ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

PHAN NHẬT KHẢI

PHAN NHẬT KHẢI

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU LỬA

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG

KHOÁ 39
Đà Nẵng – 2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------------------------------

PHAN NHẬT KHẢI

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP CHỊU LỬA

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Xây Dựng
Mã số: 60580208

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Trần Anh Thiện

Đà Nẵng – 2022


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Phan Nhật Khải

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
KẾT CẤU BÊ TƠNG CỐT THÉP CHỊU LỬA
Học viên: Phan Nhật Khải
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
Mã số:
Khóa: 39
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Kết cấu bê tông cốt thép là một trong những kết cấu được sử dụng phổ biến

nhất hiện nay. Với nhu cầu xây dựng ngày càng cao, ngành xây dựng đã phát triển
không ngừng để phục vụ các yêu cầu cấp thiết của những ngành cơng nghiệp khác,
trong đó thiết kế chống cháy là một phần quan trọng của q trình thiết kế kết cấu bê
tơng cốt thép. Nghiên cứu này trình bày các quy trình tính tốn khả năng chịu lửa của
các cấu kiện bê tông cốt thép cơ bản (sàn, dầm, cột) và thực hiện các ví dụ tính tốn
theo các phương pháp khác nhau của các tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-2, ASCESEI-SFPE 29-05, NZS-3101, National Building Code of Canada 2010. Các kết quả
tính tốn theo các tiêu chuẩn cũng được so sánh và đánh giá.
Từ khóa: bê tông cốt thép, sàn , dầm, cột, khả năng chiu lửa.
FIRE DESIGN METHODS FOR
REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
Abstract – Reinforced concrete structure is one of the most popular structures today.
With the increasing demand for construction, the construction industry has developed
constantly to serve the urgent requirements of other industries, in which fire design is
an important part of reinforced concrete structure design process. This study presented
the procedures for calculating the fire resistance of basic reinforced concrete members
(floors, beams, columns) and performed calculation examples using various fire design
methods according to Eurocode EN 1992-1-2, ASCE-SEI-SFPE 29-05, NZS-3101,
National Building Code of Canada 2010. The calculated results using these building
codes were also compared and evaluated.
Keywords: reinforced concrete, slab, beam, column, fire resistance.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


PHỤ LỤC
PHỤ LỤC ................................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................................. 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .................................................................................................... 7
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 8
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................................ 8
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................... 8
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 8
4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 9
5. Bố cục của luận văn ....................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
KHI CHỊU LỬA....................................................................................................................... 10
1.1. Tính chất cơ lý của vật liệu khi chịu nhiệt độ............................................................ 10
1.1.1. Tính năng cơ lý của bê tơng ............................................................................... 10
1.1.2. Tính chất cơ lý của thép khi chịu nhiệt độ tăng cao ........................................... 14
1.2. Tình hình nghiên cứu ................................................................................................. 17
1.3. Kết luận chương 1 ..................................................................................................... 17
CHƯƠNG 2. KHẢ NĂNG CHỊU LỬA CỦA CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG CỐT THÉP
THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN .............................................................................................. 19
2.1. Phương pháp tra bảng ................................................................................................ 19
2.1.1 Sàn ...................................................................................................................... 19
2.1.1.1
Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2)........................................................... 19
2.1.1.2
Theo tiêu chuẩn ASCE-SEI-SFPE 29-05 ................................................... 21
2.1.1.3
Theo tiêu chuẩn NZS-3101 ......................................................................... 21
2.1.1.4
Theo tiêu chuẩn 2010 National Building Code of Canada ......................... 22
2.1.2 Dầm .................................................................................................................... 23
2.1.2.1
Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2)........................................................... 23
2.1.2.2

Theo tiêu chuẩn ASCE-SEI-SFPE 29-05 ................................................... 24
2.1.2.3
Theo tiêu chuẩn NZS-3101 ......................................................................... 25
2.1.2.4
Theo tiêu chuẩn 2010 National Building Code of Canada ......................... 26
2.1.3 Cột ...................................................................................................................... 26
2.1.3.1
Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2)........................................................... 26
2.1.3.2
Theo tiêu chuẩn ASCE-SEI-SFPE 29-05 ................................................... 28
2.1.3.3
Theo tiêu chuẩn NZS-3101 ......................................................................... 28
2.1.3.4
Theo tiêu chuẩn 2010 National Building Code of Canada ......................... 29
2.1.4 Sơ đồ thuật toán phương pháp tra bảng .............................................................. 30
2.2. Phương pháp đường đẳng nhiệt 500°C theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2) ............ 31
2.2.1 Nguyên tắc và phạm vi áp dụng ......................................................................... 31
2.2.2 Quy trình thiết kế tiết diện bê tơng cốt thép chịu tác động uốn nén ................... 31
2.2.3 Các đường đẳng nhiệt áp dụng cho các cấu kiện ............................................... 35
2.2.4 Sơ đồ thuật toán phương pháp đường đẳng nhiệt 500°C ................................... 38
2.3. Phương pháp phân lớp theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2) ..................................... 39
2.3.1 Nguyên tắc và phạm vi áp dụng ......................................................................... 39
2.3.2 Quy trình thiết kế................................................................................................ 39
2.3.3 Sơ đồ thuật toán phương pháp phân lớp............................................................. 43
2.4. Kết luận chương 2 ..................................................................................................... 44
CHƯƠNG 3. VÍ DỤ TÍNH TỐN KHẢ NĂNG CHỊU LỬA CỦA CÁC CẤU KIỆN BÊ
TÔNG CỐT THÉP CƠ BẢN ................................................................................................... 45
3.1. Ví dụ tính tốn khả năng chịu lửa của cấu kiện bê tông cốt thép cơ bản .................. 45
3.2. So sánh kết quả giữa các tiêu chuẩn: ......................................................................... 51
3.3. Kết luận chương 3: .................................................................................................... 55

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 57
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 58

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTCT

Bê tơng cốt thép

RC

Reinforced Concrete

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam


EC1

Eurocode 1

EC2

Eurocode 2

EC3

Eurocode 3

EC4

Eurocode 4

EC

Tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-2

ASCE

Tiêu chuẩn ASCE-SEI-SFPE 29-05

NZS

Tiêu chuẩn New Zealand Standard NZS-3101

NBCC


Tiêu chuẩn National Building Code of Canada 2010

PPPL

Phương pháp phân lớp

TB

Phương pháp tra bảng

ĐĐN

Phương pháp đường đẳng nhiệt

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép áp
dụng cho các bản loại dầm và bản hai phương bằng bê tông cốt thép và bê tơng ứng lực trước
.................................................................................................................................................. 19
Bảng 2.2 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính đến trục cốt thép áp
dụng cho bản đặc, phẳng, bằng bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước ............................. 19
Bảng 2.3 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép áp
dụng cho bản có sườn bằng bê tơng cốt thép hoặc bê tông ứng lực trước làm việc hai phương
với gối tựa đơn giản ................................................................................................................. 20
Bảng 2.4 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép áp

dụng cho bản có sườn bằng bê tơng cốt thép hoặc bê tơng ứng lực trước làm việc hai phương
với ít nhất 1 cạnh bị cản giữ ..................................................................................................... 20
Bảng 2.5 Khả năng kháng lửa của sàn bê tông cốt thép........................................................... 21
Bảng 2.6 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho sàn bê tông cốt thép ............................................ 21
Bảng 2.7 Khả năng chịu lửa của sàn đặc và sàn hộp................................................................ 22
Bảng 2.8 Khả năng chịu lửa của sàn phẳng ............................................................................. 22
Bảng 2.9 Khả năng chịu lửa của sàn sườn ............................................................................... 22
Bảng 2.10 Độ dày tối thiểu của sàn bê tông (mm) ................................................................... 23
Bảng 2.11 Lớp bảo vệ bê tông tối thiểu trên cốt thép trong sàn bê tơng, mm ......................... 23
Bảng 2.12 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép áp dụng
cho các dầm đơn giản bằng bê tông cốt thép và ứng lực trước ................................................ 23
Bảng 2.13 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép áp
dụng cho các dầm đơn giản bằng bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước .......................... 24
Bảng 2.14 Tăng bề rộng và chiều dày sườn của dầm bê tông cốt thép và dầm BT ứng lực
trước tiết diện chữ I đối với các điều kiện nêu trong 5.6.3(6) (EN 1992 1:2) .......................... 24
Bảng 2.15 Kích thước lớp bê tông bảo vệ tối thiểu cho dầm bê tông cốt thép ........................ 25
Bảng 2.16 Khả năng chịu lửa của dầm đơn giản ...................................................................... 25
Bảng 2.17 Khả năng chịu lửa của dầm liên tục ........................................................................ 26
Bảng 2.18 Bề dày tối thiểu cho dầm (mm) .............................................................................. 26
Bảng 2.19 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép áp
dụng cho tiết diện chữ nhật và tiết diện trịn ............................................................................ 27
Bảng 2.20 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính đến trục cốt thép áp
dụng cho cột bê tơng cốt thép có tiết diện chữ nhất hoặc trịn ................................................. 27
Bảng 2.21 Kích thước tối thiểu cột bê tơng cốt thép ................................................................ 28
Bảng 2.22 Khả năng chịu lửa đối với cột ................................................................................. 29
Bảng 2.23 Giá trị của hệ số f (1) ................................................................................................ 30
Bảng 2.24 Bề rộng nhỏ nhất của tiết diện là hàm số của khả năng chịu lửa (áp dụng cho đám
cháy tiêu chuẩn) và của mật độ tải trọng cháy (áp dụng cho tác động của đám cháy tham số)31

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Độ giản nở dài của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13] ............................................. 10
Hình 1.2 Độ giản nở của bê tơng khi nhiệt độ tăng cao [13] ................................................... 11
Hình 1.3 Nhiệt dung riêng của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13] .......................................... 12
Hình 1.4 Tính dẫn nhiệt của bê tơng khi nhiệt độ tăng cao [13] .............................................. 12
Hình 1.5 Khối lượng riêng của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13] .......................................... 13
Hình 1.6 Mối quan hệ ứng suất – biến dạng khi nhiệt độ khác nhau [13] ............................... 13
Hình 1.7 Độ giản nở dài của thép khi nhiệt độ tăng cao [13] .................................................. 14
Hình 1.8 Độ giản nở của thép khi nhiệt độ tăng cao [13] ........................................................ 15
Hình 1.9 Nhiệt dung riêng của thép khi nhiệt độ tăng cao [13] ............................................... 15
Hình 1.10 Tính dẫn nhiệt của thép khi nhiệt độ cao [13] ......................................................... 16
Hình 1.11 Đường cong ứng suất (Stress) – biến dạng (Strain) khi nhiệt độ tăng cao với cường
độ thép 350MPa [13] ................................................................................................................ 16
Hình 2.1 Sơ đồ thuật tốn phương pháp tra bảng ..................................................................... 30
Hình 2.2 Tiết diện giảm yếu của dầm và cột bê tông cốt thép ................................................. 32
Hình 2.3 Phân bố ứng suất ở trạng thái giới hạn độ bền áp dụng cho tiết diện bê tơng hình chữ
nhật có cốt thép chịu nén .......................................................................................................... 33
Hình 2.4 Các đường đẳng nhiệt áp dụng cho sàn ( chiều dày h = 200), khả năng chịu lửa R30
đến R240 .................................................................................................................................. 35
Hình 2.5 Các đường đẳng nhiệt (ºC) áp dụng cho dầm, h x b = 150 x 80 – R30 ..................... 36
Hình 2.6 Các đường đẳng nhiệt (ºC) áp dụng cho dầm, h x b = 300 x 60 ............................... 36
Hình 2.7 Các đường đẳng nhiệt (ºC) áp dụng cho cột, h x b = 300 x 300 – R30 ..................... 37
Hình 2.8 Các đường đẳng nhiệt (ºC) áp dụng cho cột, h x b = 300 x 300 – R60 ..................... 37
Hình 2.9 Sơ đồ thuật tốn phương pháp đường đẳng nhiệt...................................................... 38
Hình 2.10 Sự giảm cường độ và tiết diện áp dụng cho các mặt cắt khác nhau ........................ 40
Hình 2.11 Phân chia tường có hai mặt chịu tác động của lửa thành các lớp để dùng cho việc

tính tốn sự giảm cường độ và các giá trị az ............................................................................ 40
Hình 2.12 Sự giảm tiết diện và cường độ bê tông dự kiến khi chịu tác động của lửa theo quan
hệ Nhiệt độ - Thời gian tiêu chuẩn ........................................................................................... 41
Hình 2.13 Sơ đồ thuật tốn phương pháp phân lớp .................................................................. 43
Hình 3.1 Bảng so sánh kết quả ứng với c=25mm .................................................................... 51
Hình 3.2 Bảng so sánh kết quả ứng với c=30mm .................................................................... 52
Hình 3.3 Bảng so sánh kết quả ứng với c=35mm .................................................................... 52
Hình 3.4 Bảng so sánh kết quả ứng với c=25mm, b=300 ........................................................ 54
Hình 3.5 Bảng so sánh kết quả ứng với c=30mm, b=300 ........................................................ 54
Hình 3.6 Bảng so sánh kết quả ứng với c=35mm, b=300 ........................................................ 55

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Kết cấu Bê tông cốt thép (BTCT) là một trong những kết cấu được sử dụng
rộng rải, phổ biến nhất hiện nay. Cùng với sự phát triển vượt bậc của các ngành khoa
học hiện đại, ngành xây dựng cũng phát triển không ngừng để phục vụ các yêu cầu cấp
thiết của những ngành công nghiệp khác. Trong đó một yêu cầu hết sức được quan tâm
là thiết kế kết cấu cơng trình khi xảy ra hỏa hoạn. Bởi vì khi cháy, nhiệt độ tăng cao sẽ
làm cho kết cấu phá hủy đổ sập, gây những thiệt hại to lớn về người và tài sản. Do đó
ngồi những biện pháp phịng chống cứu hỏa, thì vấn đề nghiên cứu thiết kế kết cấu
cơng trình đảm bảo độ bền, sức chịu tải khi xảy ra cháy là một chủ đề nghiên cứu đóng
vai trị rất quan trọng và cấp thiết.
Hiện nay, nhiều tiêu chuẩn thiết kế kết cấu cơng trình ở Việt Nam cũng như các
quốc gia trên thế giới có đề cập đến yếu tố đảm bảo an toàn kết cấu khi xảy ra cháy,
tuy nhiên các tiêu chuẩn hiện hành điều có những hạn chế nhất định khi áp dụng tính

tốn. QCVN 03:2012/BXD và QCVN 06:2021/BXD mới chỉ đề cập đến quy định bậc
chịu lửa của cơng trình, an tồn cháy cho cơng trình qua các yêu cầu về tính chất vật
liệu và cấu tạo kết cấu cơng trình nhằm ngăn ngừa cháy, hạn chế lan truyền, đảm bảo
dập tắt đám cháy, ngăn chặn các yêu tố nguy hiểm đến con người và thiệt hại về tài
sản và cơng trình. Các quy chuẩn và tiêu chuẩn trong nước chưa đề cập đến các
phương pháp xác định khả năng chịu lực của cấu kiện bê tơng cốt thép (sàn, dầm, cột)
khi cơng trình chịu lửa. Do đó đề tài “Phân tích và thiết kế kết cấu bê tông cốt thép
chịu lửa” được thực hiện để đánh giá khả năng chịu lửa của các cấu kiện bê tông cốt
thép cơ bản theo một số tiêu chuẩn nước ngoài.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu tổng quan về sự làm việc của kết cấu bê tông cốt thép khi chịu lửa.
Đánh giá khả năng chịu lửa của các cấu kiện bê tông cốt thép cơ bản theo các
tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-2, ASCE-SEI-SFPE 29-05, NZS-3101, National
Building Code of Canada 2010
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Khả năng chịu lửa của các cấu kiện chịu lực cơ bản của kết cấu bê tông cốt thép
(sàn, dầm, cột).
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Theo các tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-2, ASCE-SEI-SFPE 29-05, NZS3101, National Building Code of Canada 2010.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết, tính tốn khả năng chịu lửa của các cấu kiện chịu lực cơ
bản bằng BTCT theo các tiêu chuẩn.
5. Bố cục của luận văn

Luận văn gồm phần: Mở đầu, 03 Chương và phần Kết luận, kiến nghị
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
2. Mục tiêu nghiên cứu
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. Phương pháp nghiên cứu
5. Bố cục của luận văn
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Chương 1: Tổng Quan Về Sự Làm Việc Của Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Khi Chịu
Lửa
Chương 2: Khả Năng Chịu Lửa Của Các Cấu Kiện Bê Tông Cốt Thép Theo Một Số
Tiêu Chuẩn
Chương 3: Ví Dụ Tính Tốn Khả Năng Chịu Lửa Của Các Cấu Kiện Bê Tông Cốt
Thép Cơ Bản
Kết luận và kiến nghị

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU BÊ
TƠNG CỐT THÉP KHI CHỊU LỬA
1.1. Tính chất cơ lý của vật liệu khi chịu nhiệt độ
1.1.1. Tính năng cơ lý của bê tơng
Về tính chất cơ học và nhiệt học của vật liệu bê tơng đã có nhiều nghiên cứu
trước đây công bố kết quả như [7], [8], [13], [15]. Dựa vào các nghiên cứu đó, các mơ
hình ứng xử của vật liệu đã được đề xuất dưới dạng các công thức để phục vụ cho việc
mô phỏng số bằng các phần mềm.
a) Độ giãn nở dài (Thermal Elongation) của bê tông do nhiệt

Độ giãn nở dài hay cịn được gọi là giãn nở tuyến tính có nghĩa là sự thay đổi
theo độ dài dọc theo một chiều của lõi bê tơng, khác với giãn nở thể tích. Sự thay đổi
chiều dài của cấu kiện do giãn nở nhiệt, liên quan đến sự thay đổi nhiệt độ theo hệ số
giản nở tuyến tính.
Độ giãn nở dài vì nhiệt của bê tông được ký hiệu là (Δl/l)c, cách xác định độ
giản dài nhiệt của bê tông theo tiêu chuẩn Eurocode 2 (EC2) [15]. Giá trị phụ thuộc
vào ngưỡng nhiệt độ xác định.
- Đối với cốt liệu Silic:
(Δl/l)c =-1.8x10-4+9x10-6θc+2.3x10-11θ3c Khi nhiệt độ 20ºC ≤ θc ≤700ºC (1.1)
(Δl/l)c = 14x10-3
Khi nhiệt độ 700ºC ≤ θc ≤1200ºC (1.2)
- Đối với cốt liệu vôi:
(Δl/l)c = -1.2x10-4+6x10-6θc+1.4x10-11 θ3c Khi nhiệt độ 20ºC ≤ θc ≤805ºC (1.3)
(Δl/l)c = 12x10-3
Khi nhiệt độ 805ºC ≤ θc ≤1200ºC (1.4)
trong đó: l là chiều dài, giá trị này được xác định ở nhiệt độ 20°C;
Δl là nhiệt độ gây ra sự kéo dài của thành phần bê tông;
θc là nhiệt độ bê tơng [ºC].
Sau khi tính tốn hệ số giãn nở dài theo nhiệt độ tăng, đường cong thể hiện mối
quan hệ độ giãn nở dài với nhiệt độ được thể hiện như Hình 1.1.

Hình 1.1 Độ giản nở dài của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13]

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


b) Hệ số giãn nở vì nhiệt (Thermal Expansion) của vật liệu bê tông
Hệ số giãn nở nhiệt của bê tông (αc) được định nghĩa là một đại lượng đặc trưng

cho sự thay đổi kích thước của nó khi có sự thay đổi nhiệt độ. Hệ số giãn nở nhiệt của
bê tông phụ thuộc vào cấp phối của bê tông, vào tính chất của cốt liệu và chất kết dính.
Xác định hệ số giãn nở nhiệt của bê tông xác định theo công thức:
(l / l )c ( c )
(1.5)
c =
( c − 20)
trong đó: θc là nhiệt độ của bê tơng [ºC].
Sau khi tính tốn hệ số giãn nở của bê tông theo nhiệt độ, đường cong thể hiện
mối quan hệ giữa hệ số giản nở bê tông với nhiệt độ như biểu đồ Hình 1.2.

Hình 1.2 Độ giản nở của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13]
Dựa vào Hình 1.2, ta có nhận xét như sau: Hệ số giãn nở vì nhiệt của bê tơng
(αc) tăng theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ đạt 700ºC, có hiện tượng chuyển pha từ tăng hệ số
giãn nở sang giảm hệ số giãn nở.
c) Nhiệt dung riêng (Specific Heat) của vật liệu bê tông
Nhiệt dung riêng cp (θc ) của bê tông (với độ ẩm vật liệu 0%), theo tiêu chuẩn
EC2 [15], nhiệt dung riêng của bê tông được xác định như sau:
cp(θc) = 900 [J/kg K]
từ nhiệt độ 20ºC ≤ θc ≤ 100ºC (1.6)
cp(θc) = 900+(θc - 100) [J/kg K]
từ nhiệt độ 100ºC ≤ θc ≤ 200ºC (1.7)
cp(θc) = 1000+(θc - 200)/2 [J/kg K]
từ nhiệt độ 200ºC ≤ θc ≤ 400ºC (1.8)
cp(θc) = 1100 [J/kg K]
từ nhiệt độ 400ºC ≤ θc ≤ 1200ºC (1.9)
trong đó: θc là nhiệt độ bê tông [ºC].
Nếu độ ẩm (Moisture) không được xem xét rõ ràng trong phương pháp tính
tốn, các phương trình trước đó cần được sửa đổi bằng cách thêm giá trị ở mức tối đa
nằm ở Cp.peak giữa nhiệt độ 100ºC và 115ºC với mức giảm tuyến tính giữa nhiệt độ

115ºC và 200ºC. Giá trị này tỷ lệ với giá trị độ ẩm bằng:
Cp.peak = 900 J/kg K cho độ ẩm 0% của trọng lượng bê tông.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Cp.peak =1470 J/kg K cho độ ẩm 1.5% của trọng lượng bê tông Cp.peak=2020
J/kg K cho độ ẩm 3.0% của trọng lượng bê tông
Sau khi sử dụng những công thức (1.7), (1.8), (1.9) mối quan hệ giữa nhiệt
dung riêng của thép với nhiệt độ được thể hiện ở Hình 1.3.

Hình 1.3 Nhiệt dung riêng của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13]
Cần lưu ý rằng, theo tiêu chuẩn EC4 [17], khi độ ẩm 10% giá trị Cp.peak =5600
J/kgK.
d) Tính dẫn nhiệt (Thermal Conductiviy) vật liệu bê tơng
Tính dẫn nhiệt (λc) của bê tông, theo tiêu chuẩn EC2 [15], được xác định bởi
giới hạn dưới và giới hạn trên bởi phương trình sau:
- Giới hạn trên (Upper Limit)
λc =2-0.2451(θc/100)+0.0107 (θc/100)2 [W/mK] từ 20ºC ≤ θc ≤ 1200ºC (1.10)
- Giới hạn dưới (Lower Limit)
λc =1.36-0.136(θc/100)+0.0057(θc/100)2 [W/m K] từ 20ºC ≤ θc ≤ 1200ºC (1.11)
trong đó: θc là nhiệt độ bê tơng [ºC].
Sau khi sử dụng các cơng thức tính tốn (1.10), (1.11) quan hệ đường cong giữa
nhiệt độ và tính dẫn nhiệt của bê tơng được thể hiện như Hình 1.4.

Hình 1.4 Tính dẫn nhiệt của bê tơng khi nhiệt độ tăng cao [13]

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


e) Khối lượng riêng (Density) của bê tông
Khối lượng riêng (ρ) của bê tông sẽ giảm khi nhiệt độ tăng, vì khi nhiệt độ tăng,
lượng nước trong bê tơng sẽ bị suy giảm. Theo tiêu chuẩn EC2 [15] thì khối lượng
riêng của bê tông được xác định theo công thức sau:
ρ = ρ(20ºC)
từ 20ºC ≤ θc ≤ 115ºC (1.12)
ρc = ρ(20ºC) (1- 0.02(θc - 115)/85)
từ 115ºC ≤ θc ≤ 200ºC (1.13)
ρc = ρ(20ºC) (0.98 - 0.03(θc - 200)/200)
từ 200ºC ≤ θc ≤ 400ºC (1.14)
ρc = ρ(20ºC) (0.95 - 0.07(θc - 400)/800)
từ 400ºC ≤ θc ≤ 1200ºC (1.15)
trong đó: θc là nhiệt độ của bê tông [ºC], và ρ(20ºC) = 2300kg/m3.
Sau khi tính tốn theo phương trình trên, đường cong giữa nhiệt độ và khối
lượng riêng của bê tông được thể hiện như Hình 1.5.

Hình 1.5 Khối lượng riêng của bê tông khi nhiệt độ tăng cao [13]
f) Cường độ của bê tông khi chịu tác dụng của nhiệt độ tăng
Khi nhiệt độ tăng cao làm cho cường độ bê tông sẽ suy giảm. Mối quan hệ ứng
suất (Stress) - biến dạng (Strain) của bê tơng có sự biến đổi khác nhau khi thay đổi
nhiệt độ, được xác định trong tiêu chuẩn EC2 [15]. Đường cong thể hiện mối quan hệ
ứng suất – biến dạng của bê tơng có sự thay đổi đáng kể so với biểu đồ của cốt thép
(Hình 1.6).

Hình 1.6 Mối quan hệ ứng suất – biến dạng khi nhiệt độ khác nhau [13]


THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Tất cả các đường cong này đều đạt cường độ chịu nén cao hơn giới hạn đàn hồi
hiệu quả, sau đó giảm dần theo một nhánh đi xuống. Trong trường hợp này, khả năng
chịu kéo của bê tông cũng xem như bằng khơng.
1.1.2. Tính chất cơ lý của thép khi chịu nhiệt độ tăng cao
Tính chất cơ lý của thép khi chịu nhiệt tăng cao được xác định theo tiêu chuẩn
EC3 [16] và tiêu chuẩn EC4 [17]. Cho đến nay có một số nghiên cứu đã đề cập đến
vấn đề này [7], [8], [13], [16], [17].
a) Độ giãn nở dài (Thermal Elongation) của thép vì nhiệt
Độ giãn nở dài của thép (Δl/l)a, theo tiêu chuẩn EC3 [16] được tính tốn theo
công thức sau:
(Δl/l)a = -1.2x10-5 + 0.4x10-8θ2a + 2.416x10-4 từ 20ºC ≤ θa ≤750ºC
(1.16)
-2
(Δl/l)a = 1.1x10
từ 750ºC ≤ θa ≤860ºC
(1.17)
-3
(Δl/l)a = 2x10-5θa - 6.2x10
từ 860ºC ≤ θa ≤1200ºC (1.18)
trong đó: θa là nhiệt độ của thép [ºC].
Sau khi sử dụng các công thức (1.16), (1.17), (1.18), quan hệ đường cong giữa
nhiệt độ và độ giãn nở dài của thép được thể hiện như Hình 1.7.

Hình 1.7 Độ giản nở dài của thép khi nhiệt độ tăng cao [13]
b) Hệ số giãn nở nhiệt (Thermal Expansion) của vật liệu thép

Hệ số giãn nở vì nhiệt (αa) tăng theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ phòng, αt thường là
-6
12x10 /ºC, ở nhiệt độ 200-600ºC, là 14x10-6/ºC. Ở nhiệt độ lên đến 730ºC, vật liệu
thép chịu một sự đổi pha, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc tinh thể, vật liệu trở nên đặc
chắc hơn và sự giãn nở trong quá trình hấp thụ năng lượng tạm thời dừng lại.
Xác định hệ số giãn nở nhiệt của thép (αa) theo công thức:
(l / l ) a ( a )
a =
(1.19)
( a − 20 )
trong đó: θa là nhiệt độ thép [ºC].

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Sau khi tính tốn hệ số giãn nở của thép theo nhiệt độ, đường cong thể hiện mối
quan hệ hệ số giản nở thép với nhiệt độ như biểu đồ (Hình 1.8).

Hình 1.8 Độ giản nở của thép khi nhiệt độ tăng cao [13]
c) Nhiệt dung riêng (Specific Heat) của vật liệu thép
Nhiệt dung riêng của thép ca (θa là nhiệt lượng lưu giữ trong một đơn vị khối
lượng của thép để tăng 1ºC hay 1K. Vật liệu có nhiệt dung riêng càng lớn thì sự thay
đổi nhiệt độ (tăng lên để vật liệu hấp thụ một năng lượng nhiệt cho trước hoặc giảm đi
để tỏa ra một lượng nhiệt cho trước) càng nhỏ. Theo tiêu chuẩn EC3 [16], nhiệt dung
riêng của thép được xác định như sau:
ca = 425+7.73x10-1θa–1.69x10-3θa2 +2.22x10-6 θa3 [J/kgK]
(1.20)
từ 20ºC ≤ θa ≤ 600ºC


ca = 666 +

13002
[J/kgK]
738 − a

từ 600ºC ≤ θa ≤ 735ºC

(1.21)

ca = 545 +

17820
[J/kgK]
a − 731

từ 735ºC ≤ θa ≤ 900ºC

(1.21)

ca = 650 [J/kgK]
từ 900ºC ≤ θa ≤ 1200ºC
(1.22)
trong đó: θa là nhiệt độ bê tông [ºC].
Sau khi sử dụng những công thức (1.20), (1.21), (1.22) để tính tốn, mối quan
hệ giữa nhiệt dung riêng của thép với nhiệt độ được thể hiện như Hình 1.9.

Hình 1.9 Nhiệt dung riêng của thép khi nhiệt độ tăng cao [13]


THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


d) Tính dẫn nhiệt (Thermal Conductiviy) vật liệu thép
Tính dẫn nhiệt (λa) được định nghĩa là lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện
tích tiết diện ngang của vật liệu trong một đơn vị thời gian tương ứng với một đơn vị
nhiệt (tức là 1ºC hoặc 1K thay đổi trên một đơn vị chiều dài). Thơng số này ít quan
trọng hơn đối với thép so với các vật liệu bảo vệ bởi tính dẫn nhiệt của thép rất lớn,
lớn hơn 50 lần so với bê tông và 500 lần so với xi măng khoáng (một loại vật liệu bảo
vệ điển hình). Tính dẫn nhiệt của thép cũng biến thiên theo nhiệt độ, theo tiêu chuẩn
EC3 [16], được xác định bởi phương trình sau:
λa =54-3.33x10-2 θa [W/mK]
từ 20ºC ≤ θa ≤ 800ºC
(1.23)
λa =27.3 [W/mK]
từ 800ºC ≤ θa ≤ 1200ºC (1.24)
trong đó: θa là nhiệt độ bê tông [ºC].
Sau khi sử dụng các phương trình trên, đường cong giữa nhiệt độ và tính dẫn
nhiệt của thép được vẽ thể hiện Hình 1.10.

Hình 1.10 Tính dẫn nhiệt của thép khi nhiệt độ cao [13]
e) Khối lượng riêng (Density) của thép
Khối lượng riêng của thép (ρa). Theo tiêu chuẩn EC4 [17] thì giá trị khối lượng
riêng của thép là 7850 kg/m3.
f) Cường độ của thép khi chịu nhiệt độ tăng
Cường độ, độ cứng của thép sẽ thay đổi khi nhiệt độ tăng cao. Khi nhiệt độ đạt
đến 300ºC cường độ của thép bắt đầu suy giảm và khi nhiệt độ tăng đến 600ºC thì
cường độ kết cấu thép đạt 40% so với cường độ ban đầu ở nhiệt độ thường. Với cường

độ chịu kéo của cốt thép đạt 350 MPa thì quan hệ ứng suất (Stress) - biến dạng (Strain)
của vật thép khi nhiệt độ tăng cao được thể hiện như Hình 1.11.

Hình 1.11 Đường cong ứng suất (Stress) – biến dạng (Strain) khi nhiệt độ tăng
cao với cường độ thép 350MPa [13]

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1.2. Tình hình nghiên cứu
Hiện nay cơng bố khoa học trong nước về kết cấu chịu lửa còn hạn chế, phần
lớn các nghiên cứu đề cập đến sự làm việc kết cấu trong điều kiện xảy ra cháy và đưa
ra những giải pháp để nâng cao khả năng chịu lửa của kết cấu, một số cơng trình
nghiên cứu tiêu biểu như sau:
Đề tài nghiên cứu của TS. Nguyễn Cao Dương, Ths. Hoàng Anh Giang (2010),
“Khảo Sát Đánh Giá Hư Hỏng Các Bộ Phận Kết Cấu Nhà Bê Tông Cốt Thép Chịu Tác
Động Của Lửa”. Đề cập đến ảnh hưởng của nhiệt độ cao trong các đám cháy đến các
tính chất cơ học và vật lý của các vật liệu thành phần của kết cấu bê tông cốt thép.
Đề tài nghiên cứu của Nguyễn Trường Thắng, Nguyễn Tuấn Ninh (2016),
"Biểu đồ tương tác của cột bê tông cốt thép ở nhiệt độ cao theo tiêu chuẩn EC2". Đề
tài nghiên cứu giới thiệu nguyên tắc chung về phân tích khả năng chịu lực của cột ở
nhiệt độ cao theo tiêu chuẩn châu Ân EC2.
Luận văn thạc sĩ của Phan Thành Đồng (2018), “Thiết kế sàn bê tông cốt thép
chịu lửa theo Tiêu chuẩn EN 1992-1-2”. Luận văn trình bày phương án xác định khả
năng chịu lực của sàn bê tông cốt thép khi chịu cháy theo tiêu chuẩn EN 1992-1-2
bằng phương pháp tra bảng và các phương pháp đơn giản.
Nghiên cứu trên Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng (KHCNXD) của
Nguyễn Tuấn Trung (2019), nghiên cứu “Đánh giá khả năng chịu lửa của sàn bê tông

cốt thép bằng các phương pháp đơn giản theo tiêu chuẩn EN 1992-1-2”. Đề tài trình
bày các nguyên tắc thiết kế chung và các phương pháp tính tốn đơn giản cho cấu kiện
sàn bê tơng cốt thép, được quy định trong tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2 về thiết kế
kết cấu bê tông cốt thép trong điều kiện cháy.
Nhìn chung các nghiên cứu hiện nay tại Việt Nam đã đề cập đến thiết kế kết cấu
cho cơng trình chịu lửa, nhưng vẫn cịn hạn chế. Các nghiên cứu này vẫn chưa đề cập
đầy đủ đến các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép chịu tải trọng và nhiệt độ
của các quốc gia khác. Hầu hết các nghiên cứu này vẫn tập trung vào tiêu chuẩn EC2
(EN 1992 1:2) để nghiên cứu, cần có thêm nghiên cứu của một số tiêu chuẩn quốc gia
về thiết kế kết cấu bê tông cốt thép chịu tải trọng và nhiệt độ tăng cao.
1.3. Kết luận chương 1
Trong chương này đã thực hiện được tổng quan các vấn đề sau:
- Tổng quan về kết cấu bê tông cốt thép.
- Trình bày tính chất cơ lý của vật liệu bê tông và thép thay đổi theo nhiệt độ.
- Giới thiệu về tình hình nghiên cứu trong nước.
Qua tổng quan nhận thấy tình hình nghiên cứu hiện nay tại Việt Nam về kết cấu
bê tông cốt thép trong điều kiện cháy vẫn cịn hạn chế, phương pháp phân tích và thiết
kế kết cấu bê tơng cốt thép khi cháy ít được đề cập, các tính chất cơ lý của vật liệu bê
tơng và thép được tính tốn dựa vào các tiêu châu Âu. Khi cháy xảy ra, kết cấu sẽ bị
ảnh hưởng bởi nhiệt độ tăng cao, vật liệu bê tông và thép sẽ bị giãn nở cùng với ngoại
lực do tải trọng tác dụng làm cho kết cấu sẽ phân phối lại nội lực, và ứng xử kết cấu

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


trở nên phức tạp, việc tính tốn thiết kế trở nên phức tạp. Do đó, việc nghiên cứu đánh
giá khả năng chịu lửa của các cấu kiện bê tông cốt thép cơ bản theo các tiêu chuẩn của
các quốc gia là cần thiết để khảo sát chi tiết hơn về tiêu chuẩn tính tốn kết cấu bê tơng

cốt thép khi chịu tác dụng của tải trọng và nhiệt độ.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


CHƯƠNG 2. KHẢ NĂNG CHỊU LỬA CỦA CÁC CẤU KIỆN BÊ TÔNG
CỐT THÉP THEO MỘT SỐ TIÊU CHUẨN
Chương này khảo sát và tổng hợp các phương pháp tính tốn khả năng chịu lửa
của các cấu kiện bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn Eurocode EN 1992-1-2, ASCESEI-SFPE 29-05, NZS-3101, National Building Code of Canada 2010.
2.1. Phương pháp tra bảng
2.1.1 Sàn
2.1.1.1 Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2)
Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2) [15], phương pháp tra bản được trình bày
chi tiết trong mục 5.7, cung cấp các số liệu được công nhận cho trường hợp chịu tác
động của đường gia nhiệt tiêu chuẩn với khả năng chịu lửa tiêu chuẩn tối đa cấp REI
240 bằng cách xác định các giá trị đề cập trong bảng tra như sau.
Xác định giá trị nhỏ nhất của chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính từ mặt đáy đến
trục cốt thép của các bản sàn để đảm bảo khả năng chịu lửa tiêu chuẩn R 30 đến R 240
được cho trong Bảng 2.1 đến Bảng 2.4 theo các trường hợp tính toán của loại sàn.
Trong trường hợp bản hai phương lưu ý là chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính
đến trục cốt thép được tính cho cốt thép lớp dưới.
Bảng 2.1 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục
cốt thép áp dụng cho các bản loại dầm và bản hai phương bằng bê tông cốt thép và bê
tông ứng lực trước
Khả năng chịu
lửa (phút)

1

REI 30
REI 60
REI 90
REI 120
REI 180
REI 240

Chiều dày bản
hs (mm)
2
60
80
100
120
150
175

Các kích thước nhỏ nhất (mm)
Chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt
thép, a
Bản hai phương
Bản loại dầm
ly/lx ≤ 1,5
1,5 < ly/lx < 2
3
4
5
10*
10*
10*

20
10*
15*
30
15*
20
40
20
25
55
30
40
65
40
50

Bảng 2.2 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính đến trục
cốt thép áp dụng cho bản đặc, phẳng, bằng bê tông cốt thép và bê tông ứng lực trước
Khả năng chịu lửa (phút)
1
REI 30
REI 60
REI 90
REI 120
REI 180

Kích thước nhỏ nhất (mm)
Chiều dày lớp bê tơng bảo
Chiều dày bản, hs
vệ tính đến trục cốt thép, a

2
3
150
10*
180
15*
200
25
200
35
200
45

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


REI 240

200

50

Bảng 2.3 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục
cốt thép áp dụng cho bản có sườn bằng bê tơng cốt thép hoặc bê tông ứng lực trước
làm việc hai phương với gối tựa đơn giản
Khả năng
chịu lửa
(phút)

1
REI 30
REI 60
REI 90
REI 120
REI 180
REI 240

Các kích thước nhỏ nhất (mm)
Các tổ hợp có thể của bề rộng gân,
Chiều dày bản, hs, và chiều dày
bmin, và chiều dày lớp bê tông bảo vệ lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục
tính đến trục cốt thép, a
cốt thép trong phần bản, a
2
3
4
5
bmin = 80
hs = 80
a = 15*
a = 10*
bmin = 100
120
≥200
hs = 80
a = 35
25
15*
a = 10*

bmin = 120
160
≥250
hs = 100
a = 45
40
30
a = 15*
bmin = 160
190
≥300
hs = 120
a = 60
55
40
a = 20
bmin = 220
260
≥410
hs = 150
a = 75
70
60
a = 30
bmin = 280
350
≥500
hs = 175
a = 90
75

70
a = 40

asd = a + 10.

Bảng 2.4 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục
cốt thép áp dụng cho bản có sườn bằng bê tơng cốt thép hoặc bê tơng ứng lực trước
làm việc hai phương với ít nhất 1 cạnh bị cản giữ
Khả năng
chịu lửa
(phút)
1
REI 30
REI 60
REI 90
REI 120
REI 180
REI 240

Các kích thước nhỏ nhất (mm)
Các tổ hợp có thể của bề rộng gân,
Chiều dày bản, hs, và chiều dày
bmin, và chiều dày lớp bê tông bảo vệ lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục
tính đến trục cốt thép, a
cốt thép trong phần bản, a
2
3
4
5
bmin = 80

hs = 80
a = 10*
a = 10*
bmin = 100
120
≥200
hs = 80
a = 25
15*
10*
a = 10*
bmin = 120
160
≥250
hs = 100
a = 35
25
15*
a = 15*
bmin = 160
190
≥300
hs = 120
a = 45
40
30
a = 20
bmin = 220
600
hs = 150

a = 75
50
a = 30
bmin = 280
700
hs = 175
a = 90
60
a = 40

asd = a + 10.

Với : a - chiều dày lớp bê tông bảo vệ tính đến trục cốt thép
asd - khoảng cách giữa trục của cốt thép với bề mặt nằm ngang của gân
chịu tác động của lửa
lx và ly là nhịp theo hai phương vng góc nhau của bản hai phương,
trong đó 1y là nhịp dài hơn.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


* Thường thì sẽ áp dụng chiều dày lớp bê tông bảo vệ theo quy định
trong EN 1992-1-1.
Từ chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính đến trọng tâm cốt thép, tra các Bảng trên
ứng với mỗi loại sàn, ta xác định được Khả năng chịu lửa tiêu chuẩn của bản sàn.
2.1.1.2 Theo tiêu chuẩn ASCE-SEI-SFPE 29-05
Theo tiêu chuẩn ASCE-SEI-SFPE 29-05 [19], phương pháp tra bảng được trình
bày trong mục 2.4 và 2.5, phương pháp này trình bày giải pháp thiết kế được công
nhận cho trường hợp chịu tác động nhiệt với khả năng chịu lửa tiêu chuẩn tối đa từ 1

giờ đến 4 giờ bằng cách xác định các giá trị đề cập trong bảng tra như sau.
Xác định chiều dày tương đương tối thiểu của các loại tấm sàn và mái bê tông
theo chiều dày nêu trong Bảng 2.5.
Bảng 2.5 Khả năng kháng lửa của sàn bê tông cốt thép
Độ dày tương đương tối thiểu để đánh giá khả năng chống cháy (giờ)
Loại cốt liệu bê tông
1 giờ
1,5 giờ
2 giờ
3 giờ
Silic (mm)
89
109
127
157
Đá vôi (mm)
81
102
117
145
Cát nhẹ (mm)
69
84
97
117
Cốt liệu nhẹ (mm)
64
79
91
112


4 giờ
178
168
137
130

Xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ của tấm sàn theo Bảng 2.6 sẽ áp dụng
cho các sàn một lần hoặc hai lần đổ tại chỗ hoặc đúc sẵn hoặc tấm có lõi rỗng với bề
mặt dưới bằng phẳng.
Bảng 2.6 Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho sàn bê tông cốt thép
Cốt liệu
Silit
Đá vôi
Đá nhẹ
Cốt liệu

Chiều dày lớp bê tông bảo vệ (mm)
Sàn giới hạn
Sàn tự do
4 giờ hoặc ít hơn
1 giờ
1.5 giờ
2 giờ
19
19
19
25
19
19

19
19
19
19
19
19
19
19
19
19

3 giờ
32
32
32
32

4 giờ
41
32
32
32

2.1.1.3 Theo tiêu chuẩn NZS-3101
Với tiêu chuẩn NZS-3101 [20], phương pháp này trình bày giải pháp thiết kế
được cơng nhận cho trường hợp chịu tác động nhiệt với khả năng chịu lửa tiêu chuẩn
tối đa đến REI 240 bằng cách xác đinh các giá trị được quy đinh qua các bảng sau.
Xác định giá trị nhỏ nhất của chiều dày lớp bê tơng bảo vệ tính từ mặt đáy đến
trục cốt thép lớp dưới của các bản sàn và kích thước hình học của bản sàn để đảm bảo
khả năng chịu lửa tiêu chuẩn R 30 đến R 240 được cho trong Bảng 2.7 đến Bảng 2.9

theo các trường hợp tính toán của loại sàn.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Bảng 2.7 Khả năng chịu lửa của sàn đặc và sàn hộp
Khả năng
chịu lửa
(phút)

30
60
90
120
180
240

Khoảng cách trục, a, đến cốt thép lớp dưới(mm)
Sàn liên tục
Sàn đơn giản
(bản loại dầm và
bản kê bốn cạnh)
Bản kê bốn cạnh
Bản loại dầm
Ly/Lx ≤ 1,5
1,5 ≤ Ly/Lx ≤ 2
10
10

10
10
20
10
15
10
30
15
20
15
40
20
25
20
55
30
40
30
65
40
50
40

Bảng 2.8 Khả năng chịu lửa của sàn phẳng
Khả năng chịu lửa
(phút)
30
60
90
120

180
240

Kích thước tối thiểu (mm)
Chiều dày sàn
Khoảng cách trục
150
10
180
15
200
25
200
35
200
45
200
50

Bảng 2.9 Khả năng chịu lửa của sàn sườn
Khả năng
chịu lửa
(phút)
30
60

90

120


180

240

Sàn sườn chịu lực đơn giản một
phương và hai phương
Chiều rộng sườn
Khoảng cách
nhỏ nhất (mm)
trục (mm)
80
15
100
35
120
25
≥200
15
120
45
160
40
≥250
30
160
60
190
55
≥300
40

220
75
260
70
≥410
60
280
90
350
75
500
70

Sàn sườn liên tục một phương và
hai phương
Chiều rộng sườn
Khoảng cách
nhỏ nhất (mm)
trục (mm)
80
10
100
25
120
15
≥200
10
120
35
160

25
≥250
15
160
45
190
40
≥300
30
310
60
600
50
450
700

70
60

2.1.1.4 Theo tiêu chuẩn 2010 National Building Code of Canada
Theo tiêu chuẩn 2010 National Building Code of Canada [21], phương pháp tra
bảng đề cập trong phụ lục D-2.2, phương pháp này trình bày giải pháp thiết kế được
cơng nhận cho trường hợp chịu tác động nhiệt với khả năng chịu lửa tiêu chuẩn tối đa
từ 30 phút đến 4 giờ qua các bước xác đình đề cập trong bảng sau.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Xác định loại bê tông chiều dày tương đương tối thiểu của các loại tấm sàn theo

chiều dày nêu trong Bảng 2.10.
Bảng 2.10 Độ dày tối thiểu của sàn bê tông (mm)
Loại bê
tông
Loại S
Loại N
Loại L40S
hoặc L

30 phút
60
59

45 phút
77
74

49

62

Khả năng chịu lửa
1 giờ
1,5 giờ
2 giờ
90
112
130
87
108

125
72

89

103

3 giờ
158
150

4 giờ
180
171

124

140

Xác định chiều dày lớp bê tông bảo vệ của tấm sàn theo Bảng 2.11 để duy trì
tính tồn vẹn của kết cấu và ngăn ngừa sự phá hoại trong cùng thời gian.
Bảng 2.11 Lớp bảo vệ bê tông tối thiểu trên cốt thép trong sàn bê tông (mm)
Loại bê
tông
Sàn BTCT
Sàn BTCT
dự ứng lục

30 phút
20


45 phút
20

1 giờ
20

20

25

25

Khả năng chịu lửa
1,5 giờ
2 giờ
20
25
32

39

3 giờ
32

4 giờ
39

50


64

2.1.2 Dầm
2.1.2.1 Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2)
Theo tiêu chuẩn EC2 (EN 1992 1:2) [15], phương pháp tra bảng được trình bày
chi tiết trong mục 5.6, phương pháp này trình bày giải pháp thiết kế được công nhận
cho trường hợp chịu tác động của đường gia nhiệt tiêu chuẩn với khả năng chịu lửa
tiêu chuẩn tối đa cấp REI 240 bằng cách xác định các giá trị đề cập trong bảng tra sau.
Xác định kích thước hình học và của lớp bê tơng bảo vệ tính đến trục cốt thép
và tra Khả năng chịu lửa thích hợp của dầm bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông ứng
lực trước bằng cách sử dụng các số liệu trong các bảng từ Bảng 2.12 đến Bảng 2.14.
Bảng 2.12 Các kích thước nhỏ nhất và chiều dày bê tơng bảo vệ tính đến trục
cốt thép áp dụng cho các dầm đơn giản bằng bê tông cốt thép và ứng lực trước
Khả
năng chịu
lửa (phút)
1
R 30
R 60
R 90
R 120
R 180
R 240

Các kích thước nhỏ nhất (mm)
Các tổ hợp có thể của a và bmin với a là
Chiều dày bản bụng bw
chiều dày trung bình của lớp bê tơng bảo vệ
tính đến trục cốt thép và bmin là bề rộng của
Cấp WA Cấp WB Cấp WC

dầm
2
3
4
5
6
7
8
bmin=80
120
160
200
80
80
80
a=25
20
15*
15*
bmin=120
160
200
300
100
80
100
a=40
35
30
25

bmin=150
200
300
400
110
100
100
a=55
45
40
35
bmin=200
240
300
500
130
120
120
a=65
60
55
50
bmin=240
240
400
600
150
150
140
a=80

80
65
60
bmin=280
360
500
700
170
170
160

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ