Trước hết, chúng ta sẽ làm rõ phiên bản mới để bạn tự tin áp dụng. Sau đó, chúng ta sẽ thực hành phương án thứ hai trên một dầm đúc sẵn thực tế, qua đó cho thấy quy trình có thể được tự động hóa dễ dàng như thế nào. (Số điều khoản dẫn chiếu EN 1992-1-2:2023, trừ khi ghi chú 2004.)
Những thay đổi trong tiêu chuẩn - Khả năng chịu lửa
1. Các bảng tra vẫn được giữ lại – nhưng các quy định đi kèm chặt chẽ hơn.
Dữ liệu dạng bảng vẫn là cách tiếp cận nhanh và thiên về an toàn, trong khi các phương pháp tính toán dành cho những cấu kiện mà bảng tra không bao quát được. Phiên bản 2023 giữ nguyên cách tiếp cận này nhưng làm rõ các giới hạn: kết quả từ bảng tra nhìn chung được coi là thiên về an toàn so với thí nghiệm và so với các phương pháp đơn giản hóa hoặc nâng cao, và không được phép ngoại suy vượt ngoài phạm vi đã nêu (Điều 6.1(2)).
Mục tiêu còn là làm cho ba phương pháp phối hợp với nhau nhất quán hơn. Phần lời nói đầu xác nhận rằng các quy định về bảng tra đã được cập nhật để đồng bộ giữa phương pháp dạng bảng, phương pháp đơn giản hóa và phương pháp nâng cao.
Các bảng tra được hiệu chuẩn theo những giả thiết nào?
Các kích thước tối thiểu trong bảng dựa trên những giả thiết cố định. Các giá trị tham chiếu chính về cơ bản không thay đổi:
- ηfi = 0,7 — mức tải trọng tham chiếu (2004, Điều 5.2(3); 2023, Điều 6.2(1)).
- 500 °C — nhiệt độ tới hạn của cốt thép đối với cấu kiện chịu uốn tựa đơn giản, tương ứng khoảng 0,60 fyk khi ηfi = 0,7 và γS = 1,15 (2004, 5.2(4); 2023, Điều 6.2(3), Chú thích 1).
Tuy nhiên, có hai thay đổi đáng chú ý:
- Độ dẫn nhiệt: phiên bản 2004 cho phép sử dụng dữ liệu trong toàn bộ phạm vi độ dẫn nhiệt cho phép. Phiên bản 2023 cung cấp một hàm độ dẫn nhiệt duy nhất.
- ηfi: trong phiên bản 2004, Phụ lục Quốc gia có thể điều chỉnh giá trị này (2004, 5.2(3), Chú thích). Trong phiên bản 2023, ηfi = 0,7 được cố định tại Điều 6.2(1).
Cùng điều khoản này cũng yêu cầu hiệu chỉnh dữ liệu dạng bảng khi các giả thiết cơ bản không áp dụng, và loại trừ việc sử dụng chúng khi các hệ số vật liệu đã được điều chỉnh theo Phụ lục A của EN 1992-1-1.
2. Độ ẩm không còn chỉ là một tỷ lệ phần trăm – nay nó là một phần của quy trình ra quyết định.
Nguyên tắc cơ bản vẫn giữ nguyên trong cả hai phiên bản: phải tránh bong tróc nghiêm trọng, hoặc phải xét đến ảnh hưởng của nó lên khả năng làm việc.
Nhưng cách xử lý độ ẩm đã thay đổi:
- 2004: hiện tượng bong tróc nổ được gắn với ngưỡng độ ẩm biểu thị bằng phần trăm theo khối lượng, với giá trị khuyến nghị do Phụ lục Quốc gia quy định.
- 2023: tỷ lệ phần trăm cố định đã bị loại bỏ. Độ ẩm nay được xem xét cùng với các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến bong tróc, bao gồm điều kiện môi trường, tải trọng, ràng buộc, hình học, cốt liệu, phụ gia, hàm lượng khí, sợi, độ thấm và cường độ.
Phiên bản 2023 cũng giới thiệu một bảng quyết định chuyên dụng (Bảng 10.1). Bảng này gắn việc đánh giá với bốn đầu vào chính: thời gian chịu lửa, điều kiện độ ẩm, cường độ bê tông và hàm lượng silica fume.
Nói cách khác, độ ẩm không còn là một con số đơn lẻ cần kiểm tra — nó là một phần của quá trình đánh giá bong tróc toàn diện hơn.
3. Đường đẳng nhiệt 500 °C đã bị loại bỏ – và các biểu đồ nhiệt độ nhường chỗ cho công thức.
Phiên bản 2004 đưa ra hai phương pháp tiết diện giảm yếu trong Phụ lục B (tham khảo): phương pháp đường đẳng nhiệt 500 °C và phương pháp vùng (2004, 4.2.3, B.1.1(3) đến (4), B.2(3)). Văn bản 2023 không còn phương pháp đường đẳng nhiệt 500 °C, và Điều 7.3.2 chỉ sử dụng logic của phương pháp vùng.
Vì sao kết quả thay đổi thông qua Phần 1-1 – EN 1992-1-2 được soạn như một phần bổ sung cho thiết kế ở nhiệt độ thường. Tiêu chuẩn này nêu các điểm khác biệt hoặc bổ sung so với EN 1992-1-1 và dẫn chiếu phiên bản 2023 của tiêu chuẩn đó như một tài liệu viện dẫn quy chuẩn có ghi năm (Điều 1.1(1)).
Mối liên hệ này đặc biệt rõ trong kiểm tra uốn đơn giản hóa:
- MRd,fi có hiệu lực trừ khi As,prov/As,req > 1,3 (Điều 7.3.3.2, Công thức 7.18).
- Cả MEd và As,req đều lấy từ EN 1992-1-1.
- Phương pháp 2023 lấy trung bình cường độ đã giảm theo nhiệt độ trên từng thanh cốt thép chịu kéo.
Còn những thay đổi nào khác?
Bản thân EN 1992-1-1 đã thay đổi. Thế hệ thứ hai mang đến các quy định được sửa đổi về lực cắt và xoắn, phạm vi mở rộng bao gồm cầu, kết cấu chứa chất lỏng và kết cấu bao che, gia cường bằng CFRP và bê tông cốt sợi thép, cùng các phụ lục mới để đánh giá và gia cường kết cấu hiện hữu.
Lực cắt và xoắn chuyển từ phụ lục tham khảo vào phần nội dung chính. Trong phiên bản 2004, phương pháp tính toán lực cắt, xoắn và neo nằm trong Phụ lục D (tham khảo), phụ lục này có chú thích rằng phá hoại do lực cắt trong hỏa hoạn là rất hiếm và các phương pháp nêu ra chưa được kiểm chứng đầy đủ (2004, Phụ lục D). Phiên bản 2023 đặt lực cắt và xoắn tại Điều 7.3.5, thuộc các phương pháp thiết kế đơn giản hóa, và chuyển phần neo sang các quy định cấu tạo, nơi chiều dài neo và chiều dài nối chồng trong điều kiện cháy có thể lấy bằng giá trị ở điều kiện thường (Điều 9.2(1)).
Phương pháp dạng bảng không thay đổi về mặt này. Khi tuân thủ các kích thước tối thiểu của Điều 6, có thể bỏ qua các kiểm tra bổ sung về lực cắt, xoắn và neo (Điều 6.1(7); 2004, 5.1(3)). Thay đổi liên quan đến các cấu kiện được kiểm tra bằng tính toán. Điều 7.3.5 phân biệt hai trường hợp:
- Cấu kiện có cốt thép chịu lực cắt (Điều 7.3.5.3). Áp dụng tiết diện giảm yếu theo Điều 7.3.2, và cường độ bê tông được lấy tại điểm M. Cường độ của đai thép được giảm theo nhiệt độ tại điểm P, là giao điểm của đai thép với tiết diện tại nửa chiều cao bụng. (Xem hình bên dưới) Sau đó, các phương pháp tính lực cắt của EN 1992-1-1 được áp dụng cho tiết diện giảm yếu. Trong sàn phẳng, đai thép thẳng đứng hoặc đinh neo chỉ được tính khi chúng cắt qua bề mặt phá hoại kiểm soát trong hình học giảm yếu, và xoắn cũng theo cùng logic (Điều 7.3.5.3(6), 7.3.5.4).
- Cấu kiện có cường độ chịu cắt phụ thuộc vào cường độ chịu kéo của bê tông (Điều 7.3.5.2). Các cấu kiện dự ứng lực và các cấu kiện bê tông không cốt thép hoặc cốt thép ít cần xem xét đặc biệt đến ứng suất kéo do phân bố nhiệt độ phi tuyến gây ra, ví dụ trong sàn rỗng và dầm dày. Ngoài ra, cường độ chịu kéo bị bỏ qua, và khi được sử dụng thì sự suy giảm tuân theo Công thức (5.21) và (5.22) (Điều 5.3.1.2).
Phiên bản mới, cấu trúc mới: tìm nội dung bạn cần ở đâu
| EN 1992-1-2:2004 | EN 1992-1-2:2023 |
| 4.2 Phương pháp tính toán đơn giản hóa | 7 Các phương pháp thiết kế đơn giản hóa |
| 4.3 Các phương pháp tính toán nâng cao | 8 Các phương pháp thiết kế nâng cao |
| 4.5 Bong tróc | 10 Các quy định về bong tróc |
| 5 Dữ liệu dạng bảng | 6 Dữ liệu thiết kế dạng bảng |
| 6 Bê tông cườngđộ cao | Không có mục độc lập. Bảng 5.1 có một cột cho fck ≥ 70 MPa, với các giới hạn trong 6.1(5) và mục 10. |
| Phụ lục A Phân bố nhiệt độ (tham khảo) | 7.2 Phân bố nhiệt độ |
| Phụ lục B.1 Phương pháp đường đẳng nhiệt 500 °C | Không có mục tương đương |
| Phụ lục B.2 Phương pháp vùng | 7.3.2 Giảm yếu tiết diện |
| Phụ lục C Oằn của cột (tham khảo) | Phụ lục D, nay mang tính quy chuẩn, và 6.3.3 |
| Phụ lục D Lực cắt, xoắn và neo (tham khảo) | 7.3.5 Lực cắt và xoắn; neo trong 9.2 |
| Phụ lục E Phương pháp tính toán đơn giản hóa cho dầm và sàn (tham khảo) | 7.3.3 Uốn |
Và sau đó là những nội dung mới
- Giảm các lựa chọn quốc gia – Phần lời nói đầu của phiên bản 2004 liệt kê mười sáu điều khoản cho phép lựa chọn quốc gia. Phần lời nói đầu của phiên bản 2023 liệt kê ba điều khoản. Những nội dung không còn là lựa chọn quốc gia: phạm vi độ dẫn nhiệt, ngưỡng độ ẩm, giới hạn độ lệch tâm của Phương pháp A, mức tải trọng tham chiếu ηfi, và quyết định về việc có được sử dụng các phương pháp nâng cao hay không. (2023 0.5; 2004 lời nói đầu, 3.3.3, 4.1, 4.5.1, 5.2(3), 5.3.2)
- Phương pháp A, độ lệch tâm – Độ lệch tâm bậc nhất khi cháy được giới hạn ở một phần tư kích thước tiết diện và được cố định trong tiêu chuẩn. Giá trị khuyến nghị của phiên bản 2004 là 0,15h. (2023, 6.3.2.2(2)b; 2004, 5.3.2(2))
- Giai đoạn nguội – Các công thức cho biết cường độ của bê tông được gia nhiệt đến nhiệt độ đỉnh rồi làm nguội trở lại 20 °C. Văn bản 2004 chỉ nêu rằng không được tính phần cường độ có thể tăng thêm trong quá trình nguội. (2023, 5.3.1.1(5), 4.3(1); 2004, 3.2.2.1(7))
Cách tiếp cận của IDEA StatiCa: kiểm tra tiết diện hiện nay và trong tương lai
RCS bao quát những gì
IDEA StatiCa RCS application trả lời nhanh một câu hỏi: tiết diện có đạt theo dữ liệu dạng bảng hay không? Ranh giới này cần được nêu chính xác, vì đây là điểm mà thế hệ tiêu chuẩn thứ hai tách phương pháp dạng bảng khỏi các phương pháp tính toán. Chức năng kiểm tra khả năng chịu lửa trong RCS có sẵn cho sàn, tường, dầm, cột và cột mảnh. Chức năng này được chọn trong trình hướng dẫn tạo dự án với tên Khả năng chịu lửa EN 1992-1-2:2006-11.
- Cột – Phương pháp A và Phương pháp B
- Dầm – Chỉ áp dụng cho tiết diện chữ nhật, chữ T và chữ I. Cần phân biệt dầm một nhịp và dầm liên tục. Với dầm liên tục, phải xác định vị trí của tiết diện dọc theo dầm, vị trí này ảnh hưởng đáng kể đến kết quả kiểm tra. Các giá trị được kiểm tra là bề rộng bụng và khoảng cách từ lớp cốt thép ngoài cùng đến bề mặt chịu lửa gần nhất.
- Sàn – Sàn một phương và sàn hai phương, bản liên tục được đỡ bởi tường và bản liên tục được đỡ bởi cột.
- Tường – Tường chịu lực và tường không chịu lực
Tại sao phải dựa vào bảng tra khi có thể tính toán nhiệt độ thực tế?
Bảng tra là cách nhanh để kiểm tra khả năng chịu lửa, nhưng chúng chỉ bao quát một số hình dạng tiết diện, kích thước, khoảng cách trục và điều kiện cháy nhất định.
Cách này phù hợp với thiết kế mới, khi bạn có thể điều chỉnh tiết diện nếu không đạt. Nhưng với các cấu kiện hiện hữu, hình học đã cố định — và một tiết diện chỉ lệch bảng tra vài milimét sẽ không có lời giải dựa trên bảng.
Đây là lúc việc tính toán trường nhiệt độ thực tế tạo ra sự khác biệt. Thay vì dựa vào các giá trị định sẵn, bạn có thể tính toán sự lan truyền nhiệt qua tiết diện thực và dùng các nhiệt độ đó để kiểm tra khả năng chịu lực. Section app làm đúng việc này — phân tích tiết diện và bố trí cốt thép thực tế, sau đó kiểm tra khả năng chịu lửa dựa trên các nhiệt độ đã tính.
Section application bổ sung những gì
Xem ví dụ về dầm mái trong Section. Kiểm tra theo bảng chỉ cho kết quả đạt hoặc không đạt đối với một khoảng cách trục. Khi dùng Section app, cùng tiết diện đó cho ra hệ số sử dụng. Để xem phương pháp nâng cao hoạt động ra sao trên một cấu kiện thực, chúng tôi đã đưa một dầm mái vào Section app (BETA). Tình huống cháy được bật trong cùng dự án với các kiểm tra ở nhiệt độ thường, nên không cần mô hình thứ hai. Các hiệu ứng tải trọng khi cháy được nhập thành một nhóm riêng, tách biệt với các hiệu ứng ULS và SLS, vì nội lực khi cháy khác với nội lực ở nhiệt độ thường.
Tiết diện được mô hình hóa là dầm chữ I đúc sẵn cao 1140 mm, có nhiều đường kính thanh khác nhau và bố trí cốt thép được tối ưu theo nhu cầu của nhà sản xuất. Cấp chịu lửa là R60; đường cong cháy là đường cong cháy tiêu chuẩn trong EN 1991-1-2; các mặt chịu lửa là mặt dưới, mặt trái và mặt phải. Người dùng chọn các mặt chịu lửa từ bốn lựa chọn (trên, dưới, trái, phải – xem các hình bên dưới), và ứng dụng tự xác định các cạnh chịu lửa thực tế, được vẽ màu đỏ, kể cả tại các góc lõm như chỗ nối giữa bụng và cánh. Tiết diện được xét là tiết diện giữa dầm, và trong phần trình diễn, tải trọng chỉ là mô men uốn.
Phân bố nhiệt độ – Ứng dụng chia tiết diện bằng lưới mịn hơn và tính trường nhiệt độ theo các bước thời gian đến 60 phút (trong trường hợp này là 60 phút, tối đa 240 phút). Trên bản đồ nhiệt, mặt đáy và các góc dưới nóng nhất, và nhiệt độ giảm mạnh về phía giữa bụng. Chế độ xem dữ liệu liệt kê nhiệt độ của các phần tử bê tông và của từng thanh cốt thép. Ví dụ, thanh ở góc thấp nhất đạt 480 °C, trong khi các thanh ở giữa cánh trên gần như ở nhiệt độ phòng. Bảng tra không thể thể hiện sự phân bố này; nó chỉ làm việc với một khoảng cách trục danh nghĩa duy nhất.
Từ các nhiệt độ này, ứng dụng xác định các đặc trưng vật liệu đã giảm bằng cách sử dụng các hệ số giảm đối với cường độ bê tông, giới hạn chảy và giới hạn tỷ lệ của cốt thép, cũng như mô đun đàn hồi. Ứng dụng sử dụng các hệ số giảm của EN 1992-1-2. Bản đồ hệ số cho thấy yếu tố thực sự quyết định kết quả kiểm tra. Trong dầm này, thanh thấp nhất giữ lại 60% cường độ chảy, và bê tông ở các góc cánh dưới giữ lại khoảng 6% cường độ. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, Section app sử dụng các công thức để dễ dàng theo dõi kết quả. Ví dụ, kiểm tra uốn cho cùng một đáp ứng như ở nhiệt độ thường, nhưng nay được đánh giá với các cường độ đã giảm.
Kết luận
Dù kỹ sư đọc trực tiếp thế hệ thứ hai của EN 1992-1-2 hay để phần mềm thực hiện công việc, điểm xuất phát vẫn như nhau. Dữ liệu dạng bảng vẫn là cách kiểm tra nhanh và thiên về an toàn đối với các cấu kiện mới, có hình dạng thông thường. Với những ai đang nghiên cứu tiêu chuẩn, các thay đổi nêu trên cho thấy những điểm khác biệt giữa quy định 2023 và phiên bản 2004. Khi bảng tra không đạt hoặc không áp dụng được, tiêu chuẩn hướng đến các phương pháp tính toán nâng cao, và Section app thực hiện hướng này: ứng dụng xác định nhiệt độ của từng thanh cốt thép và từng phần tử bê tông, áp dụng các đặc trưng vật liệu đã giảm, và trả về hệ số sử dụng thay vì kết quả đạt/không đạt. Vì phản ánh ứng xử thực tế của tiết diện, đây là giải pháp thay thế thuận tiện, nhanh chóng và chính xác cho phương pháp dạng bảng.
