Tính toán R8 cho cấu kiện thép không cần bảo vệ chống cháy (Xà gồ thép C, Z) – Lê Ngọc Tùng

R (ví dụ R8, R15, R30…) là giới hạn chịu lửa về khả năng chịu lực của cấu kiện, tính bằng phút. Cấu kiện thép có giới hạn chịu lửa thấp nên trong nhiều trường hợp cần bọc bảo vệ chống cháy để đạt yêu cầu theo QCVN 06:2022/BXD.

Tiêu chuẩn áp dụng: 

– QCVN 06:2022/BXD AN TOÀN CHÁY CHO NHÀ VÀ CÔNG TRÌNH

– EUROCODE 3 – PART 1-2: STRUCTURAL FIRE DESIGN

Tài liệu phục vụ tham khảo và đào tạo về “kiểm tra chống cháy kết cấu thép” do tác giả Lê Ngọc Tùng biên soạn.  Để nhận được sự hướng dẫn chi tiết vui lòng liên hệ với tác giả theo số đt/zalo: 0989.198.358

<<< Tải file excel do tác giả cung cấp tại đây –  Download >>>

DỰ ÁN:

ĐỊA ĐIỂM:

CHỦ ĐẦU TƯ:

TƯ VẤN THIẾT KẾ:

1. Thông số đầu vào

– Loại cấu kiện:          Xà gồ

– Giới hạn chịu lửa:    R 8

– Vật liệu:                    G350

+ Cường độ giới hạn chảy:  fy = 350 Mpa

+ Cường độ tính toán:          f = 320 Mpa

+ Cường độ kéo đứt tiêu chuẩn: fu = 420 Mpa

+ Mô đun đàn hồi:                 E = 210000 Mpa

+ Mô đun chống cắt:             G =81000 Mpa

+ Hệ số Poison:                    v = 0.3

– Chiều dài tính toán của xà gồ:

+ Chiều dài theo trục X:        Lx = 5.2 m

+ Chiều dài tính toán theo trục X:  Lxt = 5.2 m

+ Chiều dài theo trục Y:        Ly = 2.6 m

+ Chiều dài tính toán theo trục Y: Lyt = 2.6 m

– Số điểm giằng xà gồ: n = 1

– Góc dốc mái: I = 10%    α = 6 dộ = 0.10472 rad

sin α = 0.100  cos α = 0.995

– Tiết diện:  C 120*50*20*3 mm

+ Chiều dài cánh trên:   B1 = 50 mm

+ Chiều dài cánh dưới:  B2 = 50 mm

+ Chiều cao tiết diện:     H = 120 mm

+ Chiều dày:                   t = 3 mm

+ Chiều dài móc:            a = 20 mm

+ Bán kính:                     R = 0 mm

+ Diện tích mặt cắt:        V = 7.44 cm2

+ Chu vi mặt cắt:            Am = 502 mm

+ Mô men kháng uốn trục X:  Wel,X = 27.33 cm3

+ Mô men kháng uốn trục Y:  Wel,Y = 8.14 cm3

+ Mô men quán tính trục X:  Jx = 163.97 cm4

+ Mô men quán tính trục Y:  Jy = 26.53 cm4

+ Bán kính quán tính trục X:  Rx = 46.95 mm

+ Bán kính quán tính trục Y:   Ry = 18.88 mm

– Phân loại tiết diện: 

2. Tính toán xà gồ tình huống cháy

– Thông số tải trọng

+ Trọng lượng bản thân xà gồ:  G = 0.058404 kN/m

+ Tải trọng treo trên xà gồ:        g1 = 0.15 kN/m2

+ Hoải tải mái: Gm = 0.39 kN/m2

+ Tải trọng gió: W = 3.12 kN/m2

3. Xác định nhiệt độ tới hạn:

– Nhiệt độ tới hạn:  θcr  = 818 độ

– Thời gian tăng từ nhiệt độ thường (20 độ C) đến nhiệt độ tới hạn: Dt = 13.5 min >= 8 min

3.Xác định nhiệt độ tới hạn và đánh giá khả năng chịu lửa R8

=>   Không cần biện pháp chống cháy

Khi nào được dùng hệ số tiết diện Am/V thay vì tính R8 chi tiết?

Ngoài cách tính đầy đủ nhiệt độ tới hạn ở trên, QCVN 06:2022/BXD còn cho phép một cách kiểm tra nhanh hơn cho cấu kiện thép không bọc bảo vệ, áp dụng khi giới hạn chịu lửa yêu cầu của cấu kiện là R15:

“Khi giới hạn chịu lửa tối thiểu của các cấu kiện được yêu cầu là R 15 (RE 15, REI 15) thì cho phép sử dụng các kết cấu thép không bọc bảo vệ nếu giới hạn chịu lửa của chúng theo kết quả thử nghiệm hoặc theo tính toán từ R 8 trở lên, hoặc hệ số tiết diện Am/V nhỏ hơn hoặc bằng 250 m⁻¹.” (QCVN 06:2022/BXD, Bảng 4, chú thích)

Trong đó Am là chu vi tiết diện tiếp xúc với lửa (m), V là diện tích mặt cắt ngang cấu kiện (m²) — xác định theo ISO 834-10 hoặc tiêu chuẩn tương đương. Cấu kiện càng “đặc” (Am/V càng nhỏ) thì càng chậm nóng lên khi cháy. Nếu Am/V ≤ 250 m⁻¹, được coi là đạt yêu cầu không cần tính R8 chi tiết như các bước ở trên — nhưng chỉ áp dụng cho trường hợp yêu cầu R15, không áp dụng cho cấu kiện cần R30 trở lên.

Khi nào giàn/xà gồ mái yêu cầu R15 (bậc chịu lửa II)?

Theo Bảng 4 QCVN 06:2022/BXD, với nhà công trình bậc chịu lửa II, cột “Giàn, dầm, xà gồ” (thuộc kết cấu mái không có tầng áp mái) yêu cầu giới hạn chịu lửa R15.

⚠️ Lưu ý quan trọng: quy chuẩn có một trường hợp miễn hoàn toàn giới hạn chịu lửa cho xà gồ/tấm lợp mái (không cần tính R hay Am/V) khi đồng thời: mặt dưới xà gồ cách sàn phía dưới ≥ 6,1 m, và vật liệu xà gồ/tấm lợp không cháy hoặc cháy yếu (Ch1). Nhưng miễn trừ này KHÔNG áp dụng cho nhà, khoang cháy, gian phòng thuộc nhóm nguy hiểm cháy theo công năng F3.1, F3.2, nhà sản xuất/kho nhóm F5, và các nhà/gian phòng thuộc hạng nguy hiểm cháy nổ A, B, C — với các nhóm này, giàn/xà gồ thép mái vẫn phải kiểm tra R (hoặc Am/V) như bình thường.

Áp dụng cho ca cụ thể: nhà 3 tầng khung BTCT, mái dàn thép, bậc chịu lửa II, hạng C, nhóm F3.2

Với công trình bậc chịu lửa II, hạng nguy hiểm cháy nổ C, nhóm công năng F3.2 (ví dụ nhà hàng, cửa hàng ăn uống — theo phân loại QCVN 06:2022/BXD): dàn thép/xà gồ mái tôn thuộc diện KHÔNG được miễn giới hạn chịu lửa (vì là nhóm F3.2, hạng C), phải đạt R15 theo Bảng 4. Chủ đầu tư/đơn vị thiết kế có hai lựa chọn: (1) tính hoặc thử nghiệm chứng minh cấu kiện đạt R8 trở lên như quy trình ở mục 1–3 phía trên, hoặc (2) kiểm tra nhanh hệ số tiết diện Am/V ≤ 250 m⁻¹ — nếu đạt thì được dùng thép không bọc bảo vệ, không cần bọc sơn chống cháy. Nếu không đạt cả hai điều kiện, cấu kiện phải bọc bảo vệ chống cháy (sơn/bọc) để đạt R15.

Vì kết quả phụ thuộc trực tiếp vào tiết diện thép thực tế của công trình, nên tính đúng theo hồ sơ thiết kế kết cấu — không suy diễn theo công trình khác. Cần hỗ trợ tính toán/thẩm định, liên hệ PCCC.vn hoặc tham khảo thêm giải pháp sơn chống cháy kết cấu thép.

Tham khảo thêm các bài viết cùng tác giả:

• Tìm hiểu về tải trọng cháy
• Bảng tính áp suất nổ dư cho khí cháy, hơi và các chất lỏng dễ cháy
• TCVN X1993-1-2:202x thiết kế kết cấu thép chịu lửa – phần 1-2: quy định chung (Tài liệu tham khảo do tác giả cung cấp)

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

R8, R15, R30 nghĩa là gì?

R là giới hạn chịu lửa về khả năng chịu lực; con số là số phút cấu kiện còn chịu được tải trọng trong điều kiện cháy (R8 = 8 phút).

Vì sao kết cấu thép cần bọc bảo vệ chống cháy?

Thép mất khả năng chịu lực nhanh khi nhiệt độ tăng, nên nhiều cấu kiện thép cần sơn/bọc chống cháy để đạt giới hạn chịu lửa yêu cầu.

Khi nào xà gồ thép không cần bọc bảo vệ chống cháy?

Khi tính toán/thử nghiệm cho thấy cấu kiện đạt giới hạn chịu lửa yêu cầu (ví dụ R8) mà không cần lớp bảo vệ; hoặc khi yêu cầu là R15 và hệ số tiết diện Am/V ≤ 250 m⁻¹ (theo QCVN 06:2022/BXD) — tùy tải trọng và tiết diện thực tế.

Tiêu chuẩn nào quy định giới hạn chịu lửa của kết cấu?

QCVN 06:2022/BXD về an toàn cháy cho nhà và công trình quy định bậc chịu lửa và giới hạn chịu lửa của cấu kiện.

Tư vấn giải pháp bảo vệ chống cháy kết cấu ở đâu?

PCCC.vn tư vấn giải pháp sơn, bọc bảo vệ chống cháy cho kết cấu thép. Hotline 0876 666 114.

Nếu kết quả kiểm tra cho thấy cấu kiện cần được bảo vệ chống cháy, bước tiếp theo là chọn giải pháp và tra chiều dày theo hệ số tiết diện — xem sơn chống cháy kết cấu thép: tra R theo Bảng 4 QCVN 06:2022/BXD, định mức và giá 2026.