Giới hạn chịu lửa của kết cấu xây dựng

1. Kết cấu bê tông cốt thép

Cấu kiện bê tông cốt thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng. Tại Việt Nam khối lượng cấu kiện bê tông cốt thép chiếm một tỉ lệ rất lớn so với các loại cấu kiện khác.

Giới hạn chịu lửa thực tế của cấu kiện bê tông cốt thép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như loại vật liệu, sơ đồ cấu tạo...và thay đổi trong phạm vi rộng, do vậy trong thực tế không hạn chế lĩnh vực sử dụng chúng.

Kết quả thực nghiệm và nghiên cứu trạng thái nhà, công trình sau khi cháy đã chứng tỏ tính chịu lửa của cấu kiện bê tông cốt thép phụ thuộc vào cấu tạo, biện pháp chất tải trọng, tính chất lý - nhiệt của bê tông, cường độ và thời gian tác động của nhiệt độ. Nhờ tính không cháy và hệ số dẫn nhiệt độ không cao lắm nên có thể chế tạo cấu kiện bê tông cốt thép với giới hạn chịu lửa bất kỳ đáp ứng mọi yêu cầu về an toàn. Có thể lấy ví dụ: giới hạn chịu lửa của tường chịu lực và vách ngăn phụ thuộc vào chiều dày, loại bê tông và độ ẩm của chúng. Giới hạn chịu lửa sẽ tăng khi giảm tỷ trọng của bê tông và tăng kích thước mặt cắt của cấu kiện. Độ ẩm cũng ảnh hưởng đến việc làm tăng giới hạn chịu lửa. Tuy vậy cần lưu ý rằng nếu bê tông với khối lượng thể tích 1200kg/m3, có độ ẩm 3-3,5% khi chịu cường độ tác động nhiệt ở mức cao có thể gây nổ bê tông làm giảm giới hạn chịu lửa của cấu kiện.

Nguyên nhân làm giảm xuất hiện giới hạn chịu lửa của cấu kiện bê tông cốt thép được xác định bởi đặc tính làm việc của cấu kiện trong điều kiện cháy. Đối với cấu kiện mà trạng thái giới hạn được quy định trong điều kiện cháy. Đối với cấu kiện mà trạng thái giới hạn được quy định trong điều kiện chịu uốn, giới hạn chịu lửa sẽ xuất hiện ở thời điểm khi giới hạn chảy của cốt thép khi bị nung nóng giảm xuống bằng ứng xuất làm việc do tải trọng tiêu chuẩn gây ra. Đối với cấu kiện mà trạng thái giới hạn được quy định trong điều kiện chịu nén, giới hạn chịu lửa sẽ xuất hiện ở thời điểm khi khả năng làm việc của mặt cắt giảm xuống bằng giá trị giới hạn. Do độ bền giảm khi bị nung nóng nên khả năng chịu lực của vật liệu và cấu kiện chỉ còn giá trị bằng trọng tải bên ngoài. Trong điều kiện cháy, các yếu tố đó ảnh hưởng đồng thời đến sự giảm khả năng chịu lực của cấu kiện.