Nhiệt độ tới hạn của thép là gì?
Nhiệt độ tới hạn của thép (critical temperature of steel) là nhiệt độ tại đó cường độ chảy của thép (fy) giảm xuống còn 60% giá trị ở nhiệt độ phòng. Đây là nguong mà tại đó kết cấu thép không còn đủ cường độ để chịu tải trọng thiết kế, có nguy có sup độ. Đổi với thép carbon thông thường, nhiệt độ tới hạn thông thường năm trong khoảng 550–600°C.
Quy luat mặt cường độ thép theo nhiệt độ
Cường độ thép giảm dan theo nhiệt độ theo đường công phí tuyen. Các nguong quan trọng cần năm ro:
- 300°C: Thép còn giu khoảng 90% cường độ bản đầu – ảnh hưởng chứa dạng kể.
- 400°C: Còn khoảng 75% cường độ – kết cấu vận an toàn với tải trọng thông thường những cần lưu y với tải trọng lớn.
- 500°C: Còn khoảng 65-70% cường độ – bắt đầu nguy hiểm với kết cấu chịu tải cao.
- 550°C: Còn khoảng 60% cường độ – nguong tới hạn, kết cấu có thể sup độ neu dạng chịu tải trọng thiết kế đầy đủ.
- 700°C: Chỉ còn khoảng 20% cường độ – kết cấu chac chắn mặt khả năng chịu tải, sup độ.
- 800°C trở lên: Cường độ thép rất nhờ, biến dạng nhanh, kết cấu sup độ hoàn toàn.
Trong thực tế, nhiệt đo trong phòng cháy phát triển có thể tầng lên 700–900°C chỉ sau 15–20 phút theo đường công nhiệt ISO 834. Điều nay có nghĩa là kết cấu thép trần không được bảo vệ sẽ sup độ trước khi nguoi bên trong có đủ thời gian thoát nạn.
Hiện tường sụp đổ kết cấu thép trong cháy
Thép không chỉ mặt cường độ mà còn biến dạng (creep) manh ở nhiệt độ cao. Khí dầm thép mặt cường độ, tải trọng bền trên (sàn, tường, thiết bị) tác dùng xuong làm dầm vòng xuong, keo rut tại neo tường và có thể keo sup ca vach xung quanh. Sự sup độ tầng chuyển nay là nguồn nguy hiểm chính cho linh cứu hóa dạng chien đầu trong tỏa nha cháy.
Giải pháp bảo vệ kết cấu thép chịu lửa
Mức tiêu của bảo vệ kết cấu thép là tri hoàn quá trình tầng nhiệt, giu thép dưới nhiệt độ tới hạn trong thời gian thoát nạn tối thiểu (REI 30, 60, 90, 120 tuy quy chuan). Các giải pháp chính:
- Sơn intumescent: Lớp sơn mỏng phòng nó khí cháy, tạo lớp bot cách nhiệt dày. Phù hợp cho cột, dầm, vì keo trong nhà có kiến trực hiện đại, không chế khuat kết cấu. Độ dày sơn phụ thuộc vào mac tiết điện (Hp/A) và REI cần đất.
- Boc bê tông: Boc quanh thép bảng bê tông thường hoặc bê tông nhẹ. Phương pháp truyền thống, chịu lửa tốt, chi phí thấp những tầng trong, chiem tiết điện.
- Tấm thạch cao chịu lửa: Op quanh kết của thép bảng tấm thạch cao chịu lửa Type X. Linh hoạt, để thi công, phù hợp với thành vách ngăn, ho kỹ thuật.
- Tấm calcium silicate (CaSilicate): Op cột, dầm, op mặt dưới sàn. Chịu nhiệt rất cao (hơn 1000°C), bền cơ học tốt, mỏng những đất hơn thạch cao.
- Đất thép dưới sàn: Trong kết cấu sàn bê tông, đất thép chịu kéo ở mặt dưới – bê tông bao quanh tự nhiên cung cấp lớp bảo vệ khỏi lua phát sinh từ phía dưới sàn.
Tiêu chuẩn tính toán và thiết kế
- EN 1993-1-2 (Eurocode 3): Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép chịu lửa, cung cấp mỏ hình tính toán cường độ thép theo nhiệt độ.
- TCVN 5575:2012: Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép Việt Nam, cần kết hợp với QCVN 06:2021/BXD về yêu cầu chịu lửa.
- ISO 834-1: Đường công nhiệt chuan để thử nghiệm và tính toán REI của kết cấu.
Kỹ sư kết cấu và kỹ sư phòng cháy cần phối hợp để xác định chính xác nhiệt độ tới hạn của tung cấu kiện cụ thể (phụ thuộc vào mức sử dụng tải trọng thực tế), từ độ tính toán giải pháp bảo vệ hợp lý về kỹ thuật và kính tế.