So sánh giới hạn chịu lửa của cấu kiện kết cấu công trình tính theo một số tiêu chuẩn (luận văn thạc sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI HOÀNG TRUNG QUYẾT SO SÁNH GIỚI HẠN CHỊU LỬA CỦA CẤU KIỆN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH TÍNH THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRUỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI HỒNG TRUNG QUYẾT KHĨA: 2017-2019 SO SÁNH GIỚI HẠN CHỊU LỬA CỦA CẤU KIỆN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH TÍNH THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình DD&CN Mã số: 60.58.02.08 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS CHU THỊ BÌNH TS PHẠM THANH HÙNG XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Trong suốt hai năm học tập Khoa Sau đại học – Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, tơi học viên cao học khóa 2017 – 2019 nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo cán Khoa Chúng học tập tiếp thu kiến thức, phương pháp nghiên cứu khoa học vô quý báu mà thầy cô dày công nghiên cứu, truyền đạt lại cho buổi học Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Chu Thị Bình TS Phạm Thanh Hùng dành nhiều thời gian tâm huyết, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo, cán nhân viên trường Đại học Kiến trúc Hà Nội nói chung, khoa Sau đại học nói riêng Vì thời gian nghiên cứu kiến thức có hạn, vấn đề nghiên cứu rộng phức tạp chắn tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý chia sẻ q thầy quý đồng nghiệp người quan tâm đến xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu để đề tài nghiên cứu hoàn thiện Tôi xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2019 Học viên Hoàng Trung Quyết LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN Hoàng Trung Quyết MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Cấu trúc luận văn .2 NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤU CƠNG TRÌNH TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁY 1.1 Các đặc tính vật liệu thép vật liệu bê tông tác động nhiệt độ cao 1.2 Ứng xử kết cấu tác động nhiệt độ cao 12 1.3 Giới thiệu số phương pháp xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu điều kiện cháy 14 1.3.1 Phương pháp dùng kết thí nghiệm 14 1.3.2 Phương pháp dùng bảng tra .14 1.3.3 Phương pháp tính đơn giản hóa .14 1.3.4 Phương pháp tính tốn tiên tiến 14 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN CHỊU LỬA CỦA CẤU KIỆN KẾT CẤU TRONG ĐIỀU KIỆN CHÁY .16 2.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện thép 16 2.1.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện thép theo tiêu chuẩn Việt Nam 16 2.1.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện thép theo tiêu chuẩn châu Âu Eurocode .21 2.1.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện thép theo tiêu chuẩn Mỹ 23 2.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tông – cốt thép 28 2.2.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam 28 2.2.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tông - cốt thép theo tiêu chuẩn Châu Âu Eurocode 37 2.2.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tông - cốt thép theo tiêu chuẩn Mỹ 42 2.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện liên hợp thép – bê tông 46 2.3.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam .46 2.3.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn châu Âu Eurocode 46 2.3.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Mỹ 60 CHƯƠNG 3: VÍ DỤ XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN CHỊU LỬA CỦA CẤU KIỆN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH 64 Ví dụ 3.1: Xác định vật liệu cách nhiệt cấu kiện kết cấu thép 64 3.1.1 Xác định vật liệu cách nhiệt cấu kiện kết cấu thép theo tiêu chuẩn Việt Nam 65 3.1.2 Xác định vật liệu cách nhiệt cấu kiện kết cấu thép theo tiêu chuẩn Châu Âu 65 3.1.3 Xác định vật liệu cách nhiệt cấu kiện kết cấu thép theo tiêu chuẩn Mỹ 79 Ví dụ 3.2: Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép .80 3.2.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam .81 3.2.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn châu Âu 82 3.2.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn Mỹ 82 Ví dụ 3.3: Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông .83 3.3.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam 84 3.3.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Châu Âu 84 3.3.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Mỹ 84 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 86 KẾT LUẬN 86 KHUYẾN NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT BXD : Bộ Xây dựng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TTGH : Trạng thái giới hạn EC : Eurocode EN : European Standard ASCE : The American Soceity of Civil Engineers IBC : International Building Code DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Nội dung STT Trang Bảng 1.1 Giá trị hệ số suy giảm môđun đàn hồi, giới hạn chảy giới hạn tỷ lệ vật liệu thép nhiệt độ  Bảng 1.2 Hệ số suy giảm khả chịu nén biến dạng cực hạn bêtông nhiệt độ  Bảng 2.1 Cột chống thép bọc bảo vệ (khối lượng cột m dài không nhỏ 45 kg) 16 Bảng 2.2 Dầm thép bọc bảo vệ (khối lượng dầm m dài không nhỏ 30 kg) 18 Bảng 2.3 Giới hạn chịu lửa cấu kiện thép 21 Bảng 2.4 Khoảng cách bảo vệ tối thiểu cấu kiện kết cấu với vật liệu bao che thời gian cháy 24 Bảng 2.5 Dầm bê tông cốt thép 28 Bảng 2.6 Dầm bê tông cốt thép ứng suất trước 29 Bảng 2.7 Cột bê tơng cốt thép (có mặt tiếp xúc với lửa) 31 Bảng 2.8 Cột bê tông cốt thép (có mặt tiếp xúc với lửa) 31 Bảng 2.9 Sàn bê tông cốt thép (Cốt liệu gốc silic đá vôi) 32 Bảng 2.10 Sàn bê tông cốt thép dự ứng lực (Cốt liệu gốc silic đá vôi) 34 Bảng 2.11 Giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tơng cốt thép 37 Bảng 2.12 Kích thước tiết diện chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho cột tiết diện chữ nhật tròn 37 Bảng 2.13 Kích thước tiết diện chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho cột bê tông cốt thép có tiết diện chữ nhật tròn 38 Bảng 2.14 Kích thước tiết diện chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho dầm đơn giản bê tông cốt thép bê tông dự ứng lực 39 Bảng 2.15 Kích thước tiết diện chiều dày lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho dầm liên tục bê tông cốt thép bê tông dự ứng lực 39 Bảng 2.16 Bê tông cốt thép dự ứng lực liên tục; tăng chiều rộng độ dày cho điều kiện theo 5.6.3 40 Bảng 2.17 Khoảng cách bảo vệ tối thiểu cho bê tông cốt thép vách, sàn mái dốc 42 Bảng 2.18 Khoảng cách bảo vệ tối thiểu cho bê tông cốt thép bê tông dự ứng lực sàn sàn mái 43 Bảng 2.19 Khoảng cách tối thiểu cho dầm bê tông không dự ứng lực 43 Bảng 2.20 Khoảng cách bảo vệ tối thiểu cốt thép dự ứng lực lớn bề rộng dầm 44 Bảng 2.21 Khoảng cách bảo vệ tối thiểu cốt thép dự ứng lực lớn bề rộng dầm 44 Bảng 2.22 Kích thước cột bê tơng tối thiểu 45 Bảng 2.23 Kích thước nhỏ mặt cắt ngang b diện tích tối thiểu cốt thép bổ sung so với diện tích cánh As / Af 46 Bảng 2.24 Khoảng cách tối thiểu đến trục cốt thép bổ sung dầm liên hợp 48 Bảng 2.25 Lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho tiết diện dầm thép bê tơng đóng vai trò chống cháy 48 Kích thước nhỏ mặt cắt ngang, lớp bê tông bảo vệ tối Bảng 2.26 thiểu thép hình khoảng cách tối thiểu đến trục cốt thép cột liên hợp có thép hình bọc bê tơng tồn 49 Bảng 2.27 Lớp bê tơng bảo vệ tối thiểu cho tiết diện cột thép bê tông đóng vai trò chống cháy 50 Kích thước nhỏ mặt cắt ngang, khoảng cách tối thiểu Bảng 2.28 đến trục cốt thép tỷ lệ cốt thép tối thiểu cột liên hợp có thép hình bọc bê tơng phần 51 Kích thước nhỏ mặt cắt ngang, tỷ lệ cốt thép tối thiểu Bảng 2.29 khoảng cách tối thiểu đến trục cốt thép cột liên hợp có tiết diện rỗng nhồi bê tông 52 74 55 55,5 56 56,5 57 57,5 58 58,5 59 59,5 60 60,5 61 61,5 62 62,5 63 63,5 64 64,5 65 65,5 66 66,5 67 67,5 68 68,5 69 69,5 70 70,5 71 71,5 72 72,5 73 242,92 245,21 247,49 249,76 252,03 254,29 256,55 258,80 261,05 263,29 265,53 267,76 269,98 272,20 274,41 276,62 278,82 281,02 283,21 285,40 287,58 289,75 291,92 294,09 296,24 298,40 300,54 302,69 304,82 306,95 309,08 311,20 313,31 315,42 317,52 319,62 321,71 932,33 933,68 935,02 936,35 937,67 938,98 940,27 941,55 942,83 944,09 945,34 946,58 947,81 949,03 950,24 951,44 952,64 953,82 954,99 956,15 957,31 958,45 959,59 960,72 961,84 962,95 964,06 965,15 966,24 967,32 968,39 969,46 970,51 971,56 972,61 973,64 974,67 1,37 1,35 1,34 1,33 1,32 1,31 1,29 1,28 1,27 1,26 1,25 1,24 1,23 1,22 1,21 1,20 1,19 1,18 1,17 1,16 1,15 1,15 1,14 1,13 1,12 1,11 1,10 1,10 1,09 1,08 1,07 1,06 1,06 1,05 1,04 1,04 1,03 544,08 544,87 545,66 546,45 547,23 548,01 548,79 549,57 550,34 551,12 551,89 552,66 553,43 554,20 554,97 555,73 556,50 557,27 558,03 558,80 559,57 560,33 561,10 561,86 562,63 563,40 564,17 564,94 565,70 566,48 567,25 568,02 568,79 569,57 570,35 571,13 571,91 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 2,29 2,28 2,28 2,27 2,27 2,26 2,26 2,25 2,25 2,24 2,24 2,23 2,22 2,22 2,21 2,21 2,20 2,20 2,19 2,19 2,18 2,17 2,17 2,16 2,16 2,15 2,15 2,14 2,14 2,13 2,12 2,12 2,11 2,11 2,10 2,10 2,09 75 73,5 74 74,5 75 75,5 76 76,5 77 77,5 78 78,5 79 79,5 80 80,5 81 81,5 82 82,5 83 83,5 84 84,5 85 85,5 86 86,5 87 87,5 88 88,5 89 89,5 90 90,5 91 91,5 323,79 325,87 327,95 330,01 332,08 334,13 336,19 338,23 340,27 342,31 344,34 346,36 348,38 350,39 352,40 354,40 356,39 358,38 360,37 362,34 364,32 366,28 368,25 370,20 372,15 374,10 376,04 377,97 379,90 381,82 383,74 385,65 387,56 389,46 391,35 393,24 395,12 975,69 976,70 977,71 978,71 979,71 980,69 981,67 982,65 983,62 984,58 985,53 986,48 987,43 988,37 989,30 990,22 991,15 992,06 992,97 993,87 994,77 995,67 996,55 997,44 998,31 999,19 1000,05 1000,92 1001,77 1002,63 1003,47 1004,32 1005,15 1005,99 1006,82 1007,64 1008,46 1,02 1,01 1,01 1,00 0,99 0,99 0,98 0,97 0,97 0,96 0,96 0,95 0,94 0,94 0,93 0,93 0,92 0,92 0,91 0,90 0,90 0,89 0,89 0,88 0,88 0,87 0,87 0,86 0,86 0,85 0,85 0,84 0,84 0,83 0,83 0,82 0,82 572,69 573,47 574,26 575,04 575,83 576,63 577,42 578,22 579,02 579,82 580,62 581,43 582,24 583,05 583,87 584,68 585,50 586,33 587,16 587,99 588,82 589,66 590,50 591,34 592,19 593,04 593,89 594,75 595,61 596,47 597,34 598,22 599,09 599,97 600,86 601,74 602,63 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 2,09 2,08 2,07 2,07 2,06 2,06 2,05 2,05 2,04 2,03 2,03 2,02 2,02 2,01 2,01 2,00 2,00 1,99 1,98 1,98 1,97 1,97 1,96 1,96 1,95 1,94 1,94 1,93 1,93 1,92 1,92 1,91 1,91 1,90 1,89 1,89 1,88 76 92 92,5 93 93,5 94 94,5 95 95,5 96 96,5 97 97,5 98 98,5 99 99,5 100 100,5 101 101,5 102 102,5 103 103,5 104 104,5 105 105,5 106 106,5 107 107,5 108 108,5 109 109,5 110 397,00 398,87 400,74 402,60 404,46 406,31 408,15 409,99 411,83 413,65 415,48 417,29 419,11 420,91 422,71 424,51 426,30 428,08 429,86 431,64 433,40 435,17 436,92 438,68 440,42 442,16 443,90 445,63 447,36 449,07 450,79 452,50 454,20 455,90 457,59 459,28 460,96 1009,28 1010,09 1010,89 1011,70 1012,49 1013,29 1014,08 1014,86 1015,64 1016,42 1017,20 1017,96 1018,73 1019,49 1020,25 1021,00 1021,75 1022,50 1023,24 1023,98 1024,72 1025,45 1026,18 1026,90 1027,62 1028,34 1029,05 1029,77 1030,47 1031,18 1031,88 1032,58 1033,27 1033,96 1034,65 1035,33 1036,02 0,82 0,81 0,81 0,80 0,80 0,79 0,79 0,79 0,78 0,78 0,77 0,77 0,77 0,76 0,76 0,75 0,75 0,75 0,74 0,74 0,74 0,73 0,73 0,72 0,72 0,72 0,71 0,71 0,71 0,70 0,70 0,70 0,69 0,69 0,69 0,68 0,68 603,53 604,43 605,33 606,24 607,15 608,07 608,99 609,91 610,84 611,77 612,71 613,65 614,60 615,55 616,50 617,46 618,42 619,39 620,36 621,34 622,32 623,30 624,29 625,29 626,29 627,29 628,30 629,31 630,32 631,34 632,37 633,40 634,43 635,47 636,51 637,56 638,61 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,43 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 1,88 1,87 1,87 1,86 1,86 1,85 1,84 1,84 1,83 1,83 1,82 1,82 1,81 1,81 1,80 1,80 1,79 1,78 1,78 1,77 1,77 1,76 1,76 1,75 1,75 1,74 1,74 1,73 1,73 1,72 1,71 1,71 1,70 1,70 1,69 1,69 1,68 77 110,5 111 111,5 112 112,5 113 113,5 114 114,5 115 115,5 116 116,5 117 117,5 118 118,5 119 119,5 120 120,5 121 121,5 122 122,5 123 123,5 124 124,5 125 125,5 126 126,5 127 127,5 128 128,5 462,64 464,31 465,98 467,64 469,30 470,95 472,59 474,23 475,87 477,50 479,13 480,75 482,36 483,97 485,57 487,17 488,77 490,36 491,94 493,52 495,09 496,66 498,23 499,79 501,34 502,89 504,43 505,97 507,51 509,04 510,56 512,08 513,59 515,10 516,61 518,11 519,60 1036,70 1037,37 1038,04 1038,71 1039,38 1040,04 1040,70 1041,36 1042,02 1042,67 1043,32 1043,97 1044,61 1045,25 1045,89 1046,52 1047,16 1047,79 1048,41 1049,04 1049,66 1050,28 1050,90 1051,51 1052,13 1052,74 1053,34 1053,95 1054,55 1055,15 1055,75 1056,34 1056,94 1057,53 1058,11 1058,70 1059,28 0,68 0,68 0,67 0,67 0,67 0,66 0,66 0,66 0,66 0,65 0,65 0,65 0,64 0,64 0,64 0,64 0,63 0,63 0,63 0,62 0,62 0,62 0,62 0,61 0,61 0,61 0,61 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,59 0,59 0,59 0,59 0,58 639,67 640,73 641,79 642,86 643,94 645,02 646,10 647,19 648,28 649,37 650,48 651,58 652,69 653,80 654,92 656,04 657,17 658,30 659,44 660,58 661,72 662,87 664,02 665,18 666,34 667,51 668,68 669,85 671,03 672,21 673,39 674,59 675,78 676,98 678,18 679,39 680,60 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,42 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,40 0,39 0,39 1,68 1,67 1,67 1,66 1,66 1,65 1,65 1,64 1,64 1,63 1,63 1,62 1,61 1,61 1,60 1,60 1,59 1,59 1,58 1,58 1,57 1,57 1,56 1,56 1,55 1,55 1,54 1,54 1,53 1,53 1,52 1,52 1,51 1,51 1,50 1,50 1,50 78 129 129,5 130 130,5 131 131,5 132 132,5 133 133,5 134 134,5 135 135,5 136 136,5 521,09 522,58 524,06 525,54 527,01 528,47 529,94 531,39 532,85 534,29 535,74 537,17 538,61 540,04 541,46 542,88 1059,86 1060,44 1061,02 1061,60 1062,17 1062,74 1063,31 1063,87 1064,44 1065,00 1065,56 1066,11 1066,67 1067,22 1067,77 1068,32 0,58 0,58 0,58 0,57 0,57 0,57 0,57 0,57 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 0,55 0,55 0,55 681,81 683,03 684,25 685,48 686,71 687,94 689,18 690,42 691,67 692,92 694,17 695,43 696,69 697,95 699,22 700,49 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,39 0,38 0,38 0,38 0,38 1,49 1,49 1,48 1,48 1,47 1,47 1,46 1,46 1,45 1,45 1,44 1,44 1,43 1,43 1,42 1,42 Hình 3.3 Biểu đồ nhiệt độ theo thời gian cấu kiện Từ biểu đồ nhiệt độ thời gian để cấu kiện đạt tới nhiệt độ tới hạn c,r  541,94( C) 136 phút 79 Kết luận: Cấu kiện cột tính tốn theo phương pháp tra bảng phương pháp nhiệt độ tới hạn có sai khác giới hạn chịu lửa, nhiên dùng bảng tra đơn giản thiên an toàn  3.1.3 Xác định vật liệu cách nhiệt cấu kiện kết cấu thép theo tiêu chuẩn Mỹ Để cấu kiện cột thép xét đạt giới hạn chịu lửa R120, ta sử dụng loại vật liệu bọc cấu kiện cột thép theo Bảng 2.4 mục 2.1.3 chương thuộc IBC 2015 [9] sau:  Bê tông cốt liệu carbonate, bê tông nhẹ cát, thành phần hạt 152,4×152,4mm lớn có lớp chiều dày bảo vệ tối thiểu 38,1mm  Bê tông cốt liệu silic, thành phần hạt 152,4×152,4mm cao có lớp chiều dày bảo vệ tối thiểu 38,1mm  Và số loại vật liệu bảo vệ khác Ngoài tiêu chuẩn Mỹ cho phép xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện thép có sử dụng vật liệu bao che gồm vật liệu bọc thạch cao, vật liệu bao bọc dạng phun trực tiếp vật liệu bao bọc dạng vữa bê tông theo công thức thuộc mục 2.1.3 chương Nhận xét: Với cấu kiện cột thép, tiêu chuẩn Việt Nam có bảng tra giới hạn chịu lửa số loại cấu kiện với số vật liệu bọc định sẵn Tiêu chuẩn châu Âu xác định giới hạn chịu lửa thông qua phương pháp tra bảng tính tốn đơn giản hóa Tiêu chuẩn Mỹ xác định giới hạn chịu lửa cho cấu kiện có vật liệu che phủ tính tốn đơn giản hóa 80 Ví dụ 3.2: Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép Đề bài: Xét dầm bê tông – cốt thép có kích thước tiết diện hình vẽ, xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện thuộc dự án “Tòa nhà văn phòng Austdoor – Hà Nội”: Xét dầm D4-6 trục B tầng với thông số sau: - Bê tơng mác M300 có: + Cường độ chịu nén: Rb = 13,0 Mpa + Mô đun đàn hồi: Eb = 29000 Mpa - Cốt thép: + Thép nhóm CI (AI) dùng cho thép có đường kính d=6mm, d=8mm: Rs = 225 Mpa, Es = 210000 Mpa + Thép nhóm CIII (AIII) dùng cho thép có đường kính d >= 10mm: Rs = 365 Mpa, Es = 200000 Mpa Dầm xét D4-6 có tiết diện bxh = 900x600 có mặt cắt ngang hình vẽ Hình 3.4 Mặt cắt ngang dầm D4-6 81 TRBS-1 D2BS-10 D D?M D4-12 D D2BS-7 +42.650 +11.150 D2BS-11 H=120 TRBS-1 D? M D4BS-1 D?M D4-13 D2BS-8 D? M D4BS-4A D? M D4BS-4 (11X25) D?M D4SÐ-9(30X60) D?M D4SÐ-3(30X60) D? M D4BS-3 C C D?M D4SÐ-7(40X60) D4-6(90*60) D4-4(40*60) +42.700 +11.200 H=250 D4-3(40*60) D4-2(40*60) D4-1(40*60) D2BS-9 D4-6(90*60) D4-6(90*60) B B D4-4(40*60) D4-1(40*60) D4-2(40*60) DAM DUOC XET D4-5(40*60) D4-5(40*60) D4-5(40*60) A A MBKC T4-T13 (+11.200-+42.400) Hình 3.5 Mặt định vị dầm 3.2.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn Việt Nam Dự án Tòa nhà văn phòng Austdoor – Hà Nội dự án cấp theo quy định phân cấp cơng trình Theo QCVN 06-2010/BXD [1] cấp chống cháy cơng trình cấp có bậc chịu lửa u cầu bậc Dầm bê tông cốt thép xét phận chịu lực cơng trình có giới hạn chịu lửa yêu cầu R120 Theo bảng 2.5 mục 2.2.1 chương nằm phụ lục F QCVN 06:2010/BXD [1], với dầm D4-6 có tiết diện 900x600 trát vữa xi măng dày 15mm lưới thép mảnh, độ dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt thép chịu lực 30 mm => Cấu kiện dầm bê tông cốt thép D4-6 có giới hạn chịu lửa R120 82 3.2.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn châu Âu Theo bảng 2.15 mục 2.2.2 chương nằm Eurocode [5], với dầm D4-6 có tiết diện 900x600, độ dày lớp bê tông bảo vệ 30 mm => Cấu kiện dầm bê tơng cốt thép có giới hạn chịu lửa R120 3.2.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu bê tông – cốt thép theo tiêu chuẩn Mỹ Theo bảng 2.19 mục 2.2.2 chương nằm tiêu chuẩn Mỹ ASCE 29-05 [8], với dầm D4-6 có tiết diện 900x600, độ dày lớp bê tông bảo vệ 25 mm dầm liên kết hạn chế chuyển vị ngang => Cấu kiện dầm bê tơng có giới hạn chịu lửa R180 => Cấu kiện dầm bê tơng có giới hạn chịu lửa theo tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn Việt Nam Giới hạn chịu lửa R120 Tiêu chuẩn châu Âu Tiêu chuẩn Mỹ R120 R180 Nhận xét: Cấu kiện dầm bê tông xét xác định giới hạn chịu lửa theo tiêu chuẩn khác có khác Với cấu kiện dầm bê tông xét, giới hạn chịu lửa cấu kiện theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn châu Âu theo tiêu chuẩn Mỹ cao 83 Ví dụ 3.3: Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông Đề bài: Xác định giới hạn chịu lửa kết cấu cột liên hợp thép – bê tông với thép hình làm nhiệm vụ cốt cứng cơng trình “Trụ sở kiểm toán nhà nước khu vực II - Hà Nội” Hình 3.6 Mặt định vị cột b c Hình 3.7 Mặt cắt ngang chi tiết cột 84 3.3.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam Dự án Trụ sở kiểm toán nhà nước khu vực II - Hà Nội dự án cấp theo quy định phân cấp cơng trình Theo QCVN 06-2010/BXD [1] cấp chống cháy cơng trình cấp có bậc chịu lửa yêu cầu bậc Cột liên hợp thép - bê tông xét phận chịu lực cơng trình có giới hạn chịu lửa yêu cầu R150 Hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam chưa đề cập đến việc xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện liên hợp thép – bê tông tra bảng tính tốn đơn giản Vì để xác định giới hạn chịu lửa ta cấu kiện ta dùng phương pháp thí nghiệm 3.3.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Châu Âu Theo bảng 2.26 mục 2.3.2 chương nằm Eurocode [7] với cột vị trí 8-C có tiết diện C1100x1100 có us =51 mm; c=350 mm => Kết luận: Cấu kiện cột có giới hạn chịu lửa R240 3.3.3 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Mỹ Đối với cột thép có lớp bê tơng bọc bên cấu kiện xét, tiêu chuẩn Mỹ gồm IBC 2015 [9] ASCE 29-05 [8] chưa có bảng tra dẫn tính tốn cụ thể cho loại cấu kiện => Cấu kiện cột liên hợp thép - bê tơng có giới hạn chịu lửa theo tiêu chuẩn sau: Tiêu chuẩn Việt Nam Giới hạn chịu lửa Chưa xác định Tiêu chuẩn châu Âu Tiêu chuẩn Mỹ R240 Chưa xác định Nhận xét: Đối với tiêu chuẩn Việt Nam việc xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện cột liên hợp thép – bê tông xét thông qua phương pháp thí nghiệm mà chưa có hệ thống bảng tra dẫn tính tốn Cấu kiện cột liên hợp 85 thép – bê tông xét xác định giới hạn chịu lửa dựa bảng tra tiêu chuẩn châu Âu Với tiêu chuẩn Mỹ chưa có bảng tra cho loại cấu kiện cột xét ví dụ 86 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong phạm vi luận văn thạc sĩ, đề tài trình bày so sánh phương pháp xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu thông qua tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn châu Âu tiêu chuẩn Mỹ cách Thơng qua ví dụ tính tốn thấy giới hạn chịu lửa cấu kiện tính theo tiêu chuẩn có khác Vấn đề cần nghiên cứu thêm để phân tích, đánh giá phương pháp tính Nhiều loại cấu kiện chưa có bảng tra dẫn tính tốn giới hạn chịu lửa, cần làm thí nghiệm để xác định - Với cấu kiện kết cấu thép: tiêu chuẩn đưa hệ thống bảng tra cho số loại cấu kiện phương pháp tính tốn đơn giản hóa theo tiêu chuẩn châu Âu theo tiêu chuẩn Mỹ Tuy nhiên hệ thống bảng tra hạn chế loại cấu kiện, nhiều loại cấu kiện dùng cơng trình khơng có bảng tra; việc tính tốn nhiều phức tạp, khó khăn; số hệ số cơng thức tính tốn phụ thuộc vào kết thí nghiệm vật liệu cơng bố nhà sản xuất vật liệu Qua ví dụ ta thấy vật liệu cách nhiệt cho cấu kiện thép tương đối đa dạng, vật liệu cách nhiệt theo tiêu chuẩn có đặc điểm khác - Với cấu kiện kết cấu bê tông - cốt thép: tiêu chuẩn đưa hệ thống bảng tra tương đối đầy đủ cho loại cấu kiện kết cấu cấu kiện phương pháp tính tốn đơn giản hóa theo tiêu chuẩn châu Âu Tuy nhiên, việc tính tốn nhiều phức tạp, khó khăn Qua ví dụ ta thấy giới hạn chịu lửa cấu kiện theo tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn châu Âu theo tiêu chuẩn Mỹ cao - Với cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông: hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam chưa đưa hệ thống bảng tra dẫn tính tốn, tiêu chuẩn châu Âu tiêu chuẩn Mỹ đưa hệ thống bảng tra cho loại cấu kiện kết cấu cấu kiện phương pháp tính tốn đơn giản hóa cho số cấu kiện Tuy nhiên hệ thống bảng tra hạn chế, tính tốn 87 phức tạp chưa đầy đủ cho loại cấu kiện Qua ví dụ ta thấy việc xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu liên hợp thép – bê tông theo tiêu chuẩn Việt Nam thơng qua phương pháp thí nghiệm theo tiêu chuẩn Mỹ chí chưa có bảng tra cho loại cấu kiện KHUYẾN NGHỊ - Hệ thống quy chuẩn tiêu chuẩn Việt Nam thiếu nhiều dẫn thiết kế kết cấu đảm bảo điều kiện an toàn cháy, cần có thêm nhiều nghiên cứu vấn đề để hoàn thiện quy chuẩn, tiêu chuẩn - Tiêu chuẩn châu Âu (Eurocodes) tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASCE 29-05, IBC 2015) có bảng tra hướng dẫn tính tốn giới hạn chịu lửa cho cấu kiện kết cấu cơng trình song bảng tra chưa đầy đủ cho loại cấu kiện, dẫn tính tốn phức tạp khó sử dụng, số hệ số cơng thức tính tốn phải dựa kết thí nghiệm vật liệu… Cần có nghiên cứu phương pháp tính tốn giới hạn chiu lửa cấu kiện xây dựng để áp dụng phù hợp với điều kiện Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt QCVN 06:2010/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia an toàn cháy cho nhà cơng trình TCVN 2622:1995, Phòng cháy cho nhà cơng trình – u cầu thiết kế Chu Thị Bình, Thiết kế kết cấu cơng trình theo điều kiện an toàn cháy, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, 2016 Nguyễn Thị Nhịp, Xác định khả chịu lực kết cấu liên hợp thép – bê tông điều kiện cháy, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, 2013 Tiếng Anh EN 1992-1-2 Eurocode 2: Design of concrete structures, Part 1.2: General rules – Structural fire design EN 1993-1-2 Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design EN 1994-1-2 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design ASCE/SEI/SFPE 29-05: Standard Calculation Methods for Structural Fire Protection 2015 IBC – International Building Code 10 BS 476-21:1987 Fire tests on building materials and structures ... giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu để đảm bảo giới hạn khơng nhỏ giới hạn chịu lửa yêu cầu - Việc xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện kết cấu chưa công bố nhiều, đặc biệt Việt Nam Tiêu chuẩn. .. định giới hạn chịu lửa cấu kiện thép theo tiêu chuẩn Mỹ 23 2.2 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tông – cốt thép 28 2.2.1 Xác định giới hạn chịu lửa cấu kiện bê tông – cốt thép theo tiêu. .. rõ Giới hạn chịu lửa cấu kiện xây dựng xác định thử nghiệm chịu lửa theo tiêu chuẩn TCVN 9311:2012 tiêu chuẩn tương đương Giới hạn chịu lửa cấu kiện xây dựng xác định tính toán theo tiêu chuẩn