Cách thiết lập độ dày cần thiết của lớp sơn chống cháy phồng nở cho kết cấu thép

Bài viết này trình bày lý do tại sao cần phải đặc biệt lưu ý đến kích thước thép và cách thiết lập độ dày cần thiết của lớp sơn chống cháy phồng nở cho kết cấu thép.

Không phải tất cả kết cấu thép đều được tạo ra như nhau. Khả năng chống cháy có thể đổi khác dựa trên kích thước của một cấu kiện thép. Bài viết này trình bày lý do tại sao cần phải đặc biệt lưu ý đến kích thước thép và cách thiết lập độ dày cần thiết của lớp sơn chống cháy phồng nở cho kết cấu thép.

Kết cấu thép được bọc bảo vệ chống cháy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hầu hết dự án, công trình xây dựng. Việc bảo vệ các yếu tố cấu trúc không chỉ cần thiết để mọi người thoát khỏi tòa nhà đang cháy nhanh chóng, an toàn mà còn cho phép lực lượng cứu hỏa và cứu trợ tác nghiệp hiệu quả bên trong cũng như xung quanh tòa nhà.

Khi kết cấu thép tiếp xúc với nhiệt độ cao, nó sẽ nhanh chóng mất đi những ưu điểm và đặc tính mạnh mẽ vốn có. Điều này làm tổn hại nghiêm trọng đến tính toàn vẹn cấu trúc của công trình trong vụ hỏa hoạn. Sự sụp đổ của các cấu kiện thép trong những trường hợp này có thể khiến mọi người khó thoát ra ngoài hơn khi gặp phải tình huống khẩn cấp và làm gia tăng cường độ thiệt hại của tòa nhà.

Tuy nhiên, không phải tất cả kết cấu thép đều được tạo ra như nhau. Khả năng chống cháy có thể đổi khác dựa trên kích thước của một cấu kiện thép. Bài viết này trình bày lý do tại sao cần phải đặc biệt lưu ý đến kích thước thép và cách thiết lập độ dày cần thiết của lớp sơn chống cháy phồng nở cho kết cấu thép.

Yếu tố mặt bằng thép là gì?

Trong một vụ cháy tòa nhà, các bộ phận thép khác nhau có thể nóng lên ở các tốc độ khác nhau. Số đo khối lượng (trọng lượng của kết cấu thép so với lượng thép tiếp xúc ngọn lửa) cho biết thép nóng lên nhanh như thế nào. Thép có khối lượng nhỏ hơn sẽ nóng lên nhanh hơn thép có khối lượng lớn hơn. Đây là điều quan trọng cần xem xét khi thi công bọc bảo vệ chống cháy cho kết cấu thép và cố gắng thiết lập lượng sơn chống cháy phồng nở cần thiết áp dụng cho một phần thép cụ thể.

Một số tính toán được sử dụng khi xem xét khối lượng của thép: Tỷ lệ Hp/A, W/D và A/P là phổ biến nhất. Tại Mỹ, tỷ lệ W/D được sử dụng cho dầm chữ H (wide flange) và các hình dạng thép khác, trong khi tỷ lệ A/P được sử dụng cho kết cấu thép tiết diện rỗng (Hollow Steel Sections – HSS).

Hp/A được gọi là “Hệ số tiết diện” có thể áp dụng như một phép tính cho tất cả các cấu hình thép và được xác định bằng cách chia chu vi của một tiết diện cho diện tích mặt cắt ngang của nó. Những tính toán này có sẵn cho tất cả các cấu hình thép tiêu chuẩn, thường là từ nhà sản xuất hoặc thông qua tài nguyên kỹ thuật.

Theo nguyên tắc chung, các bộ phận bằng thép dày hơn sẽ nóng lên với tốc độ chậm hơn so với các bộ phận bằng thép mỏng hơn, và do đó sẽ yêu cầu độ dày màng sơn khô thấp hơn. Như vậy, các cấu kiện thép mỏng hơn thường sẽ yêu cầu khả năng chống cháy cao hơn so với cấu kiện dày hơn. Điều này được thể hiện như dưới đây, trong đó: các miếng thép có cùng trọng lượng trên mỗi foot tuyến tính nhưng kích thước mặt cắt ngang khác nhau được thể hiện là có tỷ lệ W/D khác nhau.

Một yếu tố quan trọng khác cần xem xét là hướng và độ tiếp xúc của thép. Cùng một mảnh thép sẽ có tỷ lệ W/D hoặc Hp/A khác nhau khi được sử dụng làm cột 4 cạnh so với dầm 3 cạnh. Điều này là do chu vi được nung nóng (hoặc diện tích thép tiếp xúc với lửa) thay đổi tùy theo hướng.

Nói chung, khi chu vi nung nóng giảm, khả năng chịu lửa của thép tăng lên, vì thép tiếp xúc với lửa ít hơn. Mối quan hệ này được thể hiện như dưới đây, trong đó cùng một cấu kiện thép W10x100 được thể hiện có hai hệ số tiết diện khác nhau đối với cột 4 cạnh và dầm 3 cạnh.

Việc hiểu rõ những tính toán này có thể giúp ích cho bạn để xác định độ dày cần thiết của lớp sơn chống cháy phồng nở cho kết cấu thép. Khi tỷ lệ W/D và tỷ lệ A/P tăng, lượng lớp phủ phồng nở cần thiết sẽ giảm. Hp/A có quan hệ tỷ lệ nghịch: khi Hp/A tăng, độ dày lớp phủ yêu cầu cũng tăng.

Sơn phồng nở là gì?

Sơn phồng nở là một dạng sơn chống cháy với công thức đặc biệt. Màng sơn sẽ phồng nở ra khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong đám cháy. Sơn phồng có thể được sử dụng để bảo vệ nhiều loại chất nền xây dựng phổ biến bao gồm thép, thạch cao và gỗ, giúp nhà thầu thi công đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cháy nổ trong dự án xây dựng.

Khi tiếp xúc với lửa, vật thể được phủ một lớp sơn phồng có thể được bảo vệ trong một khoảng thời gian dài. Khi lớp phủ nóng lên dưới ngọn lửa, nó nở ra để cung cấp màng cách điện cho đơn vị cấu trúc bên dưới, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của chất nền trong thời gian dài và bảo vệ tòa nhà. Theo đó, con người có thêm thời gian để dập lửa và để thoát ra ngoài.

Độ dày sơn phồng nở trên thép

Làm thế nào để bạn thiết lập độ dày cần thiết của sơn phồng trên thép? Có một số yếu tố cần xem xét khi thiết lập độ dày cần thiết của lớp sơn phồng. Các dự án khác nhau có thể có các yêu cầu khác nhau và điều quan trọng là phải liên lạc với các quan chức tòa nhà khi tiến hành.

Để thiết lập độ dày yêu cầu của sơn phồng trên thép, cần có các thông tin sau (ví dụ):

Tiêu chuẩn phê duyệt: ASTM E-119 (quy mô đầy đủ)

Thời gian chống cháy: 60 phút

Phần kết cấu: dầm chữ H

Mức độ tiếp xúc: cột 4 cạnh/dầm 3 cạnh

Thành viên thép: ex. W10 x 49

Hệ số tiết diện thép: (W/D hoặc Hp/A)

Sử dụng các thông tin chi tiết này, nhà cung cấp có thể xác định độ dày màng sơn khô (DFT) cần thiết để thử nghiệm chống cháy cho các cấu kiện và kết cấu thép.

Thông số kỹ thuật phun sơn chống cháy đạt đúng độ dày tiêu chuẩn kiểm định theo TCVN: