Tiêu chuẩn chống cháy ei – cơ sở kỹ thuật, phương pháp đánh giá và ứng dụng trong thiết kế công trình

Trong các công trình xây dựng hiện đại, đặc biệt là nhà cao tầng, công trình công cộng và công nghiệp, yêu cầu về an toàn cháy đóng vai trò bắt buộc trong thiết kế. Một trong những giải pháp quan trọng nhằm kiểm soát rủi ro cháy là phân chia công trình thành các khoang cháy bằng những cấu kiện có khả năng chịu lửa xác định. Khả năng chịu lửa của cấu kiện được đánh giá thông qua các tiêu chí kỹ thuật tiêu chuẩn hóa, trong đó EI là một trong những chỉ tiêu phổ biến nhất đối với các cấu kiện ngăn cháy không chịu lực.

Tiêu chuẩn EI là gì?

EI là ký hiệu phân loại khả năng chịu lửa của cấu kiện theo hệ thống tiêu chuẩn châu Âu (EN 13501-2), được xây dựng dựa trên kết quả thử nghiệm chịu lửa trong điều kiện tiêu chuẩn.

Tiêu chuẩn EI bao gồm hai tiêu chí độc lập nhưng đồng thời phải thỏa mãn:

• E – Integrity (Tính toàn vẹn)

• I – Insulation (Tính cách nhiệt)

Thời gian chịu lửa (30, 45, 60, 90, 120 phút…) là thời gian cấu kiện duy trì đồng thời hai tiêu chí này dưới tác động của đám cháy tiêu chuẩn.

Tiêu chí E – Tính toàn vẹn (Integrity)

Tính toàn vẹn phản ánh khả năng ngăn cản sự xuyên qua của ngọn lửa và khí nóng từ phía cháy sang phía không cháy.

Một cấu kiện mất tiêu chí E khi xảy ra một trong các hiện tượng sau:

• Xuất hiện khe nứt hoặc lỗ hở cho phép lửa xuyên qua

• Ngọn lửa bùng ra mặt không cháy

• Dùng que thử tiêu chuẩn chọc xuyên qua được cấu kiện

• Bông gòn thử cháy bắt lửa khi tiếp xúc với mặt không cháy

Tiêu chí E đảm bảo không hình thành đường lan truyền trực tiếp của lửa, từ đó hạn chế cháy lan giữa các khoang cháy.

Tiêu chí I – Tính cách nhiệt

Tiêu chí I đánh giá khả năng hạn chế truyền nhiệt qua cấu kiện trong suốt quá trình cháy.

Cấu kiện được coi là mất tiêu chí I khi:

• Nhiệt độ trung bình mặt không cháy tăng quá 140°C

• Hoặc nhiệt độ tại bất kỳ điểm đo nào tăng quá 180°C so với nhiệt độ ban đầu

Mục tiêu của tiêu chí I là:

• Ngăn cháy lan do bức xạ và dẫn nhiệt

• Bảo vệ con người khỏi nguy cơ bỏng nhiệt

• Hạn chế làm cháy các vật liệu dễ cháy ở khoang kế bên

Phân loại cấp chịu lửa EI

Cấp chịu lửa EI được biểu thị bằng ký hiệu EI kèm theo thời gian chịu lửa tính bằng phút. Thời gian này thể hiện khoảng thời gian mà cấu kiện có khả năng duy trì đồng thời tính toàn vẹn (E) và tính cách nhiệt (I) khi chịu tác động của đám cháy tiêu chuẩn trong điều kiện thử nghiệm theo quy định.

• EI 30 là cấp chịu lửa thấp, trong đó cấu kiện có khả năng ngăn lửa, khí nóng không xuyên qua và hạn chế truyền nhiệt sang phía không cháy trong thời gian tối thiểu 30 phút. Cấp này thường được áp dụng cho các khu vực có mức độ nguy hiểm cháy thấp, các công trình quy mô nhỏ hoặc các không gian phụ trợ không yêu cầu thời gian chịu lửa kéo dài.
• EI 60 là cấp chịu lửa được sử dụng phổ biến nhất trong thực tế thiết kế và thi công. Ở cấp này, cấu kiện vẫn duy trì được tính toàn vẹn và tính cách nhiệt trong tối thiểu 60 phút dưới tác động của đám cháy tiêu chuẩn. EI 60 thường được áp dụng cho cửa chống cháy, tường và vách ngăn chống cháy, cũng như các cấu kiện bao che buồng thang thoát nạn trong nhiều loại công trình dân dụng và công nghiệp.
• EI 90 thể hiện khả năng chịu lửa cao hơn, cho phép cấu kiện ngăn cháy lan giữa các khoang cháy và kiểm soát sự truyền nhiệt trong thời gian tối thiểu 90 phút. Cấp EI này thường được yêu cầu đối với các công trình có mật độ người lớn, công trình cao tầng hoặc các khu vực có yêu cầu an toàn cháy nghiêm ngặt nhằm kéo dài thời gian thoát nạn và hỗ trợ công tác chữa cháy.
• EI 120 là cấp chịu lửa cao, trong đó cấu kiện có khả năng duy trì đồng thời tính toàn vẹn và tính cách nhiệt trong thời gian tối thiểu 120 phút dưới điều kiện cháy tiêu chuẩn. Cấp này thường được áp dụng cho các khoang cháy quan trọng, phòng kỹ thuật trung tâm, khu vực có nguy hiểm cháy cao hoặc các công trình công nghiệp đặc thù, nơi yêu cầu kiểm soát cháy lan trong thời gian dài.

Cần lưu ý rằng giá trị EI của cấu kiện là kết quả của thử nghiệm thực tế, không phải là giá trị tính toán lý thuyết. Thời gian chịu lửa EI được xác định theo thời điểm sớm nhất mà một trong hai tiêu chí E hoặc I không còn được đáp ứng, và chỉ có giá trị khi cấu kiện được thi công, lắp đặt đúng với cấu hình, vật liệu và điều kiện đã được thử nghiệm và chứng nhận.

Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn EI

Điều kiện thử nghiệm

Cấu kiện được lắp đặt trong lò thử chịu lửa tiêu chuẩn, trong đó:

• Nhiệt độ tăng theo đường cong cháy tiêu chuẩn ISO 834

• Nhiệt độ có thể đạt ~1000°C sau 90–120 phút

• Áp suất và điều kiện thông gió được kiểm soát nghiêm ngặt

Đánh giá kết quả

Trong quá trình thử:

• Quan sát trực quan hiện tượng nứt, cháy xuyên

• Đo nhiệt độ mặt không cháy bằng cảm biến

• Ghi nhận thời điểm cấu kiện không còn thỏa mãn E hoặc I

Thời gian chịu lửa EI là thời điểm sớm nhất mà một trong hai tiêu chí E hoặc I bị vi phạm.

Tiêu chuẩn EI trong các hạng mục công trình chống cháy

Trong thực tế thiết kế và tổ chức giải pháp an toàn cháy cho công trình, tiêu chuẩn EI không được áp dụng một cách chung chung mà gắn chặt với từng hạng mục cấu kiện cụ thể, tương ứng với chức năng sử dụng, vị trí trong công trình và vai trò của cấu kiện đó trong việc ngăn cháy lan. Việc lựa chọn cấp EI phù hợp là cơ sở để hình thành hệ thống khoang cháy, bảo vệ lối thoát nạn và đảm bảo điều kiện cho công tác chữa cháy.

• Tường và vách ngăn chống cháy, tiêu chuẩn EI là yêu cầu bắt buộc nhằm đảm bảo khả năng phân chia công trình thành các khoang cháy độc lập. Các tường, vách này có nhiệm vụ ngăn chặn sự lan truyền của lửa và nhiệt giữa các không gian có công năng khác nhau, đặc biệt là giữa khu vực nguy hiểm cháy và khu vực có người làm việc hoặc sinh hoạt. Tùy theo quy mô và tính chất công trình, các vách ngăn thường được yêu cầu đạt mức EI 60, EI 90 hoặc EI 120, trong đó cấp EI càng cao thì khả năng duy trì tính an toàn cháy càng lớn.
• Cửa chống cháy, tiêu chuẩn EI giữ vai trò đặc biệt quan trọng do cửa là bộ phận có khả năng bị tác động cơ học thường xuyên và là điểm yếu tiềm tàng trong hệ thống ngăn cháy. Cửa chống cháy đạt EI phải đảm bảo khi xảy ra cháy vẫn duy trì được tính toàn vẹn, không bị cong vênh, biến dạng làm xuất hiện khe hở cho lửa và khói xuyên qua, đồng thời hạn chế truyền nhiệt sang phía không cháy. Cửa EI thường được sử dụng tại lối ra buồng thang thoát nạn, hành lang thoát hiểm, phòng kỹ thuật, phòng điện và các khu vực yêu cầu kiểm soát cháy lan nghiêm ngặt.
• Buồng thang thoát nạn và hành lang thoát hiểm, các cấu kiện bao che như tường, vách và cửa bắt buộc phải đạt tiêu chuẩn EI theo quy định nhằm đảm bảo không gian thoát nạn luôn được bảo vệ khỏi tác động trực tiếp của lửa và nhiệt trong suốt thời gian cần thiết cho việc sơ tán người. Việc duy trì tính toàn vẹn và cách nhiệt của các cấu kiện EI tại khu vực này là điều kiện tiên quyết để bảo đảm an toàn tính mạng cho người sử dụng công trình khi xảy ra hỏa hoạn.
• Phòng kỹ thuật và trục kỹ thuật, tiêu chuẩn EI được áp dụng để hạn chế nguy cơ cháy lan theo phương đứng và phương ngang, đặc biệt trong các công trình cao tầng. Các vách ngăn, cửa và nắp kỹ thuật đạt EI giúp ngăn lửa và nhiệt lan truyền qua hệ thống kỹ thuật như điện, thông gió, cấp thoát nước, từ đó giảm thiểu nguy cơ cháy lan nhanh ra toàn bộ công trình.
• Trần và sàn kỹ thuật không chịu lực, tiêu chuẩn EI được sử dụng để đánh giá khả năng ngăn cháy và cách nhiệt giữa các tầng hoặc các không gian chức năng khác nhau. Trong trường hợp sàn hoặc trần có chức năng chịu lực, yêu cầu chịu lửa thường được mở rộng sang tiêu chí R và được phân loại theo REI. Tuy nhiên, đối với các kết cấu bao che không chịu lực, EI vẫn là chỉ tiêu cốt lõi để đảm bảo sự phân chia hiệu quả các khoang cháy.

Có thể thấy rằng, tiêu chuẩn EI không chỉ là một chỉ số kỹ thuật đơn lẻ mà là yếu tố cấu thành hệ thống giải pháp an toàn cháy tổng thể của công trình. Việc áp dụng đúng và đồng bộ tiêu chuẩn EI cho từng hạng mục cấu kiện chống cháy góp phần quyết định đến hiệu quả kiểm soát cháy lan, bảo vệ lối thoát nạn và đáp ứng các yêu cầu pháp lý về phòng cháy chữa cháy trong thiết kế và vận hành công trình.

Kết luận

Tiêu chuẩn chống cháy EI là một chỉ tiêu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế và đánh giá an toàn cháy của công trình xây dựng. Việc hiểu đúng bản chất của E – toàn vẹn và I – cách nhiệt, cũng như phương pháp thử nghiệm và phạm vi áp dụng, là yêu cầu bắt buộc đối với kỹ sư thiết kế, tư vấn giám sát và cơ quan quản lý PCCC. Áp dụng đúng tiêu chuẩn EI không chỉ giúp tuân thủ quy định pháp luật, mà còn góp phần bảo vệ tính mạng con người, hạn chế thiệt hại tài sản và nâng cao mức độ an toàn tổng thể của công trình.