiệt độ bề mặt biên kết cấu [30]

3.1.3 Sự truyền nhiệt trong kết cấu

Khi biết nhiệt độ ở bề mặt biên kết cấu, nhiệt độ bên trong kết cấu được tính toán theo lý thuyết truyền dẫn nhiệt trong vật rắn Dẫn nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt năng do sự tiếp xúc trực tiếp giữa các vật hoặc giữa các bộ phận của cùng một vật có nhiệt độ khác nhau

Sự truyền dẫn nhiệt trong vật rắn liên tục được tính toán dựa vào phương trình truyền nhiệt Fourier:

Trong đó :

• k là hệ số dẫn nhiệt (W/mK)

• T là nhiệt độ (K)

• x, y, z là các tọa độ (m)

• Q là nhiệt lượng sinh ra bên trong kết cấu (W/m3)

• C là nhiệt dung riêng của vật liệu (J/kgK)

• ρ là khối lượng riêng của vật liệu (kg/m3)

• t là thời gian (s)

Để giải được phương trình này, một số nghiên cứu đã sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn hoặc phương pháp phần tử hữu hạn Phần mềm SAFIR đã dùng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán kết cấu trong điều kiện cháy

3.1.4 Đường gia nhiệt tiêu chuẩn

Đường gia nhiệt tiêu chuẩn là đường quan hệ nhiệt độ - thời gian quy định trong tiêu chuẩn ISO 834 [31], được áp dụng thống nhất trong các tính toán khả năng kháng cháy của kết cấu ở các nước châu Âu Đối với các nước khu vực Bắc Mỹ, đường gia nhiệt tiêu chuẩn tuân theo ASTM E119 [32] Đường tiêu chuẩn (Standard) phù hợp cho việc mô phỏng đám cháy trong các công trình mà vật liệu gây cháy là vật liệu gốc Xenlulozo Đường Hydrocarbon phù hợp cho việc mô phỏng đám cháy có nguồn gốc từ Hydrocarbon, những đám cháy này gây nhiệt độ tăng lên rất cao và nhanh Đường External phù hợp cho việc mô phỏng các đám cháy xảy ra bên ngoài công trình Đường Slow burning phù hợp cho việc mô phỏng đám cháy có nguồn gốc từ các vật liệu xảy ra phản ứng hấp thụ nhiệt

Hình 3.2 Một số đường cong cháy tiêu biểu theo ISO 834 [30] Đường chuẩn ISO 834 [31] được xác định theo phương trình:

• T là nhiệt độ trong buồng cháy (oC)

• T0 là nhiệt độ ban đầu của buồng cháy (thường lấy 20oC)

Hình 3.3 Quan hệ giữa thời gian cháy - nhiệt độ bề mặt biên (theo đường chuẩn ISO 834 và ASTM E119 [30]