Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 343:2005 về thử nghiệm chịu lửa – Các bộ phận kết cấu của tòa nhà – Phần 3: Chỉ dẫn về phương pháp thử và áp dụng số liệu thử nghiệm

TIÊU CHUẨN XÂYrnDỰNG VIỆT NAM

rnrn

TCXDVN 343rn: 2005

rnrn

THỬrnNGHIỆM CHỊU LỬA – CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CỦA TOÀ NHÀ – PHẦN 3 – CHỈ DẪN VỀ PH´ƠNGrnPHÁP THỬ VÀ ÁP DỤNG SỐ LIỆU THỬ NGHIỆM
rnFire – resistance tests – Elements of building construction – Part 3 -rnCommentary on test method and test data application

rnrn

1. Phạm vi áp dụng

rnrn

Thông tin được cung cấp trong tiêu chuẩn này đểrngiải trình bản chất và hướng dẫn sử dụng các phương pháp thử nghiệm chịu lửa vàrnáp dụng các số liệu thu được. Tiêu chuẩn này cũng xác định một số các lĩnh vựcrnđể có thể áp dụng cho các nghiên cứu sau này có liên quan đến tính năng của tổrnhợp mẫu thử nghiệm và mối quan hệ của chúng với công trình xây dựng trong thựcrntế; và cho các công nghệ liên quan đến dụng cụ đo và các kỹ thuật thử.

rnrn

2. Tài liệu viện dẫn

rnrn

– TCXDVN 342: 2005(ISO 834-1): Thử nghiệmrnchịu lửa – Các bộ phận kết cấu của toà nhà – Phần 1: Yêu cầu chung

rnrn

– ISO/TR 3956: 1975: Nguyên tắc thiết kế kỹrnthuật chống cháy cho kết cấu với yêu cầu đặc biệt về mối liên quan giữa tìnhrnhuống cháy thực tế và các điều kiện cấp nhiệt trong thử nghiệm chịu lửa tiêurnchuẩn.

rnrn

– ISO/TR 10158: 1991: Nguyên tắc và phươngrnpháp tính toán cơ bản liên quan đến tính chịu lửa của các bộ phận kết cấu.

rnrn

3. Quy trình thửrnnghiệm chuẩn

rnrn

Kinh nghiệm thực tế chỉ ra rằng, cần thiếtrnphải tiến hành một số phép đơn giản hoá trong quy trình thử nghiệm chuẩn để dễrnsử dụng với các điều kiện khống chế trong bất cứ phòng thí nghiệm nào với mongrnmuốn đạt được những kết quả có thể tái tạo lại và lặp lại.

rnrn

Một số những yếu tố dẫn đến một mức độ biếnrnđộng nào đó là nằm ngoài phạm vi của quy trình thử nghiệm, đặc biệt là sự khácrnnhau về vật liệu và về cách chế tạo là rất lớn. Những yếu tố khác, đã được chỉrnra trong tiêu chuẩn này, đều nằm trong khả năng nguời sử dụng có thể điều chỉnhrnđược. Nếu những yếu tố này được quan tâm đúng mức, thì khả năng tái tạo và lặprnlại trong quy trình thử nghiệm có thể cải thiện để đạt đến mức độ chấp nhận được.

rnrn

3.1. Chế độ đốt nóng

rnrn

Biểu đồ đường cong tiêu chuẩn nhiệt độ lòrnnung được miêu tả trong điều 5.1.1 của TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1), về thựcrnchất không thay đổi so với biểu đồ đường cong nhiệt độ – thời gian để kiểm soátrnmôi trường thử nghiệm chịu lửa đã được sử dụng hơn 70 năm qua. Rõ ràng là đườngrncong này có mối liên quan đến nhiệt độ quan sát được của các đám cháy trongrnthực tế của các toà nhà chẳng hạn về thời gian nóng chảy quan sát được của vậtrnliệu tại các điểm nóng chảy đã biết.

rnrn

Mục đích cơ bản của đường cong nhiệt độ chuẩnrnnày là để tạo ra môi trường thử nghiệm chuẩn tiêu biểu hợp lý cho điều kiệnrntiếp xúc lửa dữ dội, mà ở đó có thể so sánh các tính năng kết cấu của các dạng nhàrnđại diện. Tuy nhiên, điều quan trọng là điều kiện tiếp xúc lửa tiêu chuẩn khôngrnnhất thiết phải tái hiện lại tình huống tiếp xúc lửa thực tế hay chỉ ra tìnhrntrạng dự đoán trước của cấu kiện trong điều kiện thử nghiệm. Tuy nhiên, mức độrntiến hành thử nghiệm với các bộ phận ngăn cách và kết cấu chịu lực của toà nhàrnđều dựa trên một cơ sở chung. Cũng nên chú ý rằng tính chịu lửa liên quan đếnrnthời gian thử nghiệm chứ không liên quan đến thời gian cháy thực tế.

rnrn

Trong tiêu chuẩn ISO/TR 3956 đã đề cập đếnrncác mối quan hệ giữa điều kiện cấp nhiệt trong điều kiện thời gian, nhiệt độ thườngrnxảy ra trong tình huống cháy thực, và với những điều kiện phổ biến trong cácrnthử nghiệm chịu lửa tiêu chuẩn. Một loạt đường cong hạ nhiệt cũng được đề cậprnđến. Chú ý rằng đường cong nhiệt độ lò nung tiêu chuẩn cũng có thể được thểrnhiện bằng hàm số mũ mà hàm số này hoàn toàn trùng khớp với đường cong thể hiệnrnhàm số T=345log10(480t+1) và có thể được xem xét tuỳ theo mục đích tính toán cụrnthể. Khi đó, hàm số đường cong sẽ là:

rnrn

T= 1325(1- 0,325 e^-0.2trn- 0,204 e^-0,7t – 0,471 e^-19t)

rnrn

Trong đó:

rnrn

T          là nhiệt độ tăng, tính theo độ ^oC;

rnrn

t           là thời gian xảy ra tăng nhiệtrnđộ, tính bằng giờ.

rnrn

Để thiết lập thông số độ lệch, d, được quyrnđịnh trong tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1), điều 5.1.2, việc so sánhrncác diện tích nằm giữa đường cong thể hiện nhiệt độ trung bình trong lò nungrntrên thời gian và đường cong nhiệt độ tiêu chuẩn nói trên có thể thực hiện đượcrnnhờ sử dụng thước đo diện tích trên biểu đồ số liệu hoặc thông qua tính toánrntheo quy tắc của Simpson hoặc quy tắc hình thang.

rnrn

Mặc dù chế độ cấp nhiệt được mô tả trong tiêurnchuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1), điều 5.1.1, là điều kiện tiếp xúc lửa đượcrnquy định trong báo cáo kỹ thuật này, người ta cũng thừa nhận điều này không phùrnhợp để đại diện cho những điều kiện tiếp xúc với lửa như là khi có mặt nhiênrnliệu hydrocacbon. Môi trường tiếp xúc như vậy sẽ được xét một cách phù hợp hơnrnbằng các tiêu chuẩn khác bao gồm cả thử nghiệm chịu lửa cho các công trình khácrnkhông phải là nhà. Sau đây là một ví dụ cho chế độ cấp nhiệt mà gần đây được đềrnxuất để thể hiện đám cháy bằng hydrocacbon:

rnrn

T=1100( 1-0,325 e^-0,1667trn- 0,204 e^-1,417t – 0,471 e^-15,833t)

rnrn

trong đó:

rnrn

T          là mức tăng nhiệt độ, tính theo ^oC;

rnrn

t           là thời gian tại thời điểm đó xảyrnra sự tăng nhiệt độ, tính bằng giờ;

rnrn

Hoặc viết dưới dạng tiện dụng:

rnrn

T= 1100( 1-0,33 e^-0,17t)

rnrn

trong đó:

rnrn

t           là thời gian, tính bằng giờ.

rnrn

3.2. Lò nung

rnrn

Bản thân các điều kiện cấp nhiệt mô tả trong tiêurnchuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1), điều 5.1.1, không đủ để bảo đảm rằng nhữngrnlò nung thử nghiệm với các thiết kế khác nhau, sẽ thể hiện các điều kiện tiếprnxúc lửa như nhau cho các mẫu thử và nhờ đó kết quả thử nghiệm nhận được là nhưrnnhau giữa các lò nung đó.

rnrn

Các cặp nhiệt ngẫu được sử dụng để khống chếrnnhiệt độ lò nung là đang ở trạng thái cân bằng nhiệt động học so với môi trườngrnbị ảnh hưởng bởi điều kiện truyền nhiệt nhờ đối lưu và bức xạ tồn tại bên trongrnlò nung. Nhiệt đối lưu truyền tới một vật thể tiếp xúc lửa sẽ phụ thuộc vàornhình dáng và kích cỡ của nó và nhìn chung với vật thể nhỏ hơn bầu của nhiệtrnđiện kế, thì nhiệt đối lưu này sẽ cao hơn so với vật thể lớn hơn chẳng hạn nhưrnmẫu thử nghiệm. Vì vậy nhiệt đối lưu sẽ có xu hướng ảnh hưởng lớn tới nhiệt độrncủa nhiệt kế, trong khi việc truyền nhiệt tới mẫu thử chủ yếu bị tác động bởirnbức xạ từ thành lò bị đốt nóng và từ ngọn lửa.

rnrn

Trong lò nung có cả bức xạ từ khí đốt và bứcrnxạ từ bề mặt tới bề mặt. Bức xạ từ khí đốt phụ thuộc vào nhiệt độ và đặc tínhrnhấp thụ nhiệt của khí đốt trong lò và cũng phụ thuộc mạnh vào thành phần nhìnrnthấy của ngọn lửa.

rnrn

Bức xạ từ bề mặt tới bề mặt phụ thuộc vàornnhiệt độ của các thành lò nung, độ hấp thu và toả nhiệt cũng như phụ thuộc vàornkích thước và hình dạng của lò nung thử nghiệm. Nhiệt độ thành lò lại phụ thuộcrnvào các đặc tính nhiệt của nó.

rnrn

Sự truyền nhiệt đối lưu tới một vật thể phụrnthuộc vào độ chênh lệch cục bộ giữa nhiệt độ khí đốt và nhiệt độ bề mặt của vậtrnthể và vào tốc độ chuyển động của khí đốt.

rnrn

Bức xạ từ khí đốt tương ứng với nhiệt độ củarnnó, và bức xạ từ mẫu thử là tổng của bức xạ từ khí đốt và từ các thành của lòrnnung. Bức xạ từ thành lò lúc đầu thì ít hơn, sau đó tăng lên khi thành lò nung trởrnnên nóng hơn. Các nhiệt kế được quy định trong tiêu chuẩn này thì nhỏ và sẽrnđiều chỉnh theo nhiệt độ của khí đốt. Mặt khác, mẫu thử thì lại nhạy cảm hơnrnđối với các bức xạ.

rnrn

Từ những điều đã được đề cập tới ở trên, rõrnràng là giải pháp cơ bản cho việc đạt được kết quả ổn định giữa các lần tổ chứcrnthử nghiệm theo những yêu cầu trong tiêu chuẩn này, chỉ được thực hiện nếu mọi ngườirnsử dụng thừa nhận tiêu chuẩn này và các thiết kế lý tưởng cho lò nung thửrnnghiệm được quy định chính xác về kích cỡ, hình dạng, vật liệu, kĩ thuật xâyrndựng và loại nhiên liệu được sử dụng.

rnrn

Một phương pháp để giảm bớt những vấn đề nhưrnđã nêu có thể áp dụng được đối với những dạng lò nung hiện thời là lót thành lòrnnung bằng những vật liệu có quán tính nhiệt thấp dễ dàng biến đổi theo nhiệt độrnkhí đốt lò nung, chẳng hạn như các loại vật liệu có các đặc tính như được quyrnđịnh trong tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1), điều 4.2. Sự chênh lệchrngiữa nhiệt độ khí đốt và thành lò sẽ được giảm bớt và lượng nhiệt tăng lên từrnbuồng đốt đến mẫu thử nhờ bức xạ từ những thành lò và do đó sẽ cải thiện đượcrntính tương đồng giữa các kết quả thu được tại các lò nung có thiết kế khácrnnhau.

rnrn

Khi có thể, những thiết kế lò nung hiện dùngrncũng nên xem xét lại vị trí lò đốt và vị trí các ống khói để tránh được hiện tượngrnchảy rối và các biến động áp lực kèm theo làm cho bề mặt của mẫu thử nghiệmrnkhông được nung nóng một cách đồng đều.

rnrn

Mặc dù, tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISOrn834-1), điều khoản 4.5.1.1 quy định về thiết kế của nhiệt kế sử dụng để đo vàrnnhờ đó khống chế được môi trường lò nung thử nghiệm, việc thử nghiệm có thể đượcrntiến hành khi có thể sử dụng loại nhiệt kế nhạy cảm hơn với tác động kết hợprngiữa bức xạ và đối lưu, như là một phương pháp đo khác để giảm bớt được nhữngrnvấn đề gây ra do các đặc tính nhiệt khác nhau của các lò nung thử nghiệm.

rnrn

Cuối cùng, một trong những công cụ hữu hiệurnnhất trong việc điều chỉnh cho những thiết kế lò nung hiện thời nhằm cải thiệnrnđộ ổn định giữa các lò nung là việc định chuẩn thường xuyên. (xem 3.11).

rnrn

3.3. Làm khô mẫu thử

rnrn

3.3.1. Hiệu chỉnh hàm l´ợng ẩm phi tiêu chuẩnrntrong vật liệu bê tông

rnrn

Tại thời điểm thử nghiệm, tiêu chuẩn TCXDVNrn342: 2005 (ISO 834-1) điều 6.4, cho phép mẫu thử biểu hiện hàm lượng ẩm ổn địnhrnnhư trạng thái mong muốn trong điều kiện sử dụng bình thường.

rnrn

Các cấu kiện toà nhà tiếp xúc với môi trườngrnnhiệt độ có xu hướng thay đổi theo chu kỳ nhiệt độ và/hoặc độ ẩm của khí quyển,rntrừ khi các toà nhà được điều hoà không khí và sưởi ấm liên tục. Tính chất củarncác vật liệu chế tạo cấu kiện và kích thước của cấu kiện sẽ quyết định mức độrndao động của độ ẩm của cấu kiện, xung quanh điều kiện trung bình.

rnrn

Việc liên hệ trạng thái mẫu thử với điều kiệnrnsử dụng bình thường có thể gây ra các thay đổi về hàm lượng ẩm của bộ phận kếtrncấu mẫu thử, đặc biệt là các thành phần hút ẩm từ không khí có khả năng hút ẩmrncao như ximăng pooclăng, thạch cao và gỗ. Tuy nhiên, sau khi làm khô mẫu thửrntheo như quy định trong tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1) điều 6.4, trongrnsố những vật liệu xây dựng vô cơ thông thường thì chỉ những sản phẩm ximăngrnpooclăng hydrat là có thể giữ được hàm lượng ẩm đủ để tác động một cách đáng kểrnđến kết quả thử nghiệm chịu lửa.

rnrn

Để so sánh, tốt nhất nên hiệu chỉnh sự chênhrnlệch hàm lượng ẩm của các mẫu thử bằng cachs sử dụng hàm lượng ẩm được thiếtrnlập tại trạng thái cân bằng nhờ làm khô trong môi trường không khí xung quanhrncó độ ẩm tương đối là 50% ở nhiệt độ là 20^oC như là một điều kiệnrntham khảo tiêu chuẩn.

rnrn

Nếu tính chịu lửa liên quan đến tính cách lyrnnhiệt của mẫu thử ở một hàm lượng ẩm nhất định đã biết thì tính chịu lửa tạirnmột vài hàm lượng ẩm khác có thể được tính toán theo phương trình sau:

rnrn

T²d +Td (4rn+ 4bФ – TФ) – TФ = 0

rnrn

Trong đó:

rnrn

Ф          là hàm lượng ẩm, tình bằng g/m³

rnrn

TФ        là tính chịu lửa tại hàm lượng ẩm Ф,rntính bằng giờ;

rnrn

Td        là tính chịu lửa trong điều kiện đượcrnsấy khô trong lò sấy, tính bằng giờ;

rnrn

b          là hệ số biến thiên về độ thẩmrnthấu.

rnrn

(Gạch, bêtông đặc và bêtông phun, giá trị brncó thể lấy là 5,5, đối với bêtông nhẹ lấy là 8,0 và bêtông tổ ong lấy là 10,0).

rnrn

Có thể thay thế bằng cách tính toán có sửrndụng phương pháp được miêu tả trong các tài liệu tham khảo khác.

rnrn

Nếu các kỹ thuật làm khô nhân tạo được áprndụng để đạt được hàm lượng ẩm phù hợp với điều kiện tham chiếu tiêu chuẩn, thìrnphòng thí nghiệm chịu trách nhiệm tiến hành thử nghiệm phải tránh các phươngrnpháp có thể làm thay đổi đáng kể các đặc tính của vật liệu cấu thành mẫu thử.

rnrn

Xác định trạng thái ẩm của bê tông đã đôngrncứng theo độ ẩm tương đối.

rnrn

Phương pháp để xác định độ ẩm tương đối trongrnmẫu thử bê tông đã đông cứng có thể bằng các bộ phận cảm biến điện. Một quyrntrình tương tự cùng với các bộ phận cảm biến điện có thể được áp dụng để xácrnđịnh độ ẩm tương đối trong mẫu thử chịu lửa làm từ các vật liệu khác.

rnrn

Đối với kết cấu gỗ, khi thích hợp có thể sửrndụng máy đo độ ẩm theo phương pháp điện trở như là một phương pháp đo độ ẩm tươngrnđối để xác định khi nào gỗ đạt hàm lượng ẩm cần thiết.

rnrn

3.4. Cung cấp nhiên liệu và phân phối nhiệt

rnrn

Hiện tại, việc xác định lượng chất đốt khôngrnnằm trong các số liệu được yêu cầu trong suốt quá trình tiến hành thử nghiệmrnchịu lửa, mặc dù thông số này thường được các phòng thí nghiệm đo được và ngườirnsử dụng tiêu chuẩn này được khuyến khích có được các thông số trên cho các bướcrntriển khai tiếp theo.

rnrn

Các chỉ dẫn dưới đây có thể áp dụng để ghirnlại mức tiêu thụ chất đốt trong quy trình thử nghiệm.

rnrn

Cứ 10 phút một lần (hoặc ít hơn 10 phút) phảirnghi lại lượng nhiên liệu tích luỹ cung cấp cho buồng đốt. Tổng lượng nhiên liệurnđược cung cấp trong toàn bộ quá trình thử nghiệm cũng phải được xác định. Dùngrnmột lưu lượng kế ghi chỉ số liên tục sẽ thuận lợi hơn khi đọc chỉ số định kỳrntrên lưu lượng kế đo tức thời hoặc đo tổng lưu lượng. Phải lựa chọn hệ thống đornvà ghi để độ chính xác trong việc đọc chỉ số lưu lượng nằm trong khoảng ±5%.rnPhải báo cáo về loại nhiên liệu, giá trị nhiệt lượng mức cao và lượng nhiênrnliệu tích luỹ được điều chỉnh theo điều kiện tiêu chuẩn là 15^oC vàrn100kPa theo từng khoảng thời gian.

rnrn

Tại những nơi việc đo lượng chất đốt nạp vào đượcrnthực hiện, các số đo chỉ ra rằng có sự phân phối nhiệt cho môi trường lò nungrnthử nghiệm trong suốt các giai đoạn thử nghiệm sau cùng của tổ hợp bộ phận thửrnnghiệm cấu thành từ các thành phần dễ cháy. Vấn đề này thường không được quanrntâm trong các quy chuẩn cấp quốc gia, các tiêu chuẩn chỉ quy định chức năng sửrndụng cho các kết cấu dễ cháy dựa trên cơ sở phân loại về chức năng sử dụng vàrncác giới hạn về chiều cao và diện tích của toà nhà có bậc chịu lửa được áprndụng.

rnrn

Cũng phải lưu ý rằng việc đo lượng nhiên liệurncó thể có sự chênh lệch đáng kể khi thử nghiệm các kết cấu thép làm nguội bằng nướcrnhoặc thanh có khối tích lớn.

rnrn

3.5. Kỹ thuật đo áp lực

rnrn

Khi lắp đặt hệ thống ống được sử dụng trongrncác dụng cụ cảm biến áp lực, ống cảm biến và ống chuẩn phải luôn được coi làrnmột cặp và đường dẫn (nối với nhau) được lấy thăng bằng ở các vị trí đo theornmọi hướng đối với dụng cụ đo. Trường hợp thiếu đường ống chuẩn, nhưng nó vẫnrnphải được coi là tồn tại với đúng chức năng của nó (không khí trong một phòngrngiữa hai vị trí đo nào đó, trong trường hợp này, tượng trưng cho ống chuẩn).

rnrn

Khi các ống chuẩn và ống cảm biến ở cùng caornđộ, các ống có thể có nhiệt độ khác nhau.

rnrn

Khi các ống chuẩn và ống cảm biến được uốn từrnmột cao độ này đến một cao độ khác, thì các ống phải có nhiệt độ như nhau.rnChúng có thể nóng ở trên đỉnh và lạnh ở đáy nhưng nhiệt độ ở mỗi cao độ phải nhưrnnhau.

rnrn

Cần phải quan tâm đến vị trí ống cảm biến bênrntrong lò nung, để tránh cho chúng phải chịu các ảnh hưởng về động lực học gâyrnra do vận tốc và sự chảy rối của khí đốt .

rnrn

3.6. Quy trình sau khi ngừng cấp nhiệt

rnrn

Tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1) khôngrnquy định những yêu cầu để áp dụng hay tham khảo cho quy trình sau khi ngừng cấprnnhiệt. Tuy nhiên, thực tế ở một số nước, người ta đã duy trì tải trọng thử nghiệmrnhoặc tải trọng thử nghiệm được nhân với hệ số trong khoảng thời gian thông thườngrnlà 24 giờ sau thử nghiệm. Mục tiêu của quy trình này là để nhận được thông tinrnchung có liên quan đến sức bền và độ cứng của kết cấu toà nhà thay bằng mẫu thửrnsau thử nghiệm chịu lửa. Vì thông tin này khó liên hệ được với một tình huốngrncháy (hoặc sau khi cháy), nên người ta đã kết luận là các yêu cầu về quy trìnhrnsau khi ngừng cấp nhiệt nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

rnrn

Một số nước đi theo hướng thực nghiệm đánhrngiá bổ sung tính năng của các kết cấu ngăn cách bằng việc đưa chúng vào một sốrndạng thử nghiệm va đập, ngay sau thử nghiệm chịu lửa. Việc này nhằm tái tạo lạirntác động của sự rơi vãi các mảnh vụn hoặc của vòi nước phun đến kết cấu ngănrncháy, tại những nơi mà kết cấu ngăn cháy được đòi hỏi phải duy trì tính hiệurnquả trong suốt thời gian cháy hoặc sau thời gian chữa cháy Thử nghiệm va đậprnnày có thể áp dụng sau khi kết thúc hoàn toàn quá trình thử nghiệm chịu lửarnhoặc sau một phần (chẳng hạn, một nửa) của khoảng thời gian đã định và thường đượcrncoi là một cách đo ổn định, ngoài các giả định bất kỳ được mô phỏng theo sự dậprntắt các đám cháy bằng vòi phun của các nhân viên chữa cháy.

rnrn

Trong hầu hết các trường hợp, cả hai thựcrnnghiệm nói trên đều cản trở khả năng tiếp tục thử nghiệm chịu lửa vượt quá thờirnhạn cháy yêu cầu. Với nhu cầu tăng lên về việc cung cấp số liệu cho phép ngoạirnsuy và cho những mục đích tính toán khác, việc tổ chức thử nghiệm phải đượcrnkhuyến khích để duy trì thời hạn thử nghiệm chịu lửa tới khi các tiêu chí vềrngiới hạn có thể vượt qua một cách an toàn.

rnrn

3.7. Kích thước mẫu thử

rnrn

Tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1) đãrnquy định một cách chung là các thử nghiệm chịu lửa phải được thực hiện vớirnnhững mẫu thử có kích thước đúng như thực tế. Tiêu chuẩn này cũng thừa nhậnrnđiều này không thường xuyên thực hiện được vì có giới hạn về kích thước của cácrnthiết bị thử nghiệm. Trong những trường hợp mà không thể sử dụng mẫu thử córnkích thước thực, có thể chế tạo mô phỏng rút gọn kích thước theo các kích thướcrnnhỏ nhất được tiêu chuẩn hoá cho một mẫu thử đại diện cho một kích thước cầnrnthiết của một phòng cao 3m và có mặt cắt ngang là 3m x4m.

rnrn

Việc sử dụng mẫu thử có kích thước thực đượcrnkhuyến khích áp dụng do xuất phát từ những khó khăn để đạt được tính năng chịurnlửa hàon toàn theo tỷ lệ mẫu thử của hầu hết cấu kiện chịu tải và một số bộrnphận ngăn cách.

rnrn

Đối với phần lớn các cấu kiện không chịu tải,rnviệc giảm kích thước tổng thể để có kích thước thuận lợi cho mục đính thửrnnghiệm không gây ra bất cứ các vấn đề nghiêm trọng nào đặc biệt là đối với cácrnkết cấu theo môđun.

rnrn

Đối với các hệ thống chịu tải, cần phải nhấnrnmạnh tầm quan trọng của việc duy trì được trạng thái chức năng không đổi khirngiảm kích thước của mẫu thử chịu lửa. Chẳng hạn, tỉ lệ giữa chiều dài các cạnhrnkhông được thay đổi khi kích thước thật của sàn bị giảm đi. Nói cách khác, cầnrnthiết phải duy trì được trạng thái cân bằng giữa các dạng ứng suất khác nhau màrnmẫu thử đại diện với kích thước bị giảm bớt cũng như phải xác định các ứng suấtrnđại diện theo tỉ lệ nhỏ của toà nhà được xem xét.

rnrn

3.8. Cấu tạo mẫu thử

rnrn

Trong tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1)rnquy định những vật liệu được sử dụng trong kết cấu mẫu thử, phương pháp thirncông và lắp đặt phải đại diện cho việc sử dụng cấu kiện trong thực tế.

rnrn

Điều này có nghĩa là các yếu tố đặc trưng nhưrnmối nối của mẫu thử nghiệm các dự phòng về độ giãn nở, về vị trí hoặc những đặcrnđiểm lắp đặt phải đưa vào mẫu thử theo một cách thức đại diện.

rnrn

Cần lưu ý rằng, chỉ trừ khi có trường hợp đặcrnbiệt nào khác, có thể chế tạo các mẫu thử theo một tiêu chuẩn cao hơn những gìrncó thể xảy ra trong thực tế. Mặt khác, sự quan tâm đến tính nhất quán trong việcrnchế tạo mẫu thử cũng quan trọng, để không dẫn đến các kết quả ngoại lai do nhữngrnkhuyết tật trong kết cấu này.

rnrn

Do đó việc mô tả chi tiết và chính xác về mẫurnthử và điều kiện của nó trong thời gian thử nghiệm là cực kỳ cần thiết để bổrnsung thêm các số liệu thử nghiệm, và khi cần thiết phải nêu bật các đặc điểmrnnày để giải thích cho những điều bất bình thường xảy ra trong các kết quả thửrnnghiệm.

rnrn

3.9. Sự chất tải

rnrn

Tải trọng đặt lên một mẫu thử trong quá trìnhrnthử nghiệm chịu lửa có tác động đáng kể đến tính năng của nó. Đây cũng là mộtrnđiều cần xem xét quan trọng cho việc tiếp tục ứng dụng các số liệu thử nghiệmrnnày cùng với mối quan hệ của nó với các số liệu của các thử nghiệm khác hoặcrncác thử nghiệm tương tự.

rnrn

TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1), điều 5.4 có quirnđịnh các cơ sở khác nhau để lựa chọn tải trọng.

rnrn

Cơ sở được ứng dụng rộng rãi nhất của các dữrnliệu thử nghiệm là cơ sở có liên quan đến việc xác định tải trọng thử và từ đórngây ra các ứng suất, với các đặc tính dự kiến của vật liệu trong thành phần kếtrncấu nào đó được sử dụng trong kết cấu của mẫu thử đồng thời làm cho các ứngrnsuất tăng lên tại các khu vực tới hạn của các thành phần này, trong đó nhữngrnứng suất cực đại được chấp nhận thông qua phương pháp thiết kế nằm trong quyrnphạm kết cấu quốc gia được chấp nhận. Điều này qui định việc áp dụng tải trọngrnthử nghiệm hết sức chặt chẽ, cũng như tạo cơ sở tin cậy cho việc ngoại suy cácrnsố liệu thử nghiệm và ứng dụng trong các phương pháp tính toán.

rnrn

Cơ sở thứ hai là mối liên quan giữa tải trọngrnthử cần thiết với các đặc tính của các vật liệu cấu thành mẫu thử. Các giá trịrnnày thông thường có thể do nhà sản xuất vật liệu cung cấp hoặc thu được bằngrncách tham khảo tài liệu liên quan đến các đặc tính tiêu chuẩn của các vật liệu đượcrnđề cập (thường đưa ra trong một phạm vi). Trong phần lớn các trường hợp, nhữngrnkết quả này là các giá trị thiên về an toàn cho tải trọng thử. Từ đó giá trị thựcrntế thường cao hơn các giá trị đặc trưng và các cấu kiện này không chịu các ứngrnsuất giới hạn dự tính trong các phương pháp thiết kế. Mặc khác, thông lệ này córnliên quan chặt chẽ đến các phương pháp thiết kế điển hình và các thông lệ tươngrnứng về qui cách của các vật liệu dùng trong kết cấu công trình. Lợi ích của cácrnkết quả thu nhận được từ các thử nghiệm này có thể được nâng cao nếu xác định đượcrncác đặc tính thực của vật liệu hoặc đo được các ứng suất thực trong các thànhrnphần kết cấu của mẫu thử trong suốt qúa trình thử nghiệm cháy.

rnrn

Cơ sở thứ ba khác với các điều nêu trên ở chỗrntải trọng nhận được liên quan đến một ứng dụng cụ thể và có giới hạn. Tải trọngrnthử nghiệm luôn luôn thấp hơn so với tải trọng thường áp dụng và khi các cấurnkiện đã được lựa chọn trên cơ sở có tính đến việc bắt buộc duy trì tải trọngrnthiết kế thông thường theo qui định trong các qui phạm kết cấu được thừa nhận,rnthì phải có giới hạn an toàn và tính chịu lửa lớn hơn khi được so sánh với tínhrnnăng của các mẫu thử khi chịu tải trọng được xem xét theo hai cơ sở nói trên.rnNgoài ra, lợi ích của các kết quả thử nghiệm có thể được cải thiện nếu có đượcrncác số liệu liên hệ các đặc tính vật lý thực tế của các vật liệu chế tạo cấurnkiện với các mức ứng suất nhận được trong các cấu kiện này khi chịu tải trọngrnđã qui định.

rnrn

Ngoài các cơ sở tương ứng để phát triển tảirntrọng được chất tải trong khi thử nghiệm, cần lưu ý rằng các quy phạm về kếtrncấu, được áp dụng trong thiết kế toà nhà, tự chúng có thể qui định cho một sốrnthành phần thiết kế khác nhau mà không phải lúc nào cũng phù hợp với sự đánhrngiá như nhau ở các nước khác nhau. Có sự thay đổi đáng kể khi phân tích tínhrnđặc thù của tải trọng gió, tuyết và động đất.

rnrn

Điều quan trọng phải lưu ý là bất cứ phươngrnpháp nào được sử dụng để phát triển tải trọng trong khi thử nghiệm chịu lửa,rnđều phải liên quan đến tải trọng giới hạn của cấu kiện thử nghiệm trước khi cấprnnhiệt, và điều quan trọng là trong báo cáo phải nêu rõ cơ sở phát triển của tảirntrọng và bất kỳ thông tin nào có liên quan chẳng hạn như các đặc tính của vậtrnliệu và các mức ứng suất ảnh hưởng đến ý nghĩa và ứng dụng của các kết quả thửrnnghiệm.

rnrn

Theo các nội dung đã nêu ở trên, tại các điểmrncó tải trọng tập trung, có thể tạo ra một mô phỏng chính xác theo các điều kiệnrncủa ứng suất như đã thử nghiệm với dầm và cột. Cần phải chú ý nhiều hơn đếnrnviệc mô phỏng tác dụng của tải trọng đồng đều cho sàn và tường. Số lượng tối đarncủa các điểm chịu tải cần được áp dụng, đồng thời hệ thống chất tải cần thíchrnnghi với độ võng dự kiến trong khi thử và duy trì được phân bố tải trọng cầnrnthiết.

rnrn

3.10. Điều kiện cố định và điều kiện biên

rnrn

3.10.1. Lời giới thiệu

rnrn

Trong tiêu chuẩn TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1),rnđiều 5.5 có qui định một số lựa chọn để áp dụng cho ngàm, chống giãn nở nhiệtrnhoặc xoay cho các hệ thống chịu tải. Điều khoản này phản ánh lập luận vốn có củarnphương pháp thử nghiệm mô tả trong TCXDVN 342: 2005 (ISO 834-1) về thử nghiệmrnmẫu thử được tuân thủ một cách nghiêm ngặt sao cho càng sát với việc sử dụngrntrong thực tế càng tốt.

rnrn

Đối với những yêu cầu có liên quan đến thiếtrnbị cố định mẫu thử theo các điều kiện xảy ra khi xây dựng toà nhà trong thựcrntế, cần phải áp dụng nguyên lý sau đây:

rnrn

Các tổ hợp sàn, mái, kết cấu của tường, cộtrnvà các dầm độc lập trong công trình phải được xem xét để chống lại sự giãn nởrnnhiệt và/hoặc xoay khi kết cấu ngăn cách, kết cấu đỡ có thể chịu được các lựcrntrong suốt giới hạn điều chỉnh nhiệt độ cao được thể hiện bằng biểu đồ đườngrncong tiêu chuẩn nhiệt độ – thời gian.

rnrn

Trong khi thực hiện đánh giá kỹ thuật để xácrnđịnh khả năng chịu lực của các bộ phận kết cấu toà nhà, cần lưu ý rằng khả năngrnnày có thể là do độ cứng theo chiều ngang của các gối tựa cho các tổ hợp sàn,rnmái và các dầm trung gian cấu thành một phần của tổ hợp, hoặc trọng lượng củarncác kết cấu đỡ. Đồng thời phải có đủ các liên kết để chuyển các lực phát sinhrntừ giãn nở nhiệt và/hoặc xoay vào các gối tựa hoặc các kết cấu đỡ. Độ cứng củarncác tấm hoặc các kết cấu liền kề cũng cần được xem xét, đánh giá khả năng chốngrngiãn nở nhiệt. Tính liên tục xuất hiện ở các dầm liên tục, chẳng hạn đặt liênrntục lên hơn hai gối tựa, cũng có khả năng gây ra xoay của các kết cấu .

rnrn

Từ các kết quả thử nghiệm, người ta biết rõ rằngrncác thay đổi về điều kiện cố định có thể ảnh hưởng đáng kể đến thời hạn chịurnlửa của một cấu kiện hoặc một tổ hợp. Trong hầu hết các trường hợp, việc áprndụng thiết bị cố định trong khi thử nghiệm cháy là có lợi cho tính năng của mẫurnthử. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, điều kiện cố định dọc trục vượt quárnmức cho phép có thể làm tăng nhanh tính không ổn định, hoặc nứt vỡ, xảy rarntrong kết cấu bê tông. Trong những trường hợp khác, đối với tấm bê tông cốtrnthép siêu tĩnh một phía tiếp xúc với lửa, mô men cố định có thể gây ra các biếnrndạng nứt nghiêm trọng ở các khu vực không có cốt thép hoặc cốt thép yếu, dẫnrnđến kết cấu bị nứt gãy.

rnrn

Theo kinh nghiệm về thử nghiệm chịu lửa chorncác kết cấu bị cố định có thể biết trước một số các tác động bất thường nêu trên.rnCũng có thể liên hệ theo cách thông thường từ điều kiện của các mẫu thử bị cốrnđịnh với điều kiện của toà nhà được xây dựng thực tế. Tuy nhiên, vẫn còn nhiềurnviệc phải làm và khi không thể liên hệ các điều kiện biên cần thiết của một mẫurnthử với các điều kiện biên mà kết cấu đó sẽ phải thử nghiệm trong công trìnhrnxây dựng thực tế, thì thực nghiệm thường được tiến hành là trong điều kiện córnrất ít hoặc không có sức chịu giãn nở hoặc xoay.

rnrn

3.10.2. Cấu kiện chịu uốn (dầm, sàn, mái)

rnrn

Các mẫu thử bao gồm các cấu kiện chịu uốnrnhoặc phải tiếp xúc với lửa trong khi tựa trên các gối có con lăn hoặc được thửrnnghiệm trong một khung cố định. Trong trường hợp thiết bị cố định giãn nởrnnhiệt, dọc trục hoặc xoay có thể được áp dụng theo nhiều cách. Trong thiết bịrnít phức tạp nhất này, mẫu thử được lắp trong một khung cố định có kích thướcrnsao cho phản ứng được với lực đẩy dọc trục của các cấu kiện trong mẫu thử màrnkhông bị uốn nhiều. Trong một số trường hợp, lực đẩy dọc trục này đã được đorntheo kích cỡ của khung cố định. Trong những trường hợp khác, mức điều chỉnh đượcrnthực hiện bằng các khe co giãn giữa đầu của cấu kiện và khung cố định. Việc bốrntrí như vậy cũng tạo ra sức chống xoay do tiếp xúc và do đó hầu như cố định đượcrnđầu của cấu kiện theo hết độ cao tiết diện của cấu kiện và độ cao tiết diện củarnkhung cố định. Đối với các bố trí chi tiết, việc cố định và đo mức độ cố định đượcrnthực hiện bằng các kích thủy lực bố trí theo dọc trục và vuông góc với (các)rncấu kiện.

rnrn

Trong những trường hợp đó, khi xảy ra sự hạnrnchế giãn nở nhiệt, sự cấp nhiệt trong khi thử chịu lửa sinh ra một lực nén dọcrntrục ở các cấu kiện liên quan. Trong hầu hết các trường hợp, lực này xuất hiệnrnở một vị trí trong mặt cắt ngang của cấu kiện mà tại đó mức mô men uốn tươngrnứng có xu hướng chống lại tác dụng của mô men uốn do tải trọng được đặt do đórnsẽ làm tăng sức chịu tải và tính chịu lửa, trừ khi có khả năng bị quá tải gâyrnnứt vỡ hoặc sự mất ổn định vượt quá ảnh hưởng có lợi này. Trong hầu hết các trườngrnhợp, nếu một cấu kiện uốn được thử nghiệm dưới điều kiện không bị cố định thìrnviệc sử dụng mẫu này sẽ đại diện cho cấu kiện trong công trình mà sự hạn chế vềrngiãn nở khi cháy sẽ thiên về an toàn

rnrn

3.10.3. Cấu kiện hướng trục (cột, tường chịurntải )

rnrn

Các thử nghiệm cháy cho cột và tường chịu tảirnđược tiến hành trong phòng thí nghiệm mô phỏng lý tưởng hóa các ứng suất trongrnđám cháy thực. Ví dụ, trong thử nghiệm chưa thể tái tạo các mômen ở đầu có thểrnxảy ra trong đám cháy thực tế. Tác dụng của thiết bị cố định, trong thực tế phụrnthuộc vào tính chất, vị trí của ngọn lửa, trong khoang ngăn cháy. Trong trườngrnhợp điều kiện cấp nhiệt đồng đều ổn định xảy ra trong khoang ngăn cháy thì tácrndụng của thiết bị cố định chống giãn nở có thể giảm đi đáng kể.

rnrn

Khả năng chịu tải và tải trọng thử liên quan củarncác cột và các tường chịu lực phụ thuộc nhiều vào các điều kiện chống đỡ. Trongrncác cấu kiện thanh thuộc loại này, giả thiết là có khớp nối, thậm chí các lựcrnnhỏ phát sinh do ma sát ở các gối tựa cũng có thể làm tăng đáng kể sức chịu tải.rnTrong thử nghiệm cháy, việc lắp thiết bị cố định một cách không cố ý vào đầurnmẫu thử có thể làm tăng sức chịu thử nghiệm lên đáng kể. Theo kinh nghiệm đãrnđược thực hiện ở một số phòng thí nghiệm thì rất khó tạo các điểm phản lựcrn(hoặc chất tải) hướng trục, đồng tâm với cột, kể cả việc sử dụng các gối tựarnhình cầu, và đây là một kiến nghị thực hiện để đưa vào độ lệch tâm nhỏ đã biết.

rnrn

Vì những lý do trên, nên tiến hành các thửrnnghiệm cho các cột hoặc các tường chịu tải chống lại giãn nở (giãn dài) hoặc córncác đầu bị cố định hoàn toàn.

rnrn

3.10.4. T´ờng và vách ngăn không chịu lực

rnrn

Theo lôgíc tất cả các tường và các vách ngănrnkhông chịu lực đều phải được thử nghiệm là không chịu ngoại lực. Tuy nhiên,rntrong thực tế, các cấu kiện này phải chịu tải trọng chuyển từ các cấu kiện khácrncủa tòa nhà hoặc chịu phản lực do sự giãn nở của chính các cấu kiện khi tiếprnxúc với lửa. Do đó cần phải tiến hành các thử nghiệm trên các cấu kiện nàyrntrong một khung kín đủ cứng để tương tác được với các lực giãn nở phát sinh từrnmẫu thử trong thử nghiệm có ít hoặc không có biến dạng.

rnrn

3.10.5. Đo lường trong phòng thí nghiệm

rnrn

Vì hiện nay thiếu các thông tin về các tácrndụng của thiết bị cố định giãn nở nhiệt hoặc cố định xoay, các phòng thí nghiệmrnnên cố gắng xác định độ lớn và chiều của các lực cố định, khi thử nghiệm cácrnmẫu thử bị cố định dưới bất kỳ hình thức nào.

rnrn

3.11. Kiểm chuẩn

rnrn

Việc kiểm chuẩn là phương pháp bảo đảm rằngrncác mẫu thử đồng nhất được thử nghiệm tuân theo tiêu chuẩn này, trong các lòrnnung khác nhau hoặc trong cùng một lò nung nhưng vào những thời điểm khác nhau,rnsẽ cho các kết quả có thể so sánh được. Nếu đáp ứng được mục tiêu này, thờirngian mà mẫu thử đã xác định đạt được tính năng yêu cầu bao gồm cả sức chịu tảirnvà cách nhiệt, sẽ không khác nhau đáng kể.

rnrn

Đặc điểm chủ yếu của việc kiểm chuẩn trongrnthử nghiệm chịu lửa liên quan đến các phương pháp và việc trang bị dụng cụ đornkiểm để khống chế và đo nhiệt độ, áp lực và không khí trong lò nung. Mục tiêurncủa thực nghiệm kiểm chuẩn lò nung là xác lập các điều kiện cấp nhiệt đồng đềurntrên khắp bề mặt tiếp xúc nhiệt của mẫu thử và đạt được mức tiếp xúc chịu nhiệtrnqui định. Mục đích của một thử nghiệm như vậy cũng còn để bảo đảm có đượcrngradient áp lực tĩnh tuyến tính trên mặt tiếp xúc nhiệt của mẫu thử theo phươngrnthẳng đứng, và có được áp lực tĩnh đồng đều trên khắp mặt tiếp xúc nhiệt củarncác mẫu thử nằm ngang.

rnrn

Một phương pháp kiểm chuẩn chú trọng vào cácrnđiều kiện nhiệt độ và áp lực trong lò nung được mô tả trong tài liệu tham khảorncó liên quan.

rnrn

Khả năng chịu tải của một mẫu thử cũng có thểrnchịu tác động của các yếu tố như: gối đỡ mẫu thử; các điều kiện biên và cốrnđịnh, việc đặt tải trọng thiết kế; và việc đo độ lớn tải trọng, đo độ biến dạngrnvà đo độ võng bằng các thiết bị đã được so sánh với các tiêu chuẩn tham chiếu.rnKhông có qui định nào về phương pháp kiểm chuẩn trực tiếp đánh giá các đặc điểmrnnói trên và độ tin cậy phải tuân theo sự nhất quán về các qui định kỹ thuật củarncác thông số trong phương pháp thử nghiệm và phải đạt được các điều kiện về áprnlực và nhiệt độ dựa trên phương pháp được mô tả trong tài liệu tham khảo córnliên quan.

rnrn

4. Tiêu chí về tínhrnchịu lửa

rnrn

4.1. Mục tiêu

rnrn

Mục đích của việc xác định tính chịu lửa, nhưrnquy định trong TCXDVN 342: 2005 (ISO834-1) là nhằm đánh giá tình trạng của mộtrnbộ phận trong toà nhà trong điều kiện tiêu chuẩn về đốt nóng và áp lực. Phươngrnpháp thử nghiệm được mô tả trong tiêu chuẩn này, nhằm đánh giá định lượng củarnmột kết cấu xây dựng trong điều kiện nhiệt độ cao bằng cách thiết lập các tiêurnchí về tính năng. Các tiêu chí này được dùng để đảm bảo, dưới các điều kiện thửrnnghiệm, một bộ phận mẫu thử tiếp tục thể hiện chức năng thiết kế như là một cấurnkiện đỡ hoặc một cấu kiện ngăn cách, hoặc cả hai. Các tiêu chí này dựa trên khảrnnăng chịu tải và sự lan truyền của đám cháy. Lửa có thể được truyền từ khoangrnnày sang khoang khác theo hai cách, hoặc mất đi tính toàn vẹn hoặc thông qua sựrnlan truyền mạnh mẽ của sức nóng, làm cho nhiệt độ bề mặt không tiếp xúc cháyrncao hơn mức cho phép.

rnrn

Biểu đồ đường cong nhiệt độ – thời gian đượcrnquy định trong tiêu chuẩn này chỉ đại diện cho một số điều kiện tiếp xúc lửa córnthể xảy ra trong giai đoạn phát triển đám cháy và phương pháp này không định lượngrntình trạng của một kết cấu trong tình huống cháy thực tế trong một khoảng thờirngian xác định (xem điều 3.1.).

rnrn

4.2. Khả năng chịu tải

rnrn

Tiêu chí này được dùng để xác định khả năngrnmột cấu kiện chịu tải để đỡ tải trọngthử nghiệm trong suốt quá trình thử chịurnlửa mà không bị phá huỷ. Muốn đo khả năng chịu tải mà không cần phải duy trìrnthử nghiệm đến khi kết cấu bị phá huỷ thì giới hạn của độ biến dạng và độ võngrntối đa cho sàn, dầm và trần phải được xác định trước. Việc đưa ra giới hạn cho tườngrnlà không thể được vì theo kinh nghiệm, độ biến dạng ghi nhận được ngay trướcrnkhi bị phá huỷ của các dạng tường có độ lớn khác nhau.

rnrn

4.3. Tính toàn vẹn

rnrn

Tiêu chí này có thể áp dụng cho các kết cấurnngăn cách và đưa ra phép đo khả năng khống chế sự lan truyền của ngọn lửa vàrnkhí nóng từ mặt tiếp xúc lửa sang mặt không tiếp xúc lửa của mẫu thử tuỳ thuộcrnthời gian đã trôi qua trước khi có sự bùng cháy của tấm đệm bằng sợi bông ở bấtrncứ nơi nào có vết nứt hoặc khe hở. Khả năng bùng cháy của tấm đệm sẽ phụ thuộcrnvào kích thước của khe hở, áp lực bên trong lò nung tại vị trí khe hở, nhiệt độrnvà hàm lượng oxy.

rnrn

Sự bùng cháy trên mặt tiếp xúc lửa của kếtrncấu có thể gây ra nguy hiểm không cho phép và do vậy, ở nơi có thể dẫn tới sựrnbùng cháy của tấm đệm cũng có nghĩa là nơi đó không đáp ứng được tiêu chí vềrntính toàn vẹn.

rnrn

4.4. Tính cách ly

rnrn

Tiêu chí này có thể áp dụng cho các kết cấurnngăn cách và cung cấp một phép đo về khả năng của mẫu thử nhằm khống chế sựrntăng nhiệt độ của mặt không tiếp xúc lửa dưới các mức quy định.

rnrn

Khi kết cấu ngăn cách được thử nghiệm làrnkhông được cách nhiệt hoặc vượt quá giới hạn nhiệt độ quy định, sự bức xạ nhiệtrntừ mặt không tiếp xúc với lửa có thể đủ để làm tấm đệm sợi bông bùng cháy.

rnrn

Các mức quy định được đưa ra để đảm bảo, khirnnhiệt độ ở dưới mức quy định, bất cứ vật liệu dễ cháy nào khi tiếp cận với mặt khôngrntiếp xúc lửa sẽ không đủu để bùng cháy tại các mẫu thử nghiệm, trang bị dụng cụrnđược cung cấp phù hợp với TCXDVN 342: 2005 (ISO834-1), điều 4.5.1.2, giới hạnrnsự tăng nhiệt độ tối đa gồm chỉ dẫn các diện tích tiềm năng trên kết cấu có thểrntạo ra đường truyền nhiệt trực tiếp và tạo ra điểm nóng trên mặt không tiếp xúcrnvới lửa, khi các mẫu thử được cung cấp theo yêu cầu trong TCXDVN 342: 2005rn(ISO834-1), điều 4.5.1.2.

rnrn

Đã có một số đề xuất là các giá trị giới hạnrnvề sự tăng nhiệt độ có phần thiên về an toàn, vì các giá trị này dựa trên cơ sởrngiả thiết là nhiệt độ mặt không tiếp xúc với lửa tiếp tục tăng nhiệt độ sau khirnlửa đã bị chuyển khỏi hệ thống thử nghiệm. Các thí nghiệm được tiến hành bằngrncách sử dụng các hộp chứa đầy mẩu len hoặc gỗ vụn được đặt ép vào bề mặt khôngrntiếp xúc với lửa của các bức tường gạch tiếp xúc lửa theo đúng với thử nghiệmrnchịu lửa tiêu chuẩn. Không có bất cứ bằng chứng bùng cháy của gỗ hoặc bông tạirnnhiệt độ dưới 204^oC (hoặc nhiệt độ tăng là 163^oC) trongrnkhoảng thời gian tiếp xúc lửa từ 1,5 đến 12 giờ. Dấu hiệu bùng cháy được quan sátrnthấy khi nhiệt độ nằm trong khoảng 204^oC đến 232^oC vàrnbằng chứng bùng cháy cuối cùng xuất hiện khi nhiệt độ đạt tới 232^oC đếnrn260^oC.

rnrn

4.5. Các đặc tính khác

rnrn

Khi áp dụng các phương pháp thử nghiệm quyrnđịnh trong tiêu chuẩn này cho các vật liệu tạo thành mẫu thử có thể xuất hiệnrnmột số các đặc tính khác không mong muốn trong quá trình tiến hành thử nghiệm,rnchẳng hạn như hiện tượng tạo khói. Các hiện tượng này không được đề cập trongrntiêu chí này mà được đánh giá chính xác hơn bằng các phương pháp thử nghiệmrnriêng.

rnrn

5. Phân loại

rnrn

Các toà nhà được quy định điển hình trongrngiới hạn về chiều cao, diện tích, kiểu sử dụng và sự ngăn cách bằng sự phânrnchia chủ yếu theo yêu cầu và các bộ phận đỡ, phải đưa ra các thời hạn tối thiểurncho phép về tính chịu lửa thông qua các kết quả thử nghiệm chịu lửa tiêu chuẩn đượcrnáp dụng cho các kết cấu mẫu đại diện cho các bộ phận của các công trình xâyrndựng đó.

rnrn

Tiêu chuẩn này cung cấp một hệ thống biểurnhiện tính năng của các kết cấu xây dựng đã thử nghiệm chịu lửa, có liên quanrnđến các đặc tính đã được xem xét khi xác định tính năng, ví dụ, độ ổn định về kếtrncấu, tính toàn vẹn và tính cách ly. Tính năng được biểu hiện bằng các đơn vịrnthời gian, thích hợp với thời gian mà các tiêu chí được chấp nhận có thể áprndụng cho các đặc tính phù hợp nói trên.

rnrn

Trong thực tế, quy chuẩn và quy định ở các nướcrnsử dụng nhiều phương pháp khác nhau để quy định về yêu cầu chịu lửa. Một số nướcrnyêu cầu tuyệt đối là công trình phải được xem xét đã đáp ứng tất cả các tiêurnchí tính năng về khoảng thời gian cần thiết. Tiêu chuẩn của một số nước khác vàrntrong các hoàn cảnh khác thì chỉ cần có một hoặc hai đặc thù tính năng được yêurncầu để đáp ứng cho toàn bộ hoặc một phần thời hạn thử nghiệm chịu lửa. Do vậy,rncác quy chuẩn và quy định thường mong muốn đưa ra các đánh giá chất lượng mộtrncách phù hợp và rõ ràng, khi các quy định trên được chấp nhận.

rnrn

Yêu cầu chịu lửa được tham chiếu theo phânrnloại chịu lửa và mức chịu lửa. Việc phân loại và xác định thời gian chịu lửa thườngrnđược thiết kế với khoảng thời gian đơn vị nửa giờ hoặc một giờ, trong vòng từrn0,5 giờ đến 6 giờ. Để đánh giá chất lượng thiết kế, điều cần thiết là hệ thốngrnđáp ứng được các tiêu chí trong thời hạn ít nhất là bằng khoảng thời gian đượcrnchỉ định là 1 giờ. ở một số nước, các chữ cái trong bảng chữ cái được sử dụngrnđể biểu thị thời hạn chịu lửa đặc trưng tương ứng; ở một số nước khác cho phéprncó thể dùng mã quy chuẩn để biểu thị thời gian trong các tiêu chuẩn tương ứng.

rnrn

Cũng cần phải chú ý là ở một số nước phân biệtrncách phân loại theo kết cấu dễ cháy và kết cấu không cháy. Thực tế ở một vài nướcrnđã đưa các chữ được mã hoá hoặc các dạng phân loại theo ký hiệu khác để biểurnthị cho bộ phận cấu kiện có liên quan đến bậc chịu lửa của công trình

rnrn

6. Khả năng lặp lạirnvà tái tạo lại

rnrn

Trong khi tiêu chuẩn này được soát xét nhằmrntăng khả năng lặp lại và tái tạo lại, cho đến nay chưa có bất cứ một chĐơngrntrình thử nghiệm tổng hợp trước đó khai thác số liệu để lấy các số liệu thống kêrnvề khả năng lặp lại và tái tạo lại các thử nghiệm chịu lửa nêu trên. Khi việcrnthử nghiệm lặp lại với các mẫu thử giống nhau là không yêu cầu và không theornthói quen, nên các số liệu thống kê có sự biến động rất ít. Tuy nhiên vẫn tồnrntại một số nguồn số liệu được thu thập khác nhau.

rnrn

Khả năng lặp lại và tái tạo lại thường đượcrnthể hiện theo độ lệch tiêu chuẩn hoặc hệ số biến thiên (tỉ lệ giữa độ lệchrnchuẩn và giá trị trung bình tổng thể được thể hiện bằng tỉ lệ phần trăm); nórncũng có thể được thể hiện sự chênh lệch tới hạn hoặc độ chính xác tương đốirn(chênh lệch tới hạn trong đó hai giá trị trung bình có thể đạt tới 95% thờirngian.

rnrn

Hiện nay chưa có sự Đức tính đúng cho một hệrnsố chênh lệch về khả năng tái tạo lại, nhưng các kinh nghiệm chỉ ra rằng, khảrnnăng lặp lại giữa các phòng thí nghiệm có thể gấp hai hoặc ba lần khả năng táirntạo lại trong phòng thí nghiệm.

rnrn

Khả năng lặp lại và tái tạo lại có thể đượcrncải thiện nhờ nghiên cứu các yếu tố sau đây:

rnrn

6.1. Khả năng lặp lại

rnrn

Khả năng lặp lại là một số đo về khả năngrnthay đổi theo thời hạn chịu lửa liên quan đến các thử nghiệm tái tạo lại vớirncùng một tổ hợp danh nghĩa trong một phòng thí nghiệm độc lập. Khả năng biếnrnđổi theo thời gian chịu lửa đo được có thể do các nhân tố ngẫu nhiên hoặc nhânrntố mang tính hệ thống, và có thể có liên quan đến:

rnrn

a) Tổ hợp mẫu thử;

rnrn

b)Trang thiết bị (về lò nung và thiết bị chấtrntải);

rnrn

c) Thiết bị điều khiển;

rnrn

d) Người điều khiển (việc kiểm tra hoặc giámrnsát);

rnrn

e) Các tác động của môi trường.

rnrn

Các yếu tố ngẫu nhiên bao gồm khả năng thayrnđổi về vật liệu và tay nghề; độ lớn tải trọng và phân bố tải trọng (ví dụ, mứcrnđộ ngàm, tính ổn định tại đầu mút, độ lệch tâm của tải trọng); sự biến đổi củarnthiết bị cảm biến và các dụng cụ đo; các ảnh hưởng đến người điều khiển, cácrnthay đổi về môi trường (nhiệt độ, độ ẩm , v.v…).

rnrn

Các yếu tố có tính hệ thống bao gồm các khíarncạnh như các yếu tố được đưa ra ở trên, ví dụ, người điều hành các tổ hợp thiếtrnbị, nhân viên, tổ hợp mẫu khác nhau; các thay đổi có tính hệ thống (tăng hoặcrngiảm) của nhiệt độ và áp lực lò nung; các chuyển dịch trong hiệu chỉnh cỡ thiếtrnbị cảm biến và các dụng cụ.

rnrn

Trong một vài trường hợp, một yếu tố tới hạnrnnguy hiểm có thể gồm cả hai khía cạnh ngẫu nhiên và hệ thống. Chẳng hạn, độ lớnrn(và tính biến thiên) của áp lực lò nung có thể phát hiện sự phá hoại sớm củarnmột trần treo cấu thành phần của một tổ hợp trần – sàn. Điều này có thể xảy rarnmột cách ngẫu nhiên tại mức áp lực (được khống chế) và có tính hệ thống tại mộtrnmức áp lực cao hơn một chút.

rnrn

6.2. Khả năng tái tạo lại

rnrn

Khả năng tái tạo là khả năng đo sự biến đổirntrong thời hạn chịu lửa kết hợp với các thử nghiệm trên cùng một tổ hợp danhrnnghĩa trong các phòng thí nghiệm khác nhau. Các yếu tố ngẫu nhiên và mang tínhrnhệ thống được nêu ra ở trên cũng có thể áp dụng cho thay đổi giữa các phòng thírnnghiệm. Các yếu tố có tính hệ thống đặc trưng có thể làm tăng sự thay đổi baorngồm:

rnrn

– Chênh lệch giữa các lò nung (ví dụ, kích thướcrncủa các mẫu thử, dạng nhiên liệu đốt, số lượng, hình dạng và hướng lò);

rnrn

– Chất tải kết cấu (ví dụ, phương pháp chấtrntải, phân bố tải trọng, độ lệch tâm của tải trọng);

rnrn

– Các điều kiện biên (ví dụ, ngàm, sự làm mátrnquanh lò);

rnrn

– Trang bị các dụng cụ điều khiển và ghi nhậnrn(ví dụ tự động/thủ công; nhiệt độ; áp lực);

rnrn

– Diễn giải các điều kiện và tiêu chí thửrnnghiệm.

rnrn

7. Phép nội suy vàrnphép ngoại suy

rnrn

a) Phép nội suy

rnrn

Là việc xác định tác động tới sự thay đổirntrên một bộ phận kết cấu mà trước đó đã qua hàng loạt các thử nghiệm chịu lửarnvà đã được chấp nhận theo phân loại chịu lửa nằm trong phạm vi được thiết lậprnnhờ thử nghiệm. Phép nội suy cần có các quan hệ toán học hoặc theo thực nghiệm,rnđược phát triển trên cơ sở lấy giá trị nhỏ nhất của các kết quả qua hai lần thửrnnghiệm. Các yếu tố có thể được xem xét là: các biến đổi về kích thước, vật liệurnhoặc thiết kế nằm trong phạm vi các sai lệch đã được kiểm tra nhờ thử nghiệm.

rnrn

b) Phép ngoại suy

rnrn

Phép ngoại suy về tác động đến sự biến đổirntrên một bộ phận kết cấu đã qua thử nghiệm chịu lửa và chấp nhận phân loại chịurnlửa với mục đích có thêm một phân loại được mở rộng vượt quá phạm vi được xácrnđịnh nhờ thử nghiệm. Phép ngoại suy đòi hỏi một mô hình cháy được phát triểnrntrên cơ sở của một hoặc nhiêù thử nghiệm và các số liệu tương ứng khác của tínhrnnăng cháy. Các yếu tố có thể được xem xét là: các thay đổi về kích thước, vậtrnliệu hoặc thiết kế, thông thường nằm ngoài phạm vi các thay đổi được kiểmrntchứng nhờ các thử nghiệm. Độ tin cậy của phép ngoại suy tuỳ thuộc vào tính xácrnthực của mô hình cháy được sử dụng và điều này cần được quy định khi quy trình đượcrnthực hiện.

rnrn

Một số các yếu tố khác có ảnh hưởng đến khảrnnăng tạo lập các phép nội suy và ngoại suy. Khi biết trước được các số liệurnngoài yêu cầu, thì tất cả các thông số liên quan phải được điều chỉnh và nếurncần các phép đo bổ sung cũng được tiến hành để tạo thuận lợi cho công việc này.rnCó ba thông số chủ yếu cần được xem xét cho mục đích trên:

rnrn

a) Những thay đổi về kích thước: chiều dài,rnchiều rộng, chiều dày, v.v…

rnrn

b) Những thay đổi về vật liệu: cĐờng độ, mậtrnđộ, tính cách nhiệt, độ ẩm;

rnrn

c) Những thay đổi về tải trọng và thiết kế -rntải trọng, các điều kiện biên, các phương thức ghép nối và ổn định.

rnrn

Sự phù hợp của các thông số trên tuỳ thuộcrnvào kiểu mẫu thử và các thay đổi được xem xét . Chỉ có thể dẫn ra một số cácrnyếu tố có liên quan trong một vài trường hợp điển hình. Để làm được điều này,rncác mẫu thử có thể được phân chia thành các giới hạn chịu tải và ngăn cách.rnTrong trường hợp trước chủ yếu là bảo đảm rằng sự biến thể có thể đỡ có hiệurnquả các tải trọng và trường hợp sau vẫn duy trì được tính cách ly và tính toànrnvẹn . Trong một số trường hợp, cả hai khái niệm đều được áp dụng.

rnrn

Các thành phần chịu tải chính đối với các nguyênrntắc đơn giản có khả năng áp dụng là các hệ thống thép cách nhiệt, kết cấurnbêtông bảo vệ cho cốt thép và kết cấu gỗ có tốc độ cháy thành than là một hệ sốrntới hạn. Trong trường hợp cho các cấu kiện thép, có ảnh hưởng do khác nhau vềrnkích thước, tải trọng và ý tưởng thiết kế sẽ dẫn đến một đích tới hạn mới chornvật liệu cách li. Đối với các cấu kiện bêtông, một phương pháp tương tự có thể dùngrncho các hệ thống đơn giản khi hoặc thép trong bêtông cần phải ngăn không chornđạt tới trạng thái tới hạn, hoặc với các lắp ráp phức tạp hơn, sự phân phối lạirncác ứng suất và biến dạng cũng phải được tính đến. Hầu hết các kết cấu gỗ córnthể được phân tích dựa trên cơ sở cân nhắc cĐờng độ ban đầu của mặt cắt chưa bịrncháy. Một số các tài liệu công bố,cung cấp hướng dẫn cho một vài hệ thống kếtrncấu điển hình bằng các loại vật liệu nói trên.

rnrn

Các phép nội suy và ngoại suy có thể đượcrnphân chia thành 4 nhóm, trong đó mỗi nhóm có độ phức tạp tăng lên. Các nguyênrntắc chính xác và các giới hạn áp dụng sẽ cần phải được sự nhất trí của các cơrnquan cấp quốc gia, sử dụng các quy trình sau:

rnrn

a) Các nguyên tắc thiết kế định lượng dựarntrên các thử nghiệm chịu lửa và các khái niệm chung. Các nguyên tắc đó chỉrndùngcho các chuyên gia trong lĩnh vực này.

rnrn

b) Các nguyên tắc thiết kế định lượng (hoặc cácrnnguyên tắc kinh nghiệm) được dựa trên các thử nghiệm chịu lửa trong đó quy địnhrnmột giá trị nào đó về chịu lửa của các vật liệu, sản phẩm tránh được các kếtrnquả không thực tế.

rnrn

c) Kỹ thuật quy nạp: Việc kiểm tra một sốrnthông số trong một chuỗi hệ thống các thử nghiệm và sự xác định mối quan hệ thurnđược một cách thích hợp nhất từ việc sử dụng kỹ thuật quy nạp.

rnrn

d) Mô hình vật lý: Sự phát triển của một môrnhình vật lý liên kết tính chịu lửa với các đặc tính vật liệu, hoặc là từ cácrnnguyên tắc đầu tiên, hoặc bằng việc dùng các số liệu thử nghiệm. Sau khi môrnhình được hợp lý hoá, tính chịu lửa có thể được xác định theo số liệu đầu vàorncủa các đặc tính thích hợp.

rnrn

Cần phải tiến hành xem xét thận trọng vấn đềrnsử dụng kỹ thuật của phép nội suy hoặc ngoại suy để xác định phân loại chịu lửarntrong các trường hợp khi các số liệu không đầy đủ hoặc khi kết cấu được xem xétrnkhông phải là đại diện chủ yếu cho kết cấu được thử nghiệm chịu lửa, dựa vào đórnmà phép nội suy hoặc ngoại suy lấy làm căn cứ.

rnrn

Tham khảo thêm trong tiêu chuẩn ISO/TR 10158

rnrn

8. Mối quan hệ giữarntính chịu lửa và đám cháy công trình

rnrn

Khi xem xét đến mối quan hệ này, điều cầnrnthiết là phải hiểu rằng, việc xác định tính chịu lửa được thực hiện theo mộtrnquy trình thử nghiệm hoàn chỉnh. Khi so sánh với các đám cháy công trình, cần tậprntrung sự chú ý vào đường cong nhiệt độ – thời gian và mối quan hệ của nó vớirnnhiệt độ và mức tăng nhiệt độ có thể đạt được trong các đám cháy như thật trongrncác tình huống cháy khác nhau.

rnrn

Thử nghiệm được dùng để đánh giá chất lượngrnkết toà nhà, nhờ vậy đề xuất được mức cần thiết về an toàn cháy. Điều này đạt đượcrnnhờ áp dụng kết quả thử nghiệm chịu lửa thông qua một số quy chuẩn hoặc văn bảnrnpháp quy, trong đó xác định tính năng cần thiết trong tình huống đã cho. Sựrnthoả đáng của một phương pháp được giám sát qua thông tin phản hồi nhờ thựcrnnghiệm, mà nhìn chung là tránh được những mức độ phá hoại không thể chấp nhận.

rnrn

Kết quả thử nghiệm được đưa ra nhằm phân loạirnchịu lửa hoặc mức chịu lửa được thể hiện bằng khoảng thời gian thoả mãn cácrntiêu chuẩn hiện hành.

rnrn

Khoảng thời gian này đại diện cho sự phânrnloại tương đối về tính năng và không thể liên hệ trực tiếp với tình huống cháyrncủa một toà nhà nào đó. Điều quan trọng phải ghi nhận được sự chuyển đổi từrncách biểu thị về thời gian sang biểu thị bằng tính năng kỹ thuật của công trìnhrnkhi xảy ra cháy, được thiết lập thông qua các quy chuẩn xây dựng.

rnrn

Tính năng thực tế đạt được trong quá trìnhrnthử nghiệm chịu lửa có quan hệ mật thiết tới các điều kiện thử, tới phạm vi môrnphỏng công trình trong thử nghiệm và tới các tiêu chí được áp dụng để phát hiệnrnphá hoại khi thử. Một thay đổi nhỏ trong các điều kiện thử về phá hoại, đặcrnbiệt là khi có liên quan đến tính toàn vẹn và tính cách nhiệt, cũng có thể ảnh hưởngrnđáng kể đến kết quả đánh giá.

rnrn

Đặc biệt, thời gian được ghi nhận trong thửrnnghiệm chịu lửa, đối với tiêu chí này, không phải chịu mối quan hệ trực tiếprnvới thời gian phá hoại, trong đám cháy thực tế. Điều này đã được ghi nhận như mộtrnnguyên tắc ngay từ lúc bắt đầu thử nghiệm .

rnrn

Việc kiểm tra tính năng thông quan tiến hànhrnthử nghiệm chịu lửa đã có từ hàng trăm năm nay. Các thử nghiệm ban đầu đã tạornngọn lửa bằng khí đốt, dầu, gỗ, thậm chí kết hợp các loại nhiên liệu nói trên.rnSự khác nhau lớn về điều kiện thử gây ra khó khăn cho việc so sánh và đánh giárncác kết quả thu được.

rnrn

Những chuyển biến đầu tiên để đi tới một phươngrnpháp thống nhất hơn đã có ở Mỹ, khi một Uỷ ban thuộc ASTM vào năm 1918 đã đềrnxuất mối quan hệ chặt chẽ giữa nhiệt độ – thời gian rất gần với các tiêu chuẩnrnquốc tế hiện nay.Các hằng số về thời gian bình thường của các lò nung đầu tiên dườngrnnhư phụ thuộc rất nhiều vào đường cong nhiệt độ – thời gian nguyên bản. Biểu đồrnđường cong này đã được thiết lập có thể sử dụng cho hàng loạt các lò nung, thậmrnchí cho các nước khác nhau, Nhờ vậy mà một lò nung nằm trong phạm vi tiêurnchuẩn, có được khuynh hướng tự vận hành, nghĩa là theo biểu đồ đường cong tiêurnchuẩn mà chỉ có một chút can thiệp của người điều khiển.

rnrn

Hệ thống phân loại được đưa ra, trong đó cácrnbộ phận đặt trong một khoảng thời gian dài hơn trong lò nung thử nghiệm nhằm đưarnra các tiêu chuẩn lựa chọn được thừa nhận là có thể có tính năng tốt hơn khirnxảy ra cháy công trình trong thực tế. Ingberg, là người đầu tiên sử dụng kháirnniệm diện tích bằng nhau, cố gắng và biểu diễn thử nghiệm tiêu chuẩn trong cácrntình huống cháy thực tế, thu được mối quan hệ tương đương giữa tải trọng cháyrnmô phỏng cần thiết và thời hạn chịu lửa.

rnrn

Nhiều cố gắng gần đây đã và đang được thựcrnhiện để củng cố mối liên hệ giữa phương pháp thử và các đám cháy công trìnhrnthực tế. Các cố gắng này đã được mở rộng đưa vào các yếu tố như thông gió, kíchrnthước khoang cháy, tải trọng cháy và các đặc tính nhiệt của khoang cháy. Mụcrnđích của các cố gắng này là có thể định lượng được mức độ khắc nghiệt có thể xảyrnra khi cháy, nhờ vậy thông qua các mối quan hệ được rút ra từ kinh nghiệm thựcrntế, có thể quy định một thời hạn chịu lửa đạt được trong thử nghiệm mà vẫn đảm bảornan toàn. Nhiều phần trong công việc này đã được Odeen rà soát lại.

rnrn

Thử nghiệm chịu lửa được coi như một cách đornkết quả tương đối giữa các bộ phận trong công trình với các tình huống cháy,rntrong đó cố gắng đạt được giá trị xấp xỉ cho cả đám cháy thật và mô hình cháyrntự nhiên.

rnrn

Các cố gắng để thử nghiệm có tính thực tiễnrnhơn cần phải được nhìn nhận một cách thận trọng. Bất cứ sự đo lường nào làmrnthay đổi đáng kể việc phân loại chịu lửa hiện hành đều phải được làm sáng tỏrnbằng thực nghiệm trong đó sử dụng kết quả thử, và chỉ được thực hiện nếu cácrnthay đổi về mức độ an toàn được thừa nhận là cần thiết và thích hợp.

rnrn