Để biên soạn những Phụ lục tương ứng với các tiêu chuẩn châu Âu, cần có những quy tắc thiết kế tương ứng với các thông số phù hợp thực tiễn trong nước. Song, nếu các quy tắc và phương pháp thiết kế cơ bản các kết cấu bê tông cốt thép của Nga hoàn toàn khác biệt so với quy định trong tiêu chuẩn châu Âu thì sao? Vấn đề trên nảy sinh khi đánh giá tính năng chịu lửa của các kết cấu bê tông cốt thép theo các tiêu chuẩn của Nga và của châu Âu.
Tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2:2004, phần 1 - 2 “Các quy tắc chung. Định nghĩa tính chịu lửa” gồm 06 chương và 05 phụ lục chỉ dẫn. Việc đưa các thông số trong nước vào tiêu chuẩn trên bổ sung 16 tiểu mục vào văn bản, tức là chỉ chiếm xấp xỉ 1/100 phần của cả bộ tiêu chuẩn, 99% phần còn lại không sử dụng các thông số trong nước, cũng như không có bất cứ một sự sửa đổi lời văn nào. Trong phạm vi hẹp như vậy, không thể thể hiện đầy đủ các đặc tính chịu lửa của kết cấu bê tông cốt thép.
Có thể dẫn ra đây một số mâu thuẫn cơ bản giữa tiêu chuẩn châu Âu và tiêu chuẩn Nga trong phần định nghĩa tính chịu lửa của bê tông cốt thép, thực chất của vấn đề này như sau:
1. Thép làm cốt và bê tông sản xuất trong nước khác thép và bê tông được sản xuất tại châu Âu về đặc tính cơ lý và cường độ uốn do sự khác nhau trong nguyên liệu sử dụng, thành phần và công nghệ sản xuất, loại thép và bê tông giữa Nga và châu Âu. Hệ số điều kiện hoạt động của bê tông và cốt khi chịu tác động của nhiệt độ cao trong các tiêu chuẩn của Nga cũng khác rất nhiều so với các hệ số quy định trong các tiêu chuẩn châu Âu.
2. Các biểu đồ dựa trên tính biến dạng của thép và bê tông trong các tiêu chuẩn của Nga và châu Âu nhằm xác định tính năng chịu lửa có sự khác biệt. Khi tính toán tính năng chịu lửa, tiêu chuẩn Nga thể hiện nhánh biểu đồ thấp hơn so với tiêu chuẩn châu Âu.
3. Các công thức được quy định trong tiêu chuẩn châu Âu để lập biểu đồ bê tông và cốt (có tính tới tác động của nhiệt độ cao khi xảy ra hỏa hoạn) khác các công thức trong tiêu chuẩn lập biểu đồ của Nga. Do đó cần kiểm tra thử nghiệm toàn diện nhằm xác định khả năng áp dụng các công thức này đối với các vật liệu sản xuất trong nước. Khi phân tích hệ số giảm cường độ của thép và bê tông trong điều kiện nhiệt độ cao, các tiêu chuẩn thiết kế của Nga và châu Âu không đề xuất khả năng đưa một hệ số điều chỉnh thống nhất vào tiêu chuẩn.
4. Có nhiều hệ số trong tiêu chuẩn châu Âu về phương pháp thiết kế kết cấu bê tông cốt thép có tính năng chịu lửa không được quy định trong tiêu chuẩn Nga, như hệ số mức tải trọng dự tính khi xảy ra hỏa hoạn, hệ số tin cậy của vật liệu khi hỏa hoạn, hệ số kết hợp tải trọng...
5. Chương 5 “Bảng số liệu” của tiêu chuẩn châu Âu EN 1992-1-2:2004 đưa ra các bảng biểu kích cỡ tối thiểu mặt cắt các thanh thép, và độ dày lớp bê tông tùy thuộc giới hạn tiêu chuẩn tính năng chịu lửa. Chương này được các nhà thiết kế đặc biệt đánh giá cao, bởi nhờ nó, họ có thể xác định kích thước mặt cắt và độ dày các lớp bê tông, nếu các điều kiện giới hạn khi áp dụng bảng được đáp ứng. Tuy nhiên không nên áp dụng tất cả các bảng biểu có trong chương này nếu thiết kế được thực hiện dựa vào các vật liệu sản xuất trong nước. Khi phân tích, so sánh các số liệu bảng biểu trong tiêu chuẩn châu Âu với những bảng tương tự trong các tiêu chuẩn Nga hiện hành, nổi lên một số điều không tương thích. Có thể lấy một số ví dụ như sau:
Để duy trì ngưỡng chịu lửa 30 phút, tiêu chuẩn châu Âu quy định chiều rộng các cột tối thiểu 200 mm khi độ dày lớp bảo vệ là 25 mm. Còn trong tiêu chuẩn Nga SNiP II-2-80 và trong tài liệu giảng dạy của Viện Nghiên cứu khoa học Trung ương Nga về các kết cấu xây dựng, chiều rộng cột được quy định là 150 mm, khi độ dày lớp bảo vệ là 10 mm. Điều này không hẳn có nghĩa là tiêu chuẩn châu Âu đưa ra độ lớn đáng tin cậy cho các thông số. Nhằm duy trì ngưỡng chịu lửa 180 phút, tiêu chuẩn châu Âu xác định chiều rộng tối thiểu của các cột là 350 mm, khi độ dày lớp bảo vệ đạt 45 mm. Trong tài liệu của Viện nghiên cứu Trung ương, chiều rộng tối thiểu của cột là 450 mm, độ dày lớp bảo vệ 50 mm.
Có thể so sánh thêm các thông số về mặt hình học của mặt cắt đối với tường chịu lực. Để duy trì ngưỡng chịu lửa 30 phút, tiêu chuẩn châu Âu đề ra độ dày tối thiểu của tường là 100 mm, độ dày lớp trát 10 mm - phù hợp với các số liệu của Nga. Tuy nhiên, đối với ngưỡng chịu lửa 180 phút, tiêu chuẩn châu Âu đưa ra độ dày tối thiểu của tường là 180 mm khi độ dày lớp trát 40 mm; còn trong tiêu chuẩn Nga, độ dày của tường 240 mm khi độ dày lớp trát 40 mm.
Như vậy, ngưỡng chịu lửa yêu cầu càng cao thì theo các tiêu chuẩn châu Âu, các kết cấu càng cần “nhỏ gọn, tiết kiệm”. Điều này chứng minh rằng các tiêu chuẩn Nga cần thiết hơn trong trường hợp bảo đảm an toàn kết cấu chống cháy.
Về nguyên tắc, các dự án nhà cao tầng của nước ngoài tại Nga không phù hợp các yêu cầu tiêu chuẩn trong nước, đặc biệt là các dự án xây dựng tổ hợp chung cư cao cấp tại Moskva. Nhược điểm cơ bản của các dự án này là các tấm sàn giữa các tầng được thiết kế dưới dạng các áo nước có lưới 1 x 1 m, bề dày sàn 5 cm. Sàn nhà áo nước với bề dày sàn 5 cm không phù hợp với các yêu cầu chống cháy theo quy định của luật Liên bang số 123 - F3. Các nhà xây dựng đương nhiên đã tìm ra lối thoát trong tình huống này, che phủ tấm sàn áo nước trong 2 lớp trần thạch cao. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, người dân có thể gỡ bỏ các tấm trần treo. Và khi đó, một đám cháy nhỏ trong một căn hộ có thể bùng phát thành một vụ hỏa hoạn trong cả tòa nhà cao tầng. Khống chế hỏa hoạn trên cao là công việc khó khăn, nhất là ở độ cao tầng thứ 10 trở lên. Do đó, cần làm sao để đám cháy không lan rộng, và để đạt được điều này, cần có những giải pháp đáng tin cậy về kết cấu ngay từ giai đoạn thiết kế.
6. Đối với các kết cấu ứng lực trước, có sự khác biệt về nhiệt độ của cốt giữa tiêu chuẩn châu Âu và tiêu chuẩn Nga, cũng như có sự khác nhau về phương pháp đánh giá sự thất thoát ứng suất trước khi xảy ra hỏa họan, và các quy tắc về kết cấu của bê tông dự ứng lực.
7. Chương 6 tiêu chuẩn châu Âu về bê tông cường độ cao: Bê tông cường độ cao sản xuất trong nước về thành phần vật liệu thô ban đầu khác biệt rõ so với các định nghĩa tương ứng của châu Âu. Các nghiên cứu chuyên môn về những thay đổi tính chất cơ lý khi chịu tác động của nhiệt độ cao đối với bê tông cường độ cao sản xuất trong nước cho tới nay vẫn chưa được tiến hành. Để đánh giá đúng khi áp dụng các phương pháp và độ lớn của các thông số được đưa ra trong tiêu chuẩn châu Âu, cần có những thử nghiệm trên thực tế về loại bê tông này.
Có thể liệt kê thêm nhiều điểm thiếu tương đồng giữa các tiêu chẩn của Nga và châu Âu về việc duy trì tính năng chịu lửa của kết cấu bê tông cốt thép. Do vậy, ở thời điểm hiện tại, việc xây dựng một bộ Phụ lục hoàn chỉnh đối với tiêu chuẩn châu Âu về tính năng chịu lửa của bê tông cốt thép chưa thể thực hiện. Khắc phục các mâu thuẫn giữa các phương pháp của Nga và châu Âu trong vấn đề thiết kế các kết cấu bê tông cốt thép có tính năng chịu lửa, và xây dựng Phụ lục quốc gia đối với tiêu chuẩn EN 1992-1-2:2004 chỉ có thể thực hiện được nếu tiến hành đồng thời nhiều nghiên cứu khoa học bổ sung cũng như các thử nghiệm trên thực tế xây dựng của Nga.
V. Salomonov
Nguồn: Báo Xây dựng Nga số 5 (1/2/2013)