วิธีการและข้อบังคับ - การตรวจสอบความต้านทานไฟ

สภาวะขีดจำกัดความต้านทานไฟ

สภาวะขีดจำกัดของความต้านทานไฟขึ้นอยู่กับประเภทของการก่อสร้างเป็นหลัก ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนรับน้ำหนักหรือไม่รับน้ำหนัก หรือเป็นผนัง เสา หรือประตู ข้อบังคับกำหนดสภาวะขีดจำกัดไว้หลายประเภท โดยสี่ประเภทที่ใช้บ่อยที่สุดคือ R, E, I, W

(a) R = ความต้านทานและเสถียรภาพ, (b) E = ความสมบูรณ์, (c) I = ฟังก์ชันฉนวน, (d) W = ผนังกันไฟ

สภาวะขีดจำกัด „R" (rความต้านทานและเสถียรภาพ)

สภาวะขีดจำกัด 'R' ใช้กับโครงสร้างรับน้ำหนักทั้งหมด (รวมถึงโครงสร้างภายในช่องไฟ) โดยเฉพาะโครงสร้างที่รับประกันเสถียรภาพของอาคาร ซึ่งต้องคงฟังก์ชันรับน้ำหนักไว้แม้ในระหว่างเกิดไฟไหม้ สำหรับสภาวะขีดจำกัด 'R' ไม่สำคัญว่าโครงสร้างจะเป็นประเภทคานหรือแผ่น สภาวะขีดจำกัด R ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับผนัง เสา คาน โครงหลังคา แป รวมถึงแผ่นเสริมความแข็ง เป็นต้น

สภาวะขีดจำกัด „E" (ความสมบูรณ์)

สภาวะขีดจำกัด 'E' ใช้กับพื้นผิวทั้งหมดของโครงสร้างแบ่งกั้นไฟ ในระหว่างเกิดไฟไหม้ ไม่อนุญาตให้เกิดรอยแตกในโครงสร้างแบ่งกั้นช่องไฟที่เปลวไฟสามารถผ่านได้ หรือที่ก๊าซร้อนสามารถแทรกซึมเข้าไปในช่องอื่นได้ ความสมบูรณ์ของไฟต้องเป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับผนังกันไฟและเพดานที่แบ่งกั้นช่องไฟ ผนังกั้นไฟหรือฝ้าเพดานอื่น ๆ (ซึ่งอาจมีท่อกระบวนการ เป็นต้น) และช่องปิดกั้นไฟ (เช่น ประตู) ตามความเหมาะสม

สภาวะขีดจำกัด „I" (ฟังก์ชันฉนวน)

สภาวะขีดจำกัด 'I' ใช้กับโครงสร้างแบ่งกั้นไฟบนพื้นผิว ซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อป้องกันการให้ความร้อนมากเกินไปในพื้นที่ด้านที่หันออกจากไฟ วัสดุบนหรือติดกับด้านที่ไม่ได้รับความร้อนต้องไม่ติดไฟ ความสามารถในการเป็นฉนวนต้องเป็นไปตามข้อกำหนดโดยเฉพาะสำหรับโครงสร้างแบนที่ก่อสร้างแบบแข็งแรง เช่น ผนังกันไฟและเพดานระหว่างช่องไฟ ซึ่งหมายความว่าโดยส่วนใหญ่แล้วเป็นชิ้นส่วนภายในที่ไฟสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งสองด้านของโครงสร้าง และผู้คนทางด้านที่ไม่ได้รับความร้อนมีความเสี่ยงที่จะได้รับอันตราย ช่องปิดกั้นไฟที่เปิดออกสู่เส้นทางหนีไฟที่ได้รับการป้องกันต้องเป็นไปตามสภาวะขีดจำกัด 'I' ด้วย

สภาวะขีดจำกัด "W" (การจำกัดการแผ่รังสีความร้อน)

การจำกัดการแผ่รังสีความร้อนใช้กับโครงสร้างแบ่งกั้นไฟบนพื้นผิว ซึ่งคล้ายกับ "I" แต่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดน้อยกว่า สภาวะขีดจำกัด 'W' ไม่สามารถป้องกันการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิได้ แต่เพียงจำกัดฟลักซ์ความร้อนที่แผ่รังสีจากด้านของโครงสร้างที่หันออกจากไฟในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ฟลักซ์ความร้อนจากการแผ่รังสีนี้ต้องไม่ทำให้ไฟลุกลามหรือเป็นอันตรายต่อผู้ที่หนีออกจากบริเวณใกล้เคียงโครงสร้างดังกล่าว ดังนั้นจึงถูกจำกัดไว้ที่ 15 kW/m2

ระยะเวลาความต้านทานไฟ

ระยะเวลาความต้านทานไฟหมายถึงช่วงเวลาที่โครงสร้างต้องต้านทานผลกระทบจากไฟหรือเป็นไปตามสภาวะขีดจำกัดที่กำหนด (หรือมากกว่าหนึ่งสภาวะขีดจำกัด) ระยะเวลาความต้านทานไฟกำหนดเป็นนาที โดยช่วงเวลาการจำแนกพื้นฐานกำหนดไว้ที่ 15, 30, 45, 60, 90, 120 และ 180 นาที

แรงกระทำในระหว่างความต้านทานไฟ

ตาม Eurocode คุณสามารถพิจารณาแรงกระทำสูงสุดในระหว่างเกิดไฟไหม้อย่างง่ายได้ที่ 70% ของการรวมแรงกระทำสำหรับ ULS

วิธีการความต้านทานไฟ

วิธีการออกแบบแตกต่างกันตามแนวทาง ความแม่นยำ และความซับซ้อนของการคำนวณ เมื่อวิเคราะห์ชิ้นส่วนวิกฤต เราสามารถใช้ วิธีตาราง ซึ่งเป็นวิธีที่อนุรักษ์นิยมที่สุด

หากการตรวจสอบตามมาตรฐานไม่เป็นที่น่าพอใจ มีความเป็นไปได้ที่จะดำเนินการไปสู่วิธีที่แม่นยำกว่า เช่น Isotherm 500 หรือที่เรียกว่า Zone Method ในกรณีของการวิเคราะห์ส่วนหนึ่งของโครงสร้างหรือแม้แต่โครงสร้างทั้งหมด สามารถใช้การจำลองเชิงตัวเลข เช่น การนำความร้อน, การพาความร้อน หรือ การแผ่รังสี ได้ 

สมมติฐานพื้นฐานของวิธีตาราง

• ค่าทั้งหมดเป็นหลักสำหรับมวลรวมซิลิเกต (ที่ไวต่อผลกระทบจากไฟมากที่สุด)
• สำหรับมวลรวมหินปูน สามารถลดขนาดหินที่ต้องการน้อยที่สุดได้ 10%
• ความชื้นของ Concrete ต้องน้อยกว่า 3% มิฉะนั้นมีความเสี่ยงต่อการแตกระเบิด
• อุณหภูมิวิกฤตของเหล็กเสริม Concrete คือ 500 °C
• อุณหภูมิวิกฤตสำหรับเหล็กเสริมอัดแรงคือ 400 °C (แท่ง) หรือ 350 °C (เอ็นอัดแรงและลวด) 
• ระยะแกนของเหล็กเสริมจากพื้นผิวต้องน้อยกว่า 70 มม. มิฉะนั้นต้องพิจารณาเหล็กเสริมผิว
• ในกรณีของเหล็กเสริมหลายชั้น ให้คำนวณระยะแกนเฉลี่ยจากขอบ โดยระยะแกนน้อยที่สุดของชั้นใดก็ตามต้องเป็นไปตามเกณฑ์ R30 อย่างน้อย
• สามารถแก้ค่าเชิงเส้นระหว่างค่าในตารางได้
• ค่าที่ให้ไว้ในตารางเป็นค่าขั้นต่ำ และต้องปฏิบัติตามหลักการออกแบบตาม Eurocode ด้วย

เสา 

โดยทั่วไปเสาจะได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐานโดยใช้ วิธี A หรือ B การตัดสินใจว่าจะใช้วิธีใดขึ้นอยู่กับการเลือกของวิศวกรเท่านั้น การตรวจสอบตามมาตรฐานใช้ได้กับเสาที่รับแรงดันปกติเป็นหลักและสำหรับโครงสร้างที่มีแผ่นเสริมความแข็ง

วิธี A

• ความยาวประสิทธิผลสูงสุดไม่เกิน 3 ม.
• ความยาวประสิทธิผลเท่ากับ 0.7*L สำหรับชั้นบนสุด และ 0.5*L สำหรับแต่ละชั้นที่เพิ่มขึ้น
• ความไม่สมบูรณ์เริ่มต้นน้อยกว่า 15% ของความสูงหน้าตัด
• พื้นที่เหล็กเสริมสูงสุดน้อยกว่า 4% ของพื้นที่หน้าตัด Concrete

วิธี B

• วิธีนี้ใช้ได้เฉพาะกับโครงสร้างที่มีแผ่นเสริมความแข็งเท่านั้น 
• ความยาวประสิทธิผลของเสาสามารถมากกว่า 3 เมตรได้

คาน

การตรวจสอบตามมาตรฐานของชิ้นส่วนคานทำได้เฉพาะสำหรับหน้าตัดสี่เหลี่ยม หน้าตัด T หรือหน้าตัด I เท่านั้น ในขั้นตอนถัดไป จำเป็นต้องแยกแยะระหว่างคานช่วงเดียวหรือคานต่อเนื่อง

แผ่น

เช่นเดียวกับชิ้นส่วนคาน คุณต้องเลือกระหว่างแผ่นรองรับอย่างง่ายหรือแผ่นต่อเนื่อง อีกแง่มุมหนึ่งคือการแยกแยะระหว่างจุดรองรับที่สร้างโดยผนังหรือเสา

a) แผ่นทางเดียว, b) แผ่นสองทาง, c) แผ่นต่อเนื่อง - ผนัง, d) แผ่นต่อเนื่อง - เสา

ผนัง

• อัตราส่วนระหว่างความสูงต่อความหนาต้องน้อยกว่า 40
• ความต้านทานไฟ EI – ความสมบูรณ์และฟังก์ชันฉนวน ไม่รับน้ำหนัก
• ความต้านทานไฟ REI – ความสมบูรณ์และฟังก์ชันฉนวน รับน้ำหนัก

สรุป

สำหรับการตรวจสอบตามมาตรฐานความต้านทานไฟของโครงสร้าง วิธีตาราง เป็นที่นิยมใช้มากที่สุด ซึ่งวิศวกรจะได้รับสถานะผ่าน/ไม่ผ่านอย่างรวดเร็ว วิธีขั้นสูงกว่า เช่น Isotherm 500 หรือ Zone Method ก็เป็นวิธีที่ใช้บ่อยเช่นกัน วิธีขั้นสูงเหล่านี้ใช้เมื่อชิ้นส่วนวิกฤต เช่น เสา คาน ผนัง หรือแผ่น ไม่ผ่านในวิธีตาราง วิธีการจำลองเชิงตัวเลข เช่น การนำความร้อน การพาความร้อน หรือการแผ่รังสี ส่วนใหญ่ใช้ในสภาพแวดล้อมทางวิชาการ IDEA StatiCa RCS ประกอบด้วย วิธีตาราง ที่กล่าวถึงข้างต้น การพัฒนาของ IDEA StatiCa ได้ยกระดับการวิเคราะห์จาก วิธีตาราง ไปสู่ระดับวิธีเชิงตเลข ดังนั้น คุณสามารถคาดหวังการวิเคราะห์การนำความร้อนแบบไม่คงที่ใน IDEA StatiCa Member ในอนาคตอันใกล้นี้