Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 347:2005 về thử nghiệm chịu lửa – Các bộ phận kết cấu của tòa nhà – Phần 7: Các yêu cầu riêng đối với cột

TIÊU CHUẨN XÂYrnDỰNG VIỆT NAM

rnrn

TCXDVN 347rn: 2005

rnrn

THỬrnNGHIỆM CHỊU LỬA – CÁC BỘ PHẬN KẾT CẤU CỦA TOÀ NHÀ – PHẦN 7- CÁC YÊU CẦU RIÊNGrnĐỐI VỚI CỘT.
rnFire- resistance tests- Elements of building construction – Part 7- Specificrnrequirements for columns

rnrn

1- Phạm vi áp dụng

rnrn

Tiêu chuẩn này quy định các trình tự phảirntuân thủ để xác định tính chịu lửa của cột khi tiến hành thử nghiệm với chínhrncột đó.

rnrn

Cột thường được thử nghiệm với tất cả cácrncạnh hoàn toàn tiếp xúc với nhiệt. Tuy nhiên, trong thực tế sự tiếp xúc nhiệt thườngrnít hơn bốn mặt, các điều kiện tiếp xúc thích hợp phải được mô phỏng lại.

rnrn

Có thể áp dụng thử nghiệm này cho các dạngrnkết cấu khác không được thử nghiệm khi kết cấu tuân theo phạm vi áp dụng đượcrnnêu trong các phần khác nhau của bộ tiêu chuẩn này hoặc khi được áp dụng mởrnrộng phù hợp với ISO/TR 12470. Vì ISO/TR 12470 chỉ đưa ra hướng dẫn chung, nênrnviệc phân tích áp dụng mở rộng cho trĐờng hợp riêng chỉ được thực hiện bởi cácrnchuyên gia về kết cấu chịu lửa.

rnrn

Hướng dẫn chung về phương pháp thử nghiệm đượcrnnêu trong phụ lục A.

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: Các yêu cầu chung.

rnrn

– ISO/TR 12470. Thử nghiệm chịu lửa- Hướngrndẫn áp dụng và mở rộng các kết quả.

rnrn

-ISO/IEC. An toàn cháy -Từ vựng .

rnrn

3- Thuật ngữ và địnhrnnghĩa

rnrn

3. 1. Cột

rnrn

Bộ phận đứng không ngăn cách có chịu tải củarnkết cấu toà nhà

rnrn

3. 2. Độ lệch tâm khống chế

rnrn

Khoảng cách xác định tính từ tâm trục đứngrncủa cột tới nơi mà tải trọng tác dụng.

rnrn

3 .3. Tấm chất tải

rnrn

Các tấm phẳng được sử dụng giữa thiết bị chấtrntải và mỗi đầu cột để đảm bảo áp dụng đúng của tải trọng tác động.

rnrn

4- Ký hiệu và thuậtrnngữ viết tắt

rnrn

Theo quy định trong tiêu chuẩn TCXDVN.342rn:2005(ISO 834- 1) .

rnrn

5- Thiết bị thửrnnghiệm

rnrn

Các thiết bị được dùng cho thử nghiệm này baorngồm một lò nung, thiết bị chất tải, các khung để cố định và đỡ và các dụng cụ nhưrnđã nêu trong TCXDVN.342 :2005 (ISO 834- 1) .

rnrn

Ví dụ về thiết bị thử nghiệm được trình bàyrntrong hình 1.

rnrn

rnrn

1- Đầm thuỷ lực                                                        4-rnCột

rnrn

2- Khung chất tải                                                       5.-Tấmrnchất tải

rnrn

3- Lò

rnrn

Hình 1- Ví dụ về bốrntrí thử nghiệm cho cột chịu tải

rnrn

6 – Điều kiện thửrnnghiệm

rnrn

6. 1.. Các điều kiện cố định và điều kiệnrnbiên

rnrn

Các điều kiện cố định và điều kiện biên phải phùrnhợp với các yêu cầu đã nêu trong TCXDVN.342 :2005 (ISO 834- 1) và các yêu cầurntrong tiêu chuẩn này.

rnrn

6 . 2. Chất tải

rnrn

6. 2.1. Tất cả các cột phải được thử nghiệmrntheo tải trọng tính toán như quy định ở các điều 6.3 a), b) hoặc c) của TCXDVNrn342 :2005 (ISO 834- 1), có tham khảo ý kiến của người chịu trách nhiệm đưa rarncác điều kiện kết cấu để thiết kế cho phù hợp. Các đặc tính của vật liệu đượcrndùng để tính toán tải trọng phải được chỉ rõ và nêu các nguồn cung cấp .

rnrn

6. 2. 2. Khi chiều cao của mẫu thử được đềrnxuất lớn hơn kích thước phù hợp của lò thí nghiệm, tải trọng phải được điềurnchỉnh phù hợp với hệ số độ mảnh của các bộ phận chịu tải đưa vào thử nghiệm,rnsao cho tạo được mức tải đầy đủ của kết cấu có kích thước bằng thật.

rnrn

6.2. 3. Các đầu của mẫu thử phải được thiếtrnkế và cấu tạo cụ thể để truyền tải đúng từ các tấm chất tải tới mẫu thử với cácrnđiều kiện yêu cầu về cách cố định và độ lệch tâm. Các mặt chịu tải tại đỉnh và đáyrncột trên danh nghĩa phải song song và vuông góc với trục của cột để tránh sựrnxuất hiện các mô men uốn.

rnrn

6. 2.4. Để bảo vệ cho thiết bị chất tải chốngrnnhiệt cần có bộ gá ống lồng tại mỗi đầu của mẫu thử.

rnrn

Những ống lồng này phải được thiết kế để đặtrncột đúng vị trí và tạo lớp chèn kín tương ứng cho các bề mặt bên trong lò vàrnphải được lắp giữ thích hợp và chống đỡ sao cho cột tồn tại đúng vị trí trongrnsuốt thời gian cấp nhiệt.

rnrn

Phương pháp được áp dụng để tạo lớp trát kínrnphải cho phép mẫu thử di động trong phạm vi lò mà không ảnh hĐởng đến tải trọngrnđược truyền từ dàn thiết bị chất tải tới mẫu thử hoặc tới việc cố định các đầurncủa mẫu thử.

rnrn

6 .2. 5. Hệ thống chất tải phải có khả năngrncân bằng bù về biến dạng tối đa cho phép của mẫu thử.

rnrn

7- Chuẩn bị mẫu thử.

rnrn

7. 1. Thiết kế mẫu thử.

rnrn

Trong thực tế, khi các mối nối có trong lớprnbảo vệ chống cháy thì bất kỳ mẫu thử nào kết hợp với lớp bảo vệ chống cháy phảirncó ít nhất một mối nối đại diện đặt ở khoảng giữa chiều cao mẫu thử.

rnrn

Khi trên cột có vỏ bọc rỗng thì các vỏ bọcrnrỗng đó phải được giới hạn lại để nó biểu hiện về các điều kiện tiếp xúc và cốrnđịnh như trong thực tế. Khe hở tại đỉnh cột và giữa các vỏ bọc rỗng với cộtrnphải được chèn kín khi những điều kiện như vậy có thể tồn tại trong thực tế.

rnrn

Khi làm thử nghiệm với cột có sử dụng lớp bảornvệ chống cháy, việc gia công, chuẩn bị phải bảo đảm không có các ứng suất nhânrntạo xuất hiện trong lớp bảo vệ chống cháy do có tải trọng tác động

rnrn

7. 2. Kích th´ớc mẫu thử

rnrn

Mẫu thử phải có kích thước bằng thật . Đốirnvới các bộ phận có chiều cao lớn hơn 3m , kích thước tối thiểu của mẫu thử tiếprnxúc với lửa phải không nhỏ hơn 3m. Chiều cao tổng thể không vượt quá chiều caornchịu nhiệt và cộng thêm một khoảng 300mm tại mỗi đầu. Chiều cao cộng thêm nàyrnphải được giảm tối thiểu để phòng ngừa sự dẫn nhiệt từ mẫu thử khi thử nghiệmrnvà phải được sử dụng vào việc đặt cột vào vị trí bên trong thiết bị chất tải vàrnđể đảm bảo khoảng cách của thiết bị chất tải với không khí trong lò.

rnrn

7.3. Số lượng mẫu thử

rnrn

Số lượng mẫu thử phải tuân theo các yêu cầurnđã nêu trong tiêu chuẩn này và trong TCXDVN 342 :2005 (ISO 834- 1).

rnrn

7.4. Làm khô mẫu thử

rnrn

Trong thời gian thử nghiệm, độ bền và hàm lượngrnẩm các mẫu thử phải gần đúng với các điều kiện dự kiến trong khi sử dụng bình thường.rnMẫu thử phải bao gồm các vật liệu chèn và chèn mối nối. Hướng dẫn về làm khôrnmẫu thử được nêu trong TCXDVN 342 :2005 (ISO 834- 1). Sau khi sự cân bằng đạt được,rnhàm lượng ẩm hoặc trạng thái bảo dĐỡng phải được xác định và ghi chép lại. Bấtrnkỳ kết cấu đỡ nào kể cả đĐờng viền cạnh của khung thí nghiệm đều không phảirnthực hiện yêu cầu này.

rnrn

7. 5. Lắp đặt và cố định mẫu thử

rnrn

7. 5. 1. Các đầu cột phải được cố định chốngrnxoay hoàn toàn hoặc liên kết khớp để mô phỏng các điều kiện sử dụng như trongrnthực tế. Tuy nhiên, các số liệu không thể chuyển trực tiếp từ điều kiện cố địnhrnnày sang điều kiện cố định khác . Khi cần có thông tin đầy đủ, nhiều thử nghiệmrnphải được thực hiện với các điều kiện cố định khác nhau cho các đầu cột. Khirnmột hoặc cả hai đầu cột đều dùng khớp, thì bảo đảm rằng ở đó không có kiềm chếrnma sát.

rnrn

7.5. 2. Khi sử dụng mối nối- khớp thì khớprnphải lắp bản lề hình cầu, con lăn hình trụ hoặc cạnh dao giữa một đầu cột vớirnthiết bị chất tải. Khi sử dụng con lăn hình trụ, trục của con lăn phải songrnsong với trục yếu của cột.

rnrn

7.5. 3. Khớp bản lề phải được lắp đặt giữarnhai tấm chất tải ( một tấm tiếp xúc với thiết bị chất tải còn một tấm tiếp xúcrnvới cột) để cải thiện việc phân bố tải trên mặt cắt ngang của cột.

rnrn

7.5. 4. Khớp bản lề phải đặt chính xác vàorntrục trung tâm của cột. Cho phép độ lệch tâm sau khi chất tải L/500 (L là chiềurndài mất ổn định của cột) hoặc tối đa bằng 7 mm. Phải đặc biệt chú ý làm giảmrntối thiểu ma sát trong các khớp

rnrn

7. 5. 5. Khi sử dụng các điều kiện cố địnhrncho đầu cột, phải bảo đảm tiếp xúc giữa các tấm chất tải với các đầu cột.

rnrn

8-Trang bị dụng cụ đo

rnrn

8.1. Cặp nhiệt ngẫu lò nung

rnrn

Cặp nhiệt ngẫu được trang bị để đo nhiệt củarnlò và phải được phân bố hợp lý để thu được những số đo đáng tin cậy về nhiệt độrntrên các vùng của mẫu thử . Các nhiệt kế này phải được cấu tạo và đặt đúng vịrntrí tuân theo TCXDVN 342 :2005 (ISO 834-1).

rnrn

Tối thiểu phải có sáu cặp nhiệt ngẫu đặt theorntừng cặp trong lò trên các cạnh đối diện nhau của mẫu thử tại các điểm 1/4, 1/2rnvà 3/4 của chiều dài tiếp xúc với nhiệt.

rnrn

Các cặp nhiệt ngẫu phải được đặt đúng vị trí,rncách (100 ± 50) mm tính từ mép của từng mặt mẫu thử , hoặc không nhỏ hơn 400 mmrntính đến đỉnh lò và không chuyển dịch quá 50 mm so với vị trí ban đầu trong thờirngian thử nghiệm. Mỗi cặp nhiệt ngẫu phải định hướng sao cho mặt A hướng về phíarntường sau của lò và bộ phận cách nhiệt thì quay mặt về mẫu thử.

rnrn

8.2. Cặp nhiệt ngẫu mẫu thử

rnrn

Khi cột được chế tạo bằng thép hoặc bằng vậtrnliệu khác và khi có các thông tin về đặc tính chịu nhiệt độ cao của vật liệu,rnthì việc đo nhiệt độ của mẫu thử cho phép dự đoán được sự phá hoại mẫu thử vàrncho phép sử dụng kết quả trong việc đánh giá kỹ thuật. Việc sử dụng đinh vít, hànrnhoặc tán là các biện pháp phù hợp để gắn cặp nhiệt ngẫu vào kết cấu thép . Cầnrnbảo đảm đoạn dây dẫn dài tối thiểu 50 mm cho từng cặp cặp nhiệt ngẫu tồn tạirntrong vùng đẳng nhiệt tới chỗ nối nhiệt.

rnrn

Các cặp nhiệt ngẫu phải được đặt tại bốn caornđộ khác nhau, tại mỗi cao độ phải có ít nhất ba cặp nhiệt ngẫu. Cao độ trên và dướirntính từ đầu của đoạn chịu nhiệt của cột phải có khoảng cách là 600 mm, còn tạirnhai cao độ trung gian phải được đặt phân cách đều nhau. Các vị trí điển hìnhrnđặt cặp nhiệt ngẫu tại mỗi cao độ khác nhau được trình bày trong hình 2.

rnrn

rnrn

a) cột thép hình chữ I

rnrn

b) Cột thép hình hộp

rnrn

c) Cột bê tông cốt thép

rnrn

Hình 2- Các vị trírnđIển hình đặt cặp nhiệt ngẫu mẫu thử

rnrn

8. 3. Đo biến dạng

rnrn

Điểm không ( zero) của thử nghiệm là độ biếnrndạng trục đo được sau khi cho tải tác động, ngay khi bắt đầu thử nghiệm, trĐớcrnkhi khởi đầu cấp nhiệt và sau khi độ biến dạng đã được ổn định.

rnrn

Biến dạng theo phương trục dọc của cột phải đượcrnđo trong các khoảng thời gian 1 phút trong suốt thời gian thử nghiệm có sử dụngrnmáy biến dạng kiểu biến năng hoặc kiểu mặt số.

rnrn

9- Trình tự thửrnnghiệm

rnrn

9.1. Cho tải tác động

rnrn

Việc cho tải tác động và kiểm tra tải trênrncột phảt tuân TCXDVN 342 :2005 (ISO 834-1) và điều 6.2 trong tiêu chuẩn này.

rnrn

9.2. Kiểm tra lò

rnrn

Việc đo và kiểm tra các điều kiện nhiệt độ vàrnáp lực trong lò phải tuân theo TCXDVN 342:2005 (ISO 834-1).

rnrn

9.3. Đo l´ờng và quan trắc

rnrn

Việc quan sát mẫu thử theo các tiêu chí vềrnkhả năng chịu tải và tiến hành đo lĐờng và quan trắc phải tuân theo TCXDVN 342rn:2005 (ISO 834-1).

rnrn

10. Tiêu chí tínhrnnăng

rnrn

Tính chịu lửa của cột phải được đánh giá sornvới tiêu chí về khả năng chịu tải đã được nêu trong TCXDVN 342 :2005 (ISOrn834-1).

rnrn

11.Đánh giá kết quảrnthử nghiệm

rnrn

Việc thử nghiệm được xem là hợp lệ khi cácrnbĐớc được tiến hành theo đúng các hướng dẫn trong phạm vi giới hạn đặc trưngrncho các yêu cầu liên quan đến các vấn đề trang bị dụng cụ thử nghiệm, các điềurnkiện thử nghiệm, chuẩn bị mẫu thử, sử dụng các dụng cụ đo và trình tự thửrnnghiệm và phải tuân theo các quy định trong tiêu chuẩn này.

rnrn

Thử nghiệm cũng được coi là hợp lệ khi cácrnđiều kiện tiếp xúc với lửa liên quan đến nhiệt độ lò, áp lực và nhiệt độ xungrnquanh vượt quá các giới hạn trên của các dung sai được quy định trong tiêurnchuẩn này.

rnrn

12 . Biểu thị kếtrnquả.

rnrn

Các kết quả thử nghiệm về tính chịu lửa phải đượcrnbiểu thị tuân theo quy định trong TCXDVN 342 :2005 (ISO 834-1).

rnrn

Khi một thử nghiệm được thực hiện với một mẫurnthử mà mẫu đó chịu một tải trọng sử dụng và được người chịu trách nhiệm chỉ rõrntải trọng này nhỏ hơn tải trọng lớn nhất có thể xảy ra theo một quy phạm đượcrnchấp nhận, khả năng chịu tải phải được ghi trong biểu thị kết quả với thuật ngữrn“ hạn chế”. Các chi tiết phải được cung cấp trong báo cáo thử nghiệm về sự sairnlệch tải trọng này.

rnrn

13- Báo cáo thửrnnghiệm

rnrn

Báo cáo thử nghiệm phải tuân theo quy địnhrntrong TCXDVN 342 :2005 (ISO 834-1).

rnrn
rnrnrn

Phụrnlục A

rnrn

(Tham khảo)

rnrn

HƯỚNGrnDẪN CHUNG VỀ PH´ƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM

rnrn

A.1 Quy định chung

rnrn

Trình tự thử nghiệm trong tiêu chuẩn này đượcrntrình bày với giả thiết rằng thử nghiệm được ứng dụng cho các thanh đứng chịurntải trọng nén. Phương pháp này cũng thích hợp cho việc đánh giá các thanh chịurntải trọng kéo, nghĩa là các thanh đứng chịu kéo. Trong trĐờng hợp đó, thiết bịrngối đỡ phải là liên kết cơ học có thể truyền tải trọng kéo

rnrn

A.2 Các yêu cầu trong thiết kế

rnrn

A.2 .1 . Các điều kiện gối đỡ tại đầu mút

rnrn

Tải trọng cho phép cột có thể chịu được phụrnthuộc vào các điều kiện tại đầu mút. Đối với những cột mảnh được giả thiết làmrnviệc kiểu khớp, thì ngay cả những lực nhỏ do ma sát trong phạm vi gối đỡ, córnthể làm tăng đáng kể khả năng chịu tải . Trong thử nghiệm cháy, một sự kiềm chếrnkhông cố ý ở đầu cột có thể tạo ra ảnh hĐởng làm tăng tính chịu lửa. Có thể sửrndụng gối đỡ biên hình cầu hoặc hình trụ để tạo ra sự xoay tự do.

rnrn

A.2-2 .Làm khô cho các ống lồng tại đầu mút

rnrn

ống lồng tại đầu mút bao gồm ống vỏ bọc bằngrnbê tông xung quanh các đầu cột, điều quan trọng là chúng phải được làm khô vàrncân bằng độ khô tương tự như đối với mẫu thử, để tránh các mảnh vụn, phát sinhrnhơi nĐớc quá mức hoặc các tác động làm lạnh trong khi làm thử nghiệm.

rnrn

A-3. Chất tải

rnrn

Cột phải được thử nghiệm dưới sự chất tải vàrncác điều kiện gối đỡ tương ứng với thiết kế khi không có cháy. Thông thườngrnkhông thể tái hiện lại trong thử nghiệm, những thay đổi mô men biên hoặc tảirntrọng có thể xảy ra trong khi có cháy thực.

rnrn

Nếu không thể tái hiện lại các điều kiện sửrndụng thực tế thì các điều kiện thử nghiệm thay thế có thể được lý tưởng hoá vàrntải trọng thử nghiệm được tính toán trên cơ sở các điều kiện đó.

rnrn

ở những nơi không thể tái hiện lại các điềurnkiện sử dụng biên thực tế, thì các điều kiện thử nghiệm đại diện phải được lý tưởngrnhoá và tải trọng thử nghiệm được tính toán trên cơ sở các điều kiện đó cũng nhưrncách cố định được sử dụng.

rnrn

A. 4. Đo nhiệt độ

rnrn

Việc đặt các nhiệt kế mẫu thử phải thực hiệnrnsao cho đạt được các thông tin có ích tối đa về biểu đồ nhiệt độ của cột .

rnrn

Tại những vị trí sử dụng các kết cấu hỗn hợprn(ví dụ tiết diện thép có lỗ rỗng được đổ đầy bê tông) việc nhận biết nhiệt độrncủa các cấu kiện riêng biệt cũng như về gradien nhiệt qua các kết cấu là đều córních và có thể cho phép đánh giá kỹ hơn về các số liệu.

rnrn

Các nhiệt kế được sử dụng để đo nhiệt độ giữarncột và lớp bảo vệ chống cháy. Thông tin thu được có thể ngoại suy cho việc bảornvệ chống cháy với cùng vật liệu bảo vệ như nhau, cho các kiểu cột và vật liệurnkhác, với các nhiệt độ tới hạn khác nhau.

rnrn

A.5. Tính năng của cột trong thử nghiệm

rnrn

Sự biến dạng trục của các bộ phận đứng có thểrnphát sinh từ sự giãn nở nhiệt, co ngót từ việc làm khô các cấu kiện, hoặc biếnrndạng trục khi chất tải do mất độ bền hoặc diện tích cắt ngang bị giảm .

rnrn

Một cột thép có thể bị giãn nở do nhiệt độrntăng cao cho tới khi cột còn có thể chống đỡ được tải trọng thử nghiệm . Khirnkhông thể chống đỡ được nữa, sự co ngót sẽ xảy ra vì dưới tác dụng tải trọng,rnthép bị võng cục bộ hoặc toàn bộ,. Vì vậy chiều dài cột được đo sẽđạt mức tốirnđa và sau đó đảo ngược lại.

rnrn

Đối với ống thép đổ đầy bê tông thì sẽ phứcrntạp hơn. Khi ống đang chịu tải, biến dạng ban đầu phải tương tự như đối với cộtrnkết cấu thép. Vì ống thép bị nung nóng nên nó biến dạng và truyền tải vào phầnrnbê tông, nhưng vẫn giữ cho bê tông bị lèn chặt. Bê tông tiếp tục chịu tải thírnnghiệm, cho đến khi nó không thể làm việc được nữa.

rnrn

Các cột gỗ dẫn nhiệt kém hơn cột thép. Khirnthử nghiệm cho thấy độ giãn nở ban đầu là nhỏ và nhiệt độ trung bình của diệnrntích tiết diện ngang đỡ tải không thay đổi. Sau một thời gian sự cháy thànhrnthan xuất hiện và diện tích cắt ngang của cột bị thu nhỏ lại và biến dạng trụcrntheo hướng chất tải xuất hiện.

rnrn
rnrnrn

Phụrnlục B

rnrn

(Tham khảo)

rnrn

ÁPrnDỤNG TRỰC TIẾP CÁC KẾT QUẢ

rnrn

Các kết quả của thử nghiệm chịu lửa được áprndụng cho cột tương tự không làm thử nghiệm với điều kiện là những điều sau đâyrncho là đúng:

rnrn

a) Chiều dài không tăng lên.

rnrn

b) Tải trọng và độ lệch tâm không tăng lên.

rnrn

c) Các điều kiện biên không thay đổi

rnrn

d) Các kích thước của mặt cắt ngang khôngrngiảm.

rnrn

e) Cường độ đặc trưng và tỷ trọng của mọi vậtrnliệu cơ bản không đổi.

rnrn

f) Số lượng các bề mặt chịu nhiệt là khôngrnđổi.

rnrn

g) Không có sự thay đổi trong thiết kế tiếtrndiện (như các thanh cốt thép trên tiết diện)

rnrn