Giới thiệu chung về Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 347:2005

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" là văn bản kỹ thuật chuyên ngành quy định phương pháp xác định khả năng chịu lửa của các loại cột độc lập khi chịu tác động của lửa từ mọi phía. Tiêu chuẩn này hoàn toàn tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 834-7, đóng vai trò cốt lõi trong việc đánh giá và nghiệm thu an toàn phòng cháy chữa cháy cho các kết cấu chịu lực của công trình xây dựng tại Việt Nam.

Phạm vi áp dụng và đối tượng điều chỉnh

Tiêu chuẩn này quy định các quy trình chi tiết cần tuân thủ nhằm xác định khả năng chịu lửa của các cột chịu lực khi được thử nghiệm riêng lẻ trong lò thử nghiệm tiêu chuẩn. Cụ thể:

• Áp dụng cho các loại cột bê tông cốt thép, cột thép, cột liên hợp thép - bê tông hoặc cột gỗ có chức năng chịu tải trọng thẳng đứng trong sơ đồ kết cấu của tòa nhà.
• Quy định phương pháp thử nghiệm khi cột bị nung nóng từ tất cả các phía xung quanh (thử nghiệm chịu lửa 4 mặt).
• Không áp dụng trực tiếp cho các cột là một phần cấu thành của tường ngăn hoặc các kết cấu vách chịu lực (các đối tượng này được điều chỉnh bởi các phần tiêu chuẩn riêng biệt khác).

Các tài liệu viện dẫn bắt buộc

Để áp dụng tiêu chuẩn TCXDVN 347:2005 một cách chính xác và đồng bộ, cần phối hợp sử dụng với tài liệu viện dẫn sau:

• TCXDVN 342:2005 (ISO 834-1) - Thử nghiệm chịu lửa - Các bộ phận kết cấu của tòa nhà - Phần 1: Yêu cầu chung. Đây là tài liệu nền tảng quy định về cấu tạo lò thử nghiệm, thiết bị đo lường, sai số cho phép và các điều kiện kỹ thuật chung.

Thiết bị thử nghiệm và điều kiện biên

Tiêu chuẩn đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về thiết bị gia tải và cách thức gá đặt mẫu thử nhằm phản ánh đúng thực tế làm việc của cột trong công trình:

• Hệ thống gia tải: Phải có khả năng áp dụng và duy trì tải trọng thử nghiệm ổn định, không thay đổi trong suốt quá trình thử nghiệm chịu lửa. Hệ thống gia tải phải cho phép cột biến dạng tự do theo phương dọc và phương ngang do giãn nở nhiệt mà không gây ra các lực cản ngoài ý muốn.
• Điều kiện biên và liên kết đầu cột: Các điều kiện liên kết ở hai đầu cột (ngàm, khớp hoặc tự do) trong lò thử nghiệm phải mô phỏng chính xác điều kiện liên kết thực tế của cột trong hệ kết cấu tòa nhà. Trong trường hợp không thể mô phỏng chính xác, tiêu chuẩn quy định sử dụng điều kiện biên tiêu chuẩn là khớp ở hai đầu cột.

Yêu cầu đối với mẫu thử nghiệm

Mẫu thử nghiệm phải đáp ứng các tiêu chí khắt khe về kích thước và quy trình chế tạo để đảm bảo tính đại diện cho kết cấu thực tế:

• Kích thước mẫu: Mẫu thử phải được chế tạo với kích thước thực tế của công trình. Trong trường hợp kích thước thực tế vượt quá khả năng của lò thử nghiệm, chiều cao tối thiểu của mẫu thử tiếp xúc với lửa không được nhỏ hơn 3 mét.
• Chế tạo và bảo dưỡng: Mẫu thử phải được chế tạo, lắp dựng và bảo dưỡng theo đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành đối với loại vật liệu tương ứng. Độ ẩm của mẫu thử tại thời điểm thử nghiệm phải đạt trạng thái cân bằng với môi trường xung quanh để tránh hiện tượng nổ vỡ do áp suất hơi nước (đặc biệt đối với cột bê tông).

Quy trình thử nghiệm và đo lường

Quá trình thử nghiệm chịu lửa đối với cột được thực hiện qua các bước kiểm soát chặt chẽ:

• Kiểm soát nhiệt độ lò: Nhiệt độ trong lò thử nghiệm phải được kiểm soát và điều chỉnh bám sát theo đường cong nhiệt độ - thời gian tiêu chuẩn quy định trong TCXDVN 342:2005.
• Đo lường nhiệt độ mẫu thử: Các đầu đo nhiệt (nhiệt điện trở) được bố trí tại các vị trí trọng yếu trên bề mặt và bên trong cấu trúc cột (đặc biệt là cốt thép bên trong cột bê tông hoặc bề mặt thép của cột thép) để theo dõi sự truyền nhiệt và xác định nhiệt độ tới hạn của vật liệu.
• Đo lường biến dạng: Tiến hành đo đạc và ghi lại liên tục biến dạng dọc trục (độ co ngắn hoặc giãn nở) và biến dạng ngang (độ võng) của cột trong suốt thời gian thử nghiệm.

Tiêu chí đánh giá khả năng chịu lửa (Khả năng chịu lực - R)

Đối với cột chịu lực độc lập, tiêu chí đánh giá duy nhất và quan trọng nhất là khả năng chịu lực (ký hiệu là R). Cột được coi là mất khả năng chịu lực khi xảy ra một trong hai trường hợp sau:

• Biến dạng dọc trục vượt quá giới hạn: Khi độ co ngắn dọc trục vượt quá giới hạn cho phép tính bằng công thức quy định (thường là L/100 mm, với L là chiều cao tính toán của cột).
• Tốc độ biến dạng dọc trục vượt quá giới hạn: Khi tốc độ co ngắn dọc trục vượt quá giới hạn cho phép (thường là 3L/1000 mm/phút), áp dụng sau khi cột đã có biến dạng co ngắn đáng kể.

Báo cáo kết quả thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải cung cấp đầy đủ các thông tin chi tiết bao gồm: thông số kỹ thuật của mẫu thử, điều kiện biên, tải trọng áp dụng, biểu đồ nhiệt độ lò và nhiệt độ mẫu, biểu đồ biến dạng theo thời gian, và thời gian duy trì khả năng chịu lực (tính bằng phút) cho đến khi cột bị phá hủy hoặc dừng thử nghiệm.