Tìm hiểu khả năng chống cháy của kết cấu thép

Kết cấu thép là kết cấu kim loại được làm bằng thép, các thành phần kết nối với nhau để chịu tải và cung cấp đầy đủ độ cứng. Trong xây dựng hiện đại, kết cấu thép được sử dụng cho hầu hết các loại kết cấu bao gồm nhà công nghiệp nặng, nhà cao tầng, cầu, tháp, nhà ga sân bay,.. 

Thép kết cấu đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, tuy nhiên nó có thực sự an toàn trước các sự cố cháy nổ không? Hãy cùng chúng tôi tìm câu trả lời nhé.

Lửa ảnh hưởng đến kết cấu thép như thế nào?

Tìm hiểu tác động của lửa đến kết cấu thép có thể mang lại lợi ích cao cho các nhà quản lý và nhà thầu xây dựng khi hiểu rõ hơn về cách thức độc đáo mà thép kết cấu hoạt động và duy trì tính toàn vẹn của nó trong trường hợp hỏa hoạn. 

Khả năng chịu nhiệt của kết cấu thép

Thép kết cấu có thể chịu được khoảng 425 ° C trước khi nó bắt đầu mềm. Trong khoảng từ 600 ° C đến 650 ° C, thép sẽ mất một nửa độ bền và có nguy cơ bị hỏng (tùy thuộc vào tải trọng mà nó chịu).

Ngay cả khi cháy nhà nhiệt độ cũng có thể lên rất cao khoảng 600°C hoặc thấp hơn. Tất nhiên, nó phụ thuộc vào vật liệu được đốt cháy là gì. Một ngọn nến đơn giản thường cháy ở 600 ° C trở lên, trong khi propan có thể khiến ngọn lửa lên tới gần 2000 ° C.

Trong thực tế, có rất ít đám cháy quy mô lớn gây ra đe dọa nghiêm trọng đến tính toàn vẹn của kết cấu thép. Nếu một ngọn lửa nến đơn giản có thể đạt đến nhiệt độ đủ cao bằng một nửa hệ số sức bền của thép, thì vật liệu thép đó đang rất cần một số cải tiến thêm.

Xem Thêm: 

Màu sắc của thép ở các nhiệt độ khác nhau

Trong trường hợp hỏa hoạn, các đặc tính vật liệu của thép thay đổi và nó trải qua một quá trình được gọi là sự giãn nở nhiệt. Trong quá trình này, màu sắc của nó thay đổi theo nhiệt độ của nó. 

Thép chuyển từ màu vàng nhạt (220 ° C) đến một loạt các sắc thái tím (260 ° C đến 285 ° C), đến xanh lam (290 ° C đến 330 ° C) và cuối cùng là đỏ, vàng và lấp lánh trắng ở 1400 ° C.Sau khi đám cháy được dập tắt hoặc tự kết thúc, thép sẽ cố gắng co lại về hình dạng ban đầu.

Ảnh hưởng của lửa đến kết cấu thép

Kết cấu thép là một trong những thứ đầu tiên sẽ được đánh giá sau khi hỏa hoạn. Hiểu được ngọn lửa đã bao lâu và nhiệt độ đạt đến là bao nhiêu là rất quan trọng, bởi vì những biến dạng mà chúng ta thấy thực sự không đáng tin cậy để đo mức độ hư hỏng cấu trúc của nó.

Hơn nữa, nhiệt độ chảy của thép là rất quan trọng. Nó được coi là không thể chịu tải nếu hiệu suất chịu tải giảm xuống khoảng 60% so với khi ở nhiệt độ phòng. Nhiệt độ tới hạn thường sẽ được thiết lập trong quá trình xây dựng như một phần của quy định.

Nếu ngọn lửa vẫn ở dưới 700 ° C và trong thời gian dưới 20 phút, việc giảm cả độ cứng và độ bền của kết cấu thép sẽ chỉ là tạm thời. Điều này có nghĩa là dù thép có thể bị biến dạng nhưng nó sẽ trở lại cùng các đặc tính trước khi cháy và sẽ không bị tổn hại vĩnh viễn. Tuy nhiên, hiện tượng vênh vẫn có thể xảy ra nếu thép bị biến dạng.

Điểm nóng chảy của kết cấu thép

Điểm thấp nhất mà thép cacbon sẽ nóng chảy là 1130 ° C, mặc dù thép cacbon 0% sẽ không nóng chảy cho đến 1492 ° C. Bất kể loại thép nào, nó thường ở thể lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ khoảng 1550 ° C.

Khả năng chịu lửa của kết cấu thép như thế nào?

Khả năng chống cháy được tính toán dựa trên ba tiêu chí chính, tất cả đều là yếu tố không thể thiếu để hạn chế rủi ro hỏa hoạn gây thiệt hại cho một tòa nhà. 

Yếu tố cấu trúc hoặc ‘thời gian chịu lửa’ của sản phẩm phụ thuộc vào thời gian (tính bằng phút) cần thiết để bất kỳ tiêu chí nào trong 3 tiêu chí dưới đây bị ảnh hưởng

• Khả năng chịu tải – liệu thép có thể chịu được tải trọng cần thiết mà không bị sụp đổ hay không
• Tính toàn vẹn – khả năng ngăn chặn sự truyền nhiệt, lửa và khói của thép
• Cách nhiệt – khả năng của thép chịu được nhiệt độ tăng cao

Các yêu cầu về khả năng chống cháy có thể rất khác nhau, dựa trên mục đích và chiều cao của tòa nhà. 

• Tòa nhà văn phòng có chiều cao đến 30m (không có hệ thống phun nước) thì thời gian chịu lửa tối thiểu nên là 90 phút
• Tòa nhà thương mại (như cửa hàng) cao từ 19m trở lên nên có thời gian chịu lửa tối thiểu là 60 phút.

Làm thế nào để tăng khả năng chống cháy của thép

Do kết cấu thép là một yếu tố phổ biến trong các dự án xây dựng cả cũ và mới, vì vậy có khá nhiều cách để tăng khả năng chống cháy. Các phương pháp này sẽ thuộc một trong hai loại: có phản ứng và không phản ứng. 

Cách tiếp cận này dựa trên việc liệu khả năng bảo vệ chống lại thiệt hại do hỏa hoạn của chúng có ‘phản ứng’ với nhiệt độ cao hay không. Ví dụ, sơn hút khí là một giải pháp phản ứng để bảo vệ thép, vì nó nở ra khi tiếp xúc với nhiệt độ cực cao, trong khi lớp phủ gốc xi măng bảo vệ dầm thép trong mọi điều kiện.

Xem Thêm: 

Phun sơn bóng

Phun sơn nóng chảy cho thép là một trong những giải pháp được sử dụng phổ biến nhất và tiết kiệm chi phí công trình phòng cháy chữa cháy bị động. 

Loại sơn đặc biệt này hoạt động bằng cách trương lên thành một lớp than cacbon khi tiếp xúc với nhiệt, tạo thành một lớp bảo vệ xung quanh kết cấu thép. Lớp này làm chậm quá trình truyền nhiệt cho thép, trì hoãn thời gian cần thiết để đạt đến nhiệt độ tới hạn của nó.

Lớp phủ hấp thụ

Hình thức này cũng như phun sơn chống cháy nhưng nó còn có tùy chọn để bảo vệ thép bằng cách sử dụng các lớp phủ phim gốc nước và dung môi. Những chất này hoạt động theo cách tương tự như sơn hút khí, ở chỗ chúng giãn nở đáng kể khi chịu nhiệt độ cao. 

Các lớp phủ thấu khí dạng màng mỏng là tiêu chuẩn công nghiệp, cũng có tùy chọn để áp dụng các lớp phủ phim dày chịu lực nặng hơn, nhưng những lớp phủ này có xu hướng được dành cho các cơ sở công nghiệp như nhà máy hydrocacbon, nơi có nhiệt độ khắc nghiệt 

Hệ thống bảng điện tử

Trong quá trình xây dựng, các nhà lắp dựng thép có thể áp dụng ván hút khí vào dầm, cột và sàn. Những tấm ván này được làm từ một loại gỗ khoáng có độ bền cao. 

Hệ thống tấm thấm nước là một giải pháp đặc biệt hiệu quả về chi phí để tăng khả năng chống cháy của thép, vì không giống như chống cháy bằng phun, không cần thêm tấm bạt hoặc tăng cường thông gió. Điều này cũng có nghĩa là có ít khả năng bị gián đoạn hơn đối với các công trình xây dựng đang diễn ra.

Lớp phủ xi măng

Lớp phủ gốc xi măng là phương pháp mặc định để bảo vệ dầm thép khỏi thiệt hại do hỏa hoạn cho đến khi thị trường bắt đầu đa dạng hóa để đáp ứng nhu cầu về các sản phẩm nhẹ và linh hoạt hơn.

Không giống như sơn tự chảy, lớp phủ xi măng không nở ra khi tiếp xúc với nhiệt. Chúng hoạt động đơn giản bằng cách cung cấp một lớp chắn dày, nhiều lớp để chống cháy và trì hoãn sự truyền nhiệt đến lớp thép bên dưới. Xi măng rất thích hợp với môi trường khô ráo, nơi mà tính toàn vẹn của cấu trúc không bị đe dọa bởi độ ẩm cao trong không khí.

Đa Phúc là các đơn vị hàng đầu trong lĩnh vực chống cháy thụ động. Chúng tôi luôn sẵn sàng cung cấp các dịch vụ tư vấn và lắp đặt chuyên nghiệp các loại vật liệu chống cháy. hãy liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ trong thời gian nhanh nhất.