Gỗ luôn là vật liệu đầy hấp dẫn với mọi nhà thiết kế, tuy nhiên việc xây dựng vật liệu gỗ lại là vấn đề không hề dễ dàng, kéo theo đó là vấn đề liên quan đến hỏa hoạn vì đây là vật liệu dễ bắt lửa. Chính vì thế các kiến trúc sư cần phải nắm vững các tiêu chuẩn và quy định về phòng cháy để áp dụng vào công trình của mình.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa

Casa C / Camponovo Baumgartner Architekten. Ảnh: José Hevia

Gỗ – vật liệu xây dựng phổ biến từ thời xa xưa

Kể từ thời xa xưa, con người đã xây dựng nơi trú ẩn và nhà cửa bằng gỗ. Dần dần những cấu trúc này phát triển phức tạp hơn, nhưng gỗ vẫn tiếp tục đóng một vai trò cơ bản trong kiến trúc và xây dựng. Với mối lo ngại ngày càng tăng về biến đổi khí hậu và khí thải cacbon, gỗ đã lấy lại ý nghĩa như một vật liệu xây dựng quan trọng cho tương lai, nếu được sử dụng một cách có ý thức và bền vững.

Khả năng thể hiện kết cấu của gỗ giúp nó phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau từ những khung nhẹ lặp lại trong các kết cấu thấp và trung bình cho đến kết cấu lớn và nặng hơn, thường các hệ thống hỗn hợp được sử dụng để xây dựng nhà thi đấu, văn phòng, trường đại học và các công trình khác, những nơi yêu cầu có nhịp dài và tường cao.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
Co|Lab, High Performance Building for HITT / William McDonough + Partners. Ảnh: John Cole Photography

Gỗ khối là một loại khung thường sử dụng cho xây dựng những tấm gỗ đặc lớn bao gồm gỗ CLT (Cross-laminated timber), gỗ NLT (nail laminated timber), gỗ DLT (dowel-laminated timber) và gỗ dán (glued laminated timber) sử dụng cho sàn và khung tường.

Gỗ khối cung cấp sự ổn định và sức mạnh đó là những lý do làm cho nó trở thành một lựa chọn thay thế khả thi cho thép và bê tông trong nhiều ứng dụng khác nhau, ngay cả những kết cấu cao hơn.

Thử nghiệm khả năng chịu lửa của các loại gỗ

Khi xây dựng với vật liệu gỗ, điều quan trọng là hiểu được hiệu suất của gỗ trong công tác phòng và chữa cháy. Hỏa hoạn là mối nguy hiểm cho tất cả các tòa nhà và công trường – bất kể vật liệu xây dựng là gì.

Lửa bắt đầu từ những đồ đạc và vật dụng chúng ta mang vào nhà và văn phòng, và tất cả vật liệu xây dựng gồm bê tông, thép, vữa xây và gỗ đều chịu tác động tiêu cực do tiếp xúc lâu với lửa; thép bị oằn lại, bê tông vỡ ra, gỗ thì cháy. Điều quan trọng nhất là công trình xây dựng phải được mã hoá để đảm bảo an toàn cho cư dân.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa

Gỗ khối đủ sức chống cháy nhất định nhờ vào các lớp cách nhiệt của các lớp bên trong. Khi gỗ tiếp xúc với lửa, bề mặt tiếp xúc bị cháy, tạo ra một lớp than cháy bảo vệ tự nhiên. Lớp than này đóng vai trò là vật cách nhiệt, làm trì hoãn sự bùng phát nhiệt của lõi gỗ bên dưới. Nhờ vào kết cấu khối rắn của gỗ khối, không khí và lửa bị ức chế lan truyền. Lớp than hình thành với tốc độ có thể dự đoán được (1,5 inch/h), làm chậm quá trình cháy và sự lan truyền của lửa.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
The CLT House – KAWA DESIGN GROUP Architecture

Các thử nghiệm cho gỗ cháy hàng loạt trong những năm gần đây cho thấy sự an toàn của vật liệu xây dựng bền vững, có khả năng tái tạo này. Bởi vì các đặc điểm kết cấu và chịu nhiệt của tường, sàn CLT và kết cấu gỗ cứng mà vào năm 2016, Hội đồng mã quốc tế đã thành lập một ủy ban chuyên gia trong ngành để kiểm tra và đề xuất các tiêu chuẩn phù hợp cho hệ thống các công trình này.

Để đánh giá khả năng chịu đựng hỏa hoạn trong các hệ thống công trình loại này, một loạt các thử nghiệm về lửa được giám sát nghiêm ngặt đã được phát triển nhằm cung cấp dữ liệu có giá trị cho việc thay đổi mã và quy định về hỏa hoạn đối với các công trình gỗ cao tầng.

Năm kịch bản về tình huống được giả định giống như thực tế được đưa ra để kiểm tra tính chịu lửa của năm loại vật liệu khác nhau đã cho những dữ liệu quan trọng cho các kỹ sư trong việc tính đến bài toán phòng cháy.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
Our Lady of the Assumption Catholic Primary School / BVN. Ảnh: Brett Boardman, Michael Nicholson
Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
Minimod / MAPA. Ảnh: Leonardo Finotti

Những nghiên cứu và phân tích cho thấy gỗ khối không chỉ đáp ứng các quy định an toàn và an toàn phòng cháy mà còn có thể vượt qua tiêu chuẩn. Trong một thử nghiệm với lửa, một bức tường thạch cao dày 7 inch (khoảng 18cm) được phủ gỗ dán nhiều lớp (CLT) chịu đựng đến 3 giờ 6 phút. Kết quả này dài hơn một giờ so với yêu cầu quy định hiện tại.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
AB Studio Cabin / Copeland Associates Architects. Ảnh: Courtesy of Copeland Associates Architects

An toàn phòng cháy trong công trình

Sở cứu hỏa được kêu gọi kiểm soát các đám cháy trong các tòa nhà không được trang bị thiết bị chữa cháy hơn gấp 3 lần so với các tòa nhà có các biện pháp phòng cháy chữa cháy đầy đủ. Hỏa hoạn sẽ ít nghiêm trọng hơn trong các tòa nhà được bảo vệ bằng thiết bị chữa cháy và lửa được giữ trong phòng đến hơn 96% thời gian sẽ hạn chế khả năng lây lan. Các biện pháp phòng cháy chữa cháy quan trọng khác bao gồm:

  • Tư vấn với sở cứu hỏa
  • Xây dựng tường ngăn lửa
  • Sử dụng phương pháp đóng gói thạch cao (Gypsum Encapsulation) (1)
  • Lắp đặt hệ thống phun nước tự động
  • Triển khai hệ thống phát hiện cháy
  • Xây dựng kế hoạch sơ tán toàn diện
Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
Ảnh: Mike Lundgren

Việc gia tăng sử dụng gỗ khối tiếp xúc môi trường trong các công trình gia đình và thương mại đã tạo ra một nhu cầu hiểu biết nhiều hơn về quy trình thiết kế phòng lửa của loại kết cấu này. Theo IBC 2018, nhiều sản phẩm gỗ khối được cho phép và tồn tại nhiều tuyến thiết kế đa thành phần để thể hiện sự tuân thủ các quy định liên quan đến phòng cháy trong quy tắc xây dựng.

Các yếu tố gỗ khối có thể được thiết kế sao cho mặt cắt gỗ đủ để duy trì tải trọng thiết kế cần thiết trong thời gian tiếp xúc với lửa. Điều này khiến gỗ khối trở thành một vật liệu xây dựng độc đáo, một vật liệu có thể đạt được hiệu suất kết cấu và các mục tiêu chống cháy thụ động cho các công trình gỗ lớn và cao tầng hơn bao giờ hết, trong khi vẫn mang lại giá trị thẩm mỹ và lợi ích cho môi trường.

Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
Tree House for Grandchildren/ Madeiguincho. Ảnh: Joao Carranca
Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa
Hybrid Wooden House / Architecture Studio Nolla. Ảnh: Yosuke Harigane
Điều các kiến trúc sư nên biết về xây dựng gỗ và phòng hỏa

Chú thích:

(1) Gypsum Encapsulation: Phương pháp được sử dụng thường bao gồm tấm thạch cao loại X, lớp phủ trong, tấm cách nhiệt sợi đá và phun vật liệu chống cháy. Phương pháp này làm giảm đáng kể tỉ lệ hóa than của gỗ bên cạnh việc trì hoãn thời gian gỗ bén lửa

XEM THÊM:

Biên dịch | Anh Tuấn (Nguồn: Archdaily)