Trong nhiều công trình hiện nay, gia công kết cấu thép đang là khâu phát sinh nhiều rủi ro nhất, dù thường bị xem nhẹ. Thực tế cho thấy không ít công trình gặp tình trạng sai lệch kích thước, mối hàn không đạt yêu cầu, cấu kiện cong vênh hoặc không lắp dựng được. Nguyên nhân chủ yếu đến từ gia công không đúng quy trình kỹ thuật, sử dụng thép không phù hợp hoặc thiếu kiểm soát chất lượng ngay từ nhà xưởng.
Gia công kết cấu thép không chỉ là cắt, hàn thép theo bản vẽ, mà là quy trình tính toán, thi công, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và độ an toàn của toàn bộ công trình. Vì vậy, việc hiểu đúng bản chất gia công kết cấu thép, từ vật liệu sử dụng, tiêu chuẩn áp dụng đến quy trình thực hiện, là yêu cầu bắt buộc đối với chủ đầu tư và đơn vị thi công.
Nội dung chính
Kết cấu thép là gì?
Kết cấu thép là hệ thống chịu lực của công trình, được tạo thành từ thép kết cấu và các liên kết bằng hàn, bu lông hoặc đinh tán. Nó có nhiệm vụ tiếp nhận, phân phối và truyền tải trọng (tải trọng bản thân, tải sử dụng, gió, động đất…) xuống móng công trình một cách an toàn.
Kết cấu thép bao gồm: Cột thép, dầm thép, xà gồ, giằng, vật tư liên kết (bản mã, bu lông cường độ cao, mối hàn). Kết cấu thép không phải vật liệu hoàn thiện, mà là bộ khung xương quyết định độ bền, tuổi thọ và khả năng làm việc của toàn bộ công trình.
Gia công kết cấu thép là quá trình chế tạo các cấu kiện chịu lực bằng thép (cột, dầm, kèo, giằng, bản mã…) theo bản vẽ thiết kế và tiêu chuẩn kỹ thuật, nhằm tạo ra hệ kết cấu hoàn chỉnh sẵn sàng cho việc lắp dựng và thi công tại công trường.
Các loại kết cấu thép phổ biến hiện nay
Dưới đây là các loại kết cấu thép phổ biến nhất hiện nay được phân loại theo sơ đồ chịu lực và mục đích sử dụng:
Kết cấu khung thép
Đây là loại hình phổ biến nhất trong xây dựng dân dụng và công nghiệp nhẹ. Hệ khung bao gồm các cột và dầm liên kết chặt chẽ với nhau. Khung này chịu lực bằng cách truyền tải trọng từ sàn, mái xuống dầm, qua cột và xuống móng. Dạng kết cấu này giúp thi công nhanh, tận dụng tối đa diện tích sử dụng.
Ứng dụng: Nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn, hoặc nhà tiền chế dân dụng.
Kết cấu giàn thép
Khi bạn cần một không gian rộng lớn mà không muốn vướng cột ở giữa (nhịp lớn), kết cấu giàn là lựa chọn số 1. Kết cấu này gồm các thanh thép (thép góc, thép ống) liên kết thành các hình tam giác. Nó giúp giàn cực kỳ nhẹ nhưng lại chịu được lực rất lớn.
Ứng dụng: Mái nhà xưởng công nghiệp, sân vận động, nhà thi đấu, cầu đường bộ.
Kết cấu dạng vòm
Kết cấu vòm sẽ giúp thay vì chịu uốn như dầm thẳng, vòm chuyển phần lớn tải trọng thành lực nén dọc theo đường cong, giúp công trình có khả năng vượt những khoảng không gian khổng lồ mà không cần cột chống ở giữa.
Ứng dụng: Nhà ga sân bay, mái che sân vận động, nhà triển lãm kiến trúc độc đáo.
Kết cấu dây treo và cáp
một dạng kết cấu chịu lực đặc biệt, trong đó dây thép hoặc cáp thép là bộ phận chịu lực chính, làm việc chủ yếu ở trạng thái chịu kéo, thay vì chịu nén hay uốn như dầm và cột truyền thống. Khác với kết cấu khung thép hay dàn thép, loại kết cấu này không truyền lực bằng tiết diện đặc, mà truyền tải trọng thông qua lực kéo trong dây/cáp. Sau đó phân phối về các điểm neo, trụ hoặc móng công trình. Đây là loại kết cấu cho phép vượt nhịp xa nhất hiện nay.
Ứng dụng: Cầu dây văng, cầu treo, mái vòm dạng lưới cáp cho các nhà hát.
Các loại tiêu chuẩn kết cấu thép phổ biến hiện nay
Trong thực tế triển khai dự án, kết cấu thép không được kiểm soát bởi một tiêu chuẩn đơn lẻ, mà phải tuân thủ hệ thống tiêu chuẩn xuyên suốt từ thiết kế – gia công – lắp dựng. Việc áp dụng đúng và đồng bộ các tiêu chuẩn này là yếu tố quyết định đến độ an toàn, chất lượng và tuổi thọ của công trình.
Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép
Tiêu chuẩn thiết kế là nền tảng đầu tiên, quy định cách tính toán sức bền, ổn định và cấu tạo của các cấu kiện thép trong công trình dân dụng và công nghiệp.
Tại Việt Nam, TCVN 5575:2012 là tiêu chuẩn chủ đạo. Nó được sử dụng phổ biến cho các dự án trong nước. Tiêu chuẩn này đưa ra các nguyên tắc tính toán chi tiết về:
- Khả năng chịu lực của cấu kiện thép
- Ổn định tổng thể và ổn định cục bộ
- Yêu cầu cấu tạo nhằm đảm bảo an toàn khi làm việc lâu dài
Đối với các dự án có yếu tố nước ngoài, đặc biệt là khối FDI, các hệ tiêu chuẩn quốc tế thường được áp dụng song song hoặc thay thế, tùy theo yêu cầu của chủ đầu tư và tư vấn thiết kế. Trong đó:
- Tiêu chuẩn AISC (Hoa Kỳ) được sử dụng rộng rãi nhờ hệ thống hướng dẫn đầy đủ cho cả hai phương pháp thiết kế phổ biến là thiết kế theo trạng thái giới hạn và thiết kế theo ứng suất cho phép.
- Eurocode 3 (Châu Âu) được đánh giá cao về mức độ an toàn và độ chi tiết, thường áp dụng cho các dự án có vốn đầu tư từ châu Âu.
- JIS (Nhật Bản) và BS (Anh Quốc) thường xuất hiện trong các công trình có sự tham gia của nhà thầu, tư vấn hoặc thiết bị nhập khẩu từ các quốc gia này.
Việc lựa chọn tiêu chuẩn thiết kế ngay từ đầu sẽ chi phối trực tiếp đến vật liệu sử dụng, phương pháp gia công và yêu cầu lắp dựng, do đó không thể thay đổi tùy tiện trong quá trình triển khai.
Tiêu chuẩn gia công kết cấu thép
Nếu tiêu chuẩn thiết kế là “bản vẽ trên giấy”, thì tiêu chuẩn gia công kết cấu thép chính là yếu tố biến thiết kế thành sản phẩm thực tế. Đây cũng là khâu dễ phát sinh sai sót nhất nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Cụ thể:
- Vật liệu đầu vào phải có đầy đủ chứng nhận nguồn gốc, xuất xứ và được kiểm tra cơ lý tính như giới hạn chảy, cường độ kéo, độ giãn dài.
- Công nghệ gia công phải đảm bảo độ chính xác cao, trong đó các phương pháp hiện đại như cắt CNC, khoan lỗ tự động, hàn dầm bằng robot giúp giảm sai số, tăng tính đồng bộ và ổn định chất lượng.
- Mối hàn phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và được kiểm tra bằng các phương pháp không phá hủy như siêu âm, bột từ nhằm phát hiện khuyết tật bên trong.
- Xử lý bề mặt kết cấu thép bằng phun bi và sơn bảo vệ (epoxy, PU…) theo đúng quy chuẩn để tăng khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ sử dụng.
Trên thực tế, nhiều công trình gặp khó khăn trong quá trình lắp dựng không phải do thiết kế sai, mà do gia công không đạt dung sai hoặc không tuân thủ đầy đủ tiêu chuẩn, dẫn đến phải chỉnh sửa tại công trường, làm tăng chi phí và kéo dài tiến độ.
Tiêu chuẩn lắp dựng kết cấu thép tại công trường
Sau khi cấu kiện được gia công hoàn chỉnh, lắp dựng tại công trường là bước cuối cùng quyết định kết cấu thép có làm việc đúng như tính toán hay không. Chi tiết:
- Việc lắp đặt phải tuân thủ đúng trình tự kỹ thuật, đảm bảo ổn định không gian trong suốt quá trình thi công, tránh mất cân bằng tạm thời gây nguy hiểm.
- Liên kết bu lông neo phải được kiểm tra đầy đủ về vị trí, chiều sâu chôn và lực siết, sử dụng thiết bị đo chuyên dụng để đảm bảo đúng yêu cầu thiết kế.
- Tất cả mối nối bu lông và mối hàn tại công trường đều phải được kiểm tra và nghiệm thu trước khi chuyển sang giai đoạn tiếp theo.
- Đội ngũ thi công phải được huấn luyện an toàn lao động, có giám sát kỹ thuật thường trực và trang bị bảo hộ đầy đủ.
Có thể thấy, dù cấu kiện được gia công tốt đến đâu, nếu lắp dựng không đúng tiêu chuẩn, kết cấu thép vẫn có nhiều rủi ro về an toàn và tuổi thọ.
Quy trình thi công kết cấu thép
Gia công kết cấu thép là quy trình kỹ thuật chuyên môn cao, biến thép thô thành các cấu kiện chịu lực đúng thiết kế, kích thước và chất lượng. Từ đó, đảm bảo lắp dựng ngoài công trường nhanh, chính xác và an toàn.
Bước 1: Kiểm tra vật liệu đầu vào
Trước khi đưa vật liệu vào sản xuất, mọi lô thép phải được kiểm tra nghiêm ngặt về:
- Hồ sơ chất lượng, chứng nhận xuất xứ
- Đối chiếu thông số thực tế với yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng
Việc này giúp đảm bảo thép dùng để gia công cấu kiện đáp ứng đầy đủ cơ tính và tiêu chuẩn kỹ thuật trước khi đưa vào sản xuất.
Bước 2: Cắt / xả thép theo bản vẽ
Tấm thép hoặc thép định hình được cắt chuẩn xác theo kích thước và hình dạng trên bản vẽ kỹ thuật. Quy trình này có thể sử dụng các công nghệ hiện đại như:
- Máy cắt Laser tự động
- Máy cắt Plasma và Oxy
- Máy xẻ, cưa vòng…
Bước này định hình phôi ban đầu cho các cấu kiện lớn như cột, dầm, kèo hay xà gồ.
Bước 3: Gá tổ hợp và gia công bản mã
Sau khi cắt, các phôi thép được gá đúng vị trí theo bản vẽ để tạo thành tổ hợp sơ bộ. Cụ thể:
- Gia công đục lỗ bản mã
- Định vị các tấm thép theo đúng điểm hàn
- Liên kết tạm bằng hàn hoặc bu lông
Công đoạn này đảm bảo rằng cấu kiện được gá đúng hình dạng và vị trí trước khi hàn chính thức.
Bước 4: Hàn tổ hợp cấu kiện
Sau khi gá tạm, cấu kiện được chuyển sang khu vực hàn. Quy trình hàn trong gia công kết cấu thép bao gồm:
- Hàn tạm để cố định cấu kiện
- Hàn chính bằng máy hàn tự động hoặc bán tự động
- Kiểm tra chất lượng đường hàn bằng phương pháp siêu âm hoặc thử từ tính
Việc kiểm tra bằng công cụ chuyên dụng đảm bảo đường hàn đạt yêu cầu chịu lực và không có khuyết tật bên trong.
Bước 5: Nắn chỉnh kết cấu thép
Trong quá trình hàn, nhiệt độ cao có thể làm cấu kiện bị biến dạng, cong vênh. Vì vậy, sau khi hàn xong, cấu kiện phải được:
- Điều chỉnh lại hình dạng
- Nắn thẳng theo tiêu chuẩn cho phép
- Kiểm tra đúng kích thước thiết kế
Đây là bước quan trọng để đảm bảo cấu kiện đạt độ chuẩn xác khi lắp dựng ngoài công trường.
Bước 6: Hàn bản mã và sườn gia cường
Sau khi nắn chỉnh hoàn chỉnh:
- Các chi tiết phụ như bản mã thép, sườn gia cường được hàn cố định
- Quy trình này yêu cầu tay nghề cao. Bởi các chi tiết nhỏ này quyết định độ vững chắc và khả năng liên kết của kết cấu
Công đoạn này giúp nâng cao độ chịu lực và ổn định cho cả cấu kiện.
Bước 7: Vệ sinh bề mặt và phun bi
Trước khi sơn phủ, các cấu kiện được:
- Vệ sinh bằng hóa chất và phun bi
- Loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ, gỉ sắt
- Chuẩn bị bề mặt đạt chuẩn để sơn bám tốt
Việc này không chỉ giúp tăng tuổi thọ của kết cấu thép, mà còn tạo nền tốt cho việc sơn chống gỉ và hoàn thiện.
Bước 8: Sơn phủ hoàn thiện kết cấu thép
Cấu kiện sau khi sạch bề mặt sẽ được sơn theo quy trình gồm:
- Một lớp sơn chống gỉ
- Hai lớp sơn màu hoàn thiện (theo yêu cầu dự án)
- Lớp sơn phủ quyết định khả năng chống ăn mòn của cấu kiện trong môi trường thực tế. Từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ công trình.
Vai trò của Thép Bảo Tín trong gia công kết cấu thép
Trong thực tế, mỗi hạng mục kết cấu thép đều gắn liền với những nhóm vật liệu thép nhất định. Nếu vật liệu thép không đạt tiêu chuẩn, sai dung sai hoặc không đồng bộ, quá trình gia công kết cấu thép sẽ phát sinh rất nhiều rủi ro như: khó tổ hợp, mối hàn không ổn định, cấu kiện không lắp khớp tại công trường. Đây là lý do việc lựa chọn đơn vị cung cấp thép uy tín ngay từ đầu là rất càn thiết.
Với vai trò là đơn vị cung cấp thép công nghiệp, Thép Bảo Tín không đơn thuần bán thép theo quy cách, mà tập trung vào tính phù hợp của vật liệu trong ứng dụng kết cấu và gia công thực tế.
Các nhóm sản phẩm như thép hình (I, U, H, V), thép tấm, ống thép, thép hộp, xà gồ C – Z và phụ kiện kết cấu đều là vật liệu đầu vào trực tiếp cho gia công kết cấu nhà khung thép, nhà xưởng và công trình công nghiệp. Việc cung ứng vật liệu đúng tiêu chuẩn, đồng bộ quy cách giúp quá trình gia công chính xác hơn, giảm sai lệch khi lắp dựng và tối ưu chi phí, tiến độ cho nhà thầu.
Xem một số sản phẩm thép tại Thép Bảo Tín ngay:
Thêm vào đó, Thép Bảo Tín còn cung cấp các dịch vụ gia công thép tấm, bản mã, gia công cắt – tiên ren ống,…..giúp chủ đầu tư và nhà thầu:
- Kiểm soát chất lượng ngay từ đầu
- Hạn chế phát sinh kỹ thuật trong quá trình thi công
- Đảm bảo tính đồng bộ giữa bản vẽ, vật liệu và cấu kiện.
Đây chính là điều mà nhiều công trình yêu cầu nhằm dảm bảo tiến độ thi công, chất lượng công trình và nguồn ngân sách.
📌 Liên hệ Thép Bảo Tín để được tư vấn vật liệu và gia công kết cấu thép theo đúng bản vẽ, đúng tiêu chuẩn, tối ưu chi phí ngay từ đầu. Hotline: 0932 059 176.
Trên đây là những thông tin hữu ích về kết cấu thép và gia công kết cấu thép. Nếu cần thêm thông tin về đơn giá gia công kết cấu thép thì hãy liên hệ với Thép Bảo Tín để được hỗ trợ ngay – 0932 059 176!
