KHOA HOC & CÓNG NGHE
Luta chon vàt lièu chong chày cho ket cau thép
Design consideratìons for fire protection materiais for steeI structures
Chu Thi Binh Tom tat
Két cau thép có nhiTtfcdìém là khà nàng chju chay kém nén can boc càc lo^ chong chày de dàm bào diéu kìén an toàn chày. Bài bào này trình bay càch lya chon vàt liéu boc chóng chày cho két cau thép nhijson chóng chày, vAa chóng chày, tàm thach cao càch nhiét hoàc boc bang bé tòng de dàm bào gidì han chju lùa yèu cau.
Tir khóa: Chong chày. Già hgn chiù lùa, Két cau thép
Abstract
Steel structures have low fire resistance so they need to be covered by fire resistance coafmgs. This paper represents
the melhod fo choose the fire resistance coafing layers made of infumescent paint, spray applied firepraofing, insulatmg board systems or concrete encasemenf for Steel structures to ensure fire safety.
Keywords: Fire safety, Fire resistance, Steei structures
TS. Chu Thi Binh Khoa Xày dung.
Truàng D^i hgc Kién truc Ha Ngi Email: chiilhibinh [email protected]
1 . G i ó i t h i é u
Két càu thép v ó i nhièu y u dièm ve khà nàng chju l y c nén d u a c y n g dyng rpng rai frong càc cóng frinh xày d y n g . Tuy nhièn, két càu t h é p có n h y p c dièm là khà nàng chju chày k é m . Néu khòng d u o c boc chóng chày, c h i sau k h o à n g 15 phùt chiù chày, nhièt dj fnang két càu lén tói S S C C . két càu thép gàn n h y bj màf khà nàng chiù l y c . Do dò di dàm faào dièu kién a n toàn chày, két càu t h é p phài d y o c bao boc bang v ^ f liéu chóng chày. C ó càc bièn phàp chóng chày kèt càu t h é p n h y scyn bang s c n chóng chày, phun v y a chóng chày lén bè màt, boc két càu thép bang fàm thach cao càch nhlèf hogc bé tòng,. . Càu hòi dàt ra là l y a chpn càc lóp chóng chày n h y thè nào Hipn nay Vièt Nam c h y a có chi dàn thiét ké két càu trong dièu kién chày m a c h i có càc quy djnh co bàn vi phòng chày và chóng chày cho két càu cóng trinh n h y tài liéu [1,2,3]. Bài bào trinh bay càch l y a chpn vàt lièu chÓng chày cho két càu thép dàm b à o dièu kién an toàn chéy theo quy dinh frong quy chuàn và fiéu chuàn Vièt N a m . Do fiéu chuàn Vièt Nam chua co day dù càc bang fra và h u ó n g dàn tinh toàn nén càc bang fra v à nguyén tàc tinh foén theo tièu chuàn chàu A u sé d y p c giói thièu trong bài bào này.
2 . Càc b y ó c t h i é t ké k é t c l u t h é p d à m b à o d i è u k i ^ n a n t o à r t c h à y t h e o quy c h u à n v à t i è u c h u à n V i è t N a m
Hién nay, Viét N a m có càc tal liéu iièn quan dén fhiét ké két càu theo dièu kién an toàn chày n h y s a u : Q C V N 03-2012/BXD Quy c h u à n ky thuàt Q u ó c già Nguyén tàc phàn Ioai, phàn càp còng frinh dàn d y n g , còng nghiép v à hp fàng ky fhupf dò thi [1]; QCVN 06:2010/BXD Quy chuàn ky thuàt Q u ó c già v e a n toàn chày c h o nhà v à còng trinh [2];
T C V N 2622:1995 Phòng chày. chÓng chày cho nhà v à cóng trình -Yèu càu thiét ké [3], D y a v à o nói dung càc tài lièu néu trèn, nghièn c y u [4] d à c h i ra ràng càc còng ìrìnti d y p c fhiét ké càn tuàn theo càc quy c h u à n , fiéu chuàn thièt ké ó dièu kién nhièf d?
t h y ó n g , dòng t h ó i càn tuàn theo yèu càu an toàn chày n h y càc b y ó c fhiét ké ké dirói day:
B y ó c 1. Xàc dinh "bàc chju i ù a y è u c à u " c ù a cóng trình fheo càc quy dinh frong quy chuàn xày d y n g Q C V N 03:2012/BXD và Q C V N 06-2010/BXD d y a v à o nièn hgnsi) dung còng trình, dang nhà, c h o c n à n g , dién t i c h , chièu cao. C ó càc bàc chju lua i,ll,lll,IV và V Y é u càu c a o nhàf là bgc I. V i du còng trình bàn hàng (bàch hóa. siéu thi) 3 tàng có nièn han su' dung tu' 2 0 nàm dén d y ó ì 50 nàm thi bàc chju l ù a y è u càu là bàc Ili [1,3], B y ó c 2 : Xàc djnh "giói han chiù l y a yèu c à u " cùa c à c bò phàn k i t càu difa vào bàc chiù l y a cùa còng trình dà xàc dinh ó b y ó c 1 Mói quan he giOa "bàc chiù lùa yèu càu cùa còng trình" và "giói han chiù l ù a y è u c à u c ù a càc bó phàn két c à u " d y c c cho frong càc bang frong [1,2,3] V i d u c ó n g trình c ó b à c chju l ù a y é u càu là bàc III thi càc bò phàn chiù l y c cùa nhà co giói han chju l ù a yéu càu là R90 [2], Khài nièm "Giói hgn chiù l ù a " cùa càu kièn xày d y n g d y o c xàc djnh bang k h o à n g t h ó i gian {tinh bang phiit) kè t u khi bàt dàu t h ù trong dièu kièn chày theo che d ò nhièt fièu chuàn cho dén tìi\
xuàt hipn mot hogc mot só dàu hiéu nói tièp nhau c ù a càc trang thài g i ó i han dypc quy dinh dói v ó i càu kién d à cho n h y s a u : màf khà nàng chju i y c (khà nang chiù lyc du'?c k;? hiéu bang c h ù R - Mechanical Resistance); màt t i n h toàn v e n (tinh toàn vpn dinfc
\(.<f hjéu bang c h ù E - Infegrity). màt khà n à n g càch nhipt (khà nàng càch nhiét du-odij hièu^bàng c h ù I - Insualation). Dói v ó i c à u kièn két càu chju l y c , càc quy chuàn vàliéiP chuàn c h i quy dinh g i o ì hgn chiù l ù a R. T h y ó n g c ó càc g i ó i han chiù l ù a yèu càu R30.
R 6 0 , R90 R240.
B y ó c 3: Xàc dinh "giói han chju l ù a " c ù a c à c bó phàn két càu bang thi nghièm ho^c tinh toàn Càn thiéf ké s a o cho càc càu kién c ó g i ó i h?n chju l ù a khòng nhò hon gifii han ch]u l ù a yèu càu dà xàc dinh ó b y ó c 2 . Vièt N a m c h y a có tiéu chuàn tình foàn ma chi có càc bang fra g i ó i hgn chju l ù a d a n h nghTa cùa mot só càu kién két c é u . V i du dàm thép phun boc bang vermiculife-xi m à n g day 3 2 m m c ó g i ó i han chiù l ù a R90 (phy lyc
F - Q C V N 0 6 : 2 0 1 0 / B X D ) . , Phàn sau trình bay càc p h y o n g p h à p bpc chóng chày c h o két càu thép và càch \\f9 '
chpn vàf llèu bpc de d à m b à o g i ó i han chiù i ù a { b y ó c 3 néu trèn) cho càu kièn két da thép.
38
TAP CHi KHOA HOC K I É N T R U C - X A Y D U K GBang 1. Quy dinh ve chieu day Idp bé tóng bào ve dàm thép theo tiéu chuan Viét Nam (trich phu lue F, QCVN 06-2010)
TT
1
2
Két càu và vàt lièu bpc bào ve
Bè tòng cót lièu t y nhién có càp phói khòng if xi màng h o n 1 . 2 4 a) Bé tóng khòng tham già chiù lyc, có cót thép{b)
b) Bè tóng có tham già chju l y c có cót thép
Phun bpc bang vermìculife - ximàng VÓI chièu day bang:
Chièu day nhò nhàt (mm) cùa lóp bào ve d e dàm bào gioì h^n chju lùa
R 2 4 0
75 75
R 1 8 0
50 75
R 1 2 0
25 50 38
R 9 0
25 50 32
R 6 0
25 50 19
R 3 0
25 50 12.5
Bang 2. Quy djnh ve chiéu day Idp bé tòng bào ve két càu thép theo tiéu chuan chau Au (trìch muc 4.2 tièu chuan chàu Àu [7])
Bé tòng chéng chéy
Lffp bè tóng bào ve e (mm)
Cap chiù lira tieu chuàn
R30 0
R6a 25
R90 30
R120 40
RISO 50
3. Càc phyo<ng phàp bpc chong chày cho ket cau thép và càch lya chpn chièu day vàt lièu bpc
Hipn nay, có nhièu cóng nghé chóng chày cho két càu thép nhy su dyng vgt héu bao che, su dgng son và su dyng lóp vàf liéu hi sinh ben ngoài de khi xày ra chày thi lóp dò bi chày fryóc bào ve cho két càu ben trong. Trong pham vi bài bào này càc phuang phàp chóng chày sau dygc de càp'
+ Su dung bè tóng boc (Concrete Encasement);
+ Su dyng tàm chóng chày chuyén dyng (Insuiating Board Systems);
+ Su dung vùa chóng chày (Spray Applied Fireproofing);
+ Su dung càc loaì son chóng chày (Intumescent Paints).
3.1. Su'dung bé tòng boc
Bé tóng là mpt Ioai vàf lièu càch nhiét tòt do dò lóp bé tóng bao phù sè làm giàn dogn sy truyén nhiét lén càc phàn két càu ben trong Tàng chièu day lóp bè tóng sé tàng khà nàng chóng chày cho két càu thép.
QCVN 06:2010 và TCVN 2622:1995 có bang fra chièu day tói thièu cùa lóp bè tóng bpc de dàm bào giói hgn chju lùa yèu càu. Vi du vói dàm thép yèu càu giói han chju lùa fu R30 dén R90 néu bpc bè tóng khóng tham già chju lyc có cóf thép thi chièu day lóp bé tóng bào ve yèu càu (a) khóng nhò hon 25mm; vói bé tóng có tham già chiù lyc có cót thép thi yèu càu a khóng nhò hon 50mm (Bang 1 ).
Theo tièu chuàn chàu Au [7] khi bé tóng chi dóng vai trò chóng chày, lóp bè tóng bào vp tói thièu cho tìét dién cpt hogc dàm thép chi phu thuóc vào càp chju lùa yéu càu và dypc cho frong bang 2. Có thè tinh bè tóng cùng ch|u lyc thành két càu lién hop thép bé tóng và quy d|nh kich thyóc tói thièu cùa fiét dipn de dàm bào yéu càu chóng chày (xem myc 4 2 cùa fiéu chuàn [7]). So sành bang 1 và bang 2 thày fièu chuàn chàu Au và tiéu chuàn Vipt Nam yéu càu chièu day lóp bè tóng bào ve khóng gióng nhau.
3.2. SCH dung vù'a chóng chày
Càc Ioai vùa chóng chày có yéu càu chung là dò din nhièt thàp
Trong he thóng quy chuàn Viét nam chf có bang tra cho dàm thép bpc bang vermìculife - ximàng, ngoài ra i<hóng có bang tra cho Ioai vùa nào khàc.
Tiéu chuàn chàu Au [6] có cóng thùc tinh nhléf dò cùa kèt càu thép co bpc vàt liéu chóng chày trong dò có vùa chóng chày. Dàu vào là thói gian chày, fiét dièn thép, chièu day lóp boc, khói lypng rièng cùa vùa bpc và he só dan nhièf cùa vùa. Dàu ra là nhièt dò trong két càu thép (coi nhy dèu trèn foàn tiét dién). Két càu thép dypc coi là vàn dàm bào khà nàng chju fai khi nhiét dò trong ket càu khòng vypi qua nhiét dò giói han (550''C vói còt tiép xùc lùa cà 4 màf, 620''C vói dàm tiép xùc lùa ó 3 màt) Sy tàng nhiét dò frong càu kièn sau mot khoàng thòi gian chày dypc xàc dinh bòi còng thùc:
Aé» , =
^P^P
-ir- (0g.t-Oo,t)
<^pCoPa '
Capa' V
(1 + 1)
.A/-(e'0-l)Aé'^,
(1) Trong dò.
Ap/v He só tiét dièn cùa céu kién có lóp càch nhiét Cg: Nhièf dung rièng cùa thép, thay dói fheo nhiét dò Cp: Nhlèf dung nèng cùa vàf lièu càch nhièf, khòng phu thuóc vào nhiét dò
dp: Chièu day lóp vàf héu càch nhiét
A,' Byóc thói gian tinh càu kièn chiù chày (s), già tri cùa khóng lón hon 30s
39
i K a l KHOA HOC & CÓNG NGHÈ
Hinh 1. Dàm thép du'dc phun vO'a chóng chày.
Bang 3. Bang tra vat lièu chong chày cho dam thép ba mat tiép xùc lù'a có gidi han chiù liVa R60, nhiét dò gioì han 62°C
A/V
80
90
200
Vita phun Y (kg/m^)
310 360 390 732 310 360 390 732 310 360 390 732
d (mm) 120 10.5 10.0 8.0 17.0 14.5 14.0 12.0 17.0 14.5 14.0 12.0
Bé tòng d (mm)
25
25
25
Tàm chóng chày A (W/mK)
0.120 0.183 0191 0.200 0120 0.183 0191 0 200 0120 0 183 0.191 0.200
d(mm) 12 12 15 20 12 15 15 20 12 15 15 20
Hình 3. Cot thép sdn chong chày sau khi chiù nhièt dò cao [8]
9t: Nhiét dò trong kèt cau tgì thói diem chày tinh foàn 9gt: Nhièt dò buóng chày fai thói dièm chày tinh toàn, xàc djnh theo dàm chày tiéu chuàn ISO 384
AOgi: Sy fàng nhipt dò trong buóng chày sau khoàng thói gian
Pa: Khói lyyng rièng cùa thép Pp Khói lypng rìèng cùa vàf lièu càch nhiét hp. Dp dàn nhléf cùa vgt liéu càch nhiét 3.3. Sy dung tam chóng chày chuyén dyng
Tàm chóng chày chuyén dyng là logi tàm dyoc làm 1ù canxi silicaf, tàm thgch cao hogc tàm ép soì khoàng vói nhya (hoàc thgch cao), có thè có cót liéu nhe và khoàng (Hinh 2).
Tàm chóng chày dypc dgf lén khung kim Ioai (hoàc gó) sau dò gàn fryc tiép lén két càu thép. Phu lue F, QCVN 06:2010 có bang tra mot só Ioai tàm, chièu day fàm và lóp tràt ben ngoài de dàm bào giói hgn chju lùa yéu càu.
Tièu chuàn chàu Au [6] dùng cóng thùc tinh nhipf dò cùa két càu thèp có bpc tàm chóng chày chuyén dung gióng nhy su dyng phun vùa chóng chày (cóng thùc (1) muc 3.2) nhung he só fiét dién tinh fheo dièn fich cùa màt fàm bpc. Chi fiét xem tièu chuàn [6],
3.4. Su dung san chóng chày
Càc Ioai son chóng chày thyóng là son fruóng phòng.
Màng san sè phóng nò khi gap nhièf dò cao bào ve càch nhléf cho két càu thép ben frong lóp sor (Hinh 3). Trong càc thi nghiém, son có thè Iryang phòng fai chièu day gap 15 dén 30 làn chiéu day ban dàu Do chiéu day và càc he sé din nhiét cùa san thay dói theo nhiét dò nèn rat khò cu thè tinh foàn chièu day lóp san càn fhiét. Thyóng càc còng fy san xuàt san dya vào fhi nghièm de dua ra bang chi din chièu day lóp son de dat giói han chiù lùa yèu càu, Trong he thóng quy chuàn Vièf Nam khóng có bang tra cho son chóng chày Tièu chuàn chàu Au cung khòng có còng thùc tinh toàn VÓI Ioai vàf liéu son chóng chày chi có càc bang fra cùa càc nhà cung càp son hoàc tàì iièu Bang fra vàf lièu chóng chày cho két càu thép [9] do hièp hòi chóng chày Vu'ong quócAnh xuàf bàn,
4. De xuàt bang tra thyc hành chpn vàf lièu chóng chày cho càu kìén kèt càu thép
Cóng thùc (1) ó muc 3 2 cho thày dò dàn nhiét, khói lypng nèng và chièu day lóp vàt lièu bào ve là thóng só quyét Óinh dén giói han chju lùa cùa càu kièn. Rièng san trucng phòng khòng có cóng fhùc linh toàn vi mòi loai son cu the có sy tàng chièu day theo nhièf dò khàc nhau nèn khà nàng càch nhléf rat khac nhau.
(xem tiép trang ti}