Nghiên cứu, tính toán trường nhiệt độ trong cột bêtông khi xảy ra hỏa hoạn

Đề tài do ThS Đỗ Hữu Hoàng (Đại học Công nghiệp TP.HCM) thực hiện nhằm trình bày phương pháp xác định trạng thái nhiệt độ của kết cấu cột bêtông dưới tác dụng của nhiệt độ khi hỏa hoạn xảy ra.

Với dữ liệu ban đầu là cột bê tông có kích thước 270x270mm làm bằng vật liệu thông thường, đề tài tiến hành thí nghiệm. Khi gặp hỏa hoạn, ngọn lửa có tốc độ tăng nhiệt độ bình quân 100C/phút với các đặc tính khác nhau. Nghiên cứu cho thấy: đặc tính của ngọn lửa có ảnh hưởng trực tiếp đến các lớp mặt ngoài của bêtông. Các lớp nằm sâu bên trong bị ảnh hưởng ít hơn, các điểm ở xung quanh tâm cột hầu như không chịu tác động của đặc tính ngọn lửa. Khi ngọn lửa thay đổi theo quy luật tuyến tính, nhiệt độ các điểm trong cột tăng lên nhanh nhất, cột bêtông bị rạn nứt nhanh. Các đường cong nhiệt độ tại các điểm trong cột bêtông lúc đầu phân kỳ, sau đó hội tụ dẫn tới trạng thái nhiệt trong cột bêtông biến đổi theo ba giai đoạn. Ban đầu là biến dạng, chủ yếu do giãn nở nhiệt làm các góc cột rạn nứt, kế tiếp là giai đoạn ảnh hưởng của tải trọng và biến dạng nhiệt, sau cùng là giai đoạn cột bê tông có nhiệt độ rất cao làm cường độ suy giảm mạnh.
Cột bê tông tùy thuộc vào tải trọng có thể bị phá hủy sau 80-100 phút. Khi ngọn lửa tăng nhanh theo quy luật tuyến tính và hàm mũ, sau 200 phút khi ngọn lửa bùng cháy, tắt nhiều lần.
Các số liệu tính toán chỉ ra đặc điểm biến dạng nhiệt độ và phá hủy cột bêtông về cơ bản phù hợp với các kết luận chủ yếu từ nghiên cứu thực nghiệm của các tác giả trên thế giới. Đều đó khẳng định phương pháp tính tính toán là phù hợp và đúng đắn có thể áp dụng tính toán cho các kết cấu khác.