Nhà tiền chế thi công nhanh, khẩu độ rộng và dễ mở rộng, nhưng độ an toàn của nó phụ thuộc gần như hoàn toàn vào khung thép. Chỉ cần chọn sai tiết diện cột, kèo, bỏ sót giằng hoặc đặt sai bu lông neo, cả hệ khung có thể bị võng, rung lắc hoặc lệch ngay từ khi lắp dựng. Bài viết này chia sẻ cách chọn thép hình cho từng vị trí, từ cột kèo đến xà gồ, giằng và bu lông neo, cùng những lỗi hay gặp nhất trên công trường.
Hiểu hệ khung trước khi chọn thép
Nhà tiền chế gồm hệ khung chính, hệ kết cấu phụ và hệ bao che. Hệ khung chính gồm cột và kèo, chịu tải trọng bản thân, tải trọng mái, tải trọng sử dụng và tải trọng gió. Hệ kết cấu phụ gồm xà gồ, dầm tường và thanh chống, có nhiệm vụ đỡ tấm lợp và truyền tải về khung chính. Hệ giằng giúp khung chống lại lực ngang, giữ khung không bị biến dạng và đảm bảo ổn định tổng thể.
Nguyên tắc chọn thép vì thế rất rõ: cột và kèo phải chọn theo tính toán tải trọng, khẩu độ và chiều cao, không chọn theo cảm tính hay theo giá rẻ nhất. Xà gồ và giằng tuy nhẹ hơn nhưng không được bỏ sót, vì thiếu chúng thì khung chính dù lớn cũng vẫn có thể mất ổn định theo phương ngang.
Xà gồ và giằng nhẹ nhưng không được bỏ
Xà gồ mái và xà gồ tường thường dùng thép hình C, Z hoặc U cán nguội. Xà gồ C dễ lắp đặt và phù hợp với nhịp vừa, xà gồ Z có thể nối chồng lên nhau tại gối nên phù hợp với hệ mái liên tục và nhịp lớn hơn. Khoảng cách xà gồ phải theo đúng bản vẽ và loại tấm lợp, vì xà gồ quá thưa sẽ làm tấm lợp bị võng, dột và rung khi có gió, còn xà gồ quá dày sẽ tốn vật tư mà không tăng đáng kể độ an toàn.
Hệ giằng gồm giằng mái, giằng cột, giằng xà gồ và giằng đầu hồi, thường dùng thép thanh tròn, thép dẹt hoặc cáp thép bố trí chéo. Giằng có nhiệm vụ chống lại lực gió và lực ngang, giữ cho khung không bị xô lệch trong quá trình lắp dựng và sử dụng. Một lỗi rất hay gặp là thi công xong khung chính rồi mới nghĩ đến giằng, hoặc lắp giằng tạm rồi quên thay bằng giằng vĩnh cửu. Khi đó, khung có thể đứng được trong điều kiện bình thường nhưng sẽ rung lắc và biến dạng khi gặp gió mạnh.
Bu lông neo chi tiết nhỏ nhưng quyết định cả khung
Bu lông neo, còn gọi là bu lông móng, là chi tiết liên kết chân cột thép với móng bê tông. Nó giữ cho chân cột không bị xê dịch, xoay lệch hoặc trượt khỏi móng khi chịu tải trọng đứng, tải trọng ngang và mô men uốn. Các loại phổ biến là bu lông neo chữ L và chữ J, với cấp bền thường gặp là 4.6, 5.6 cho công trình nhỏ và 8.8 cho nhà xưởng khẩu độ lớn hoặc chịu gió bão cao.
Điểm khó nhất của bu lông neo là độ chính xác. Bản mã chân cột thường được gia công chính xác bằng máy CNC, lỗ bu lông chỉ rộng hơn thân bu lông khoảng 2 đến 3mm, nên sai số vị trí cụm bu lông thường phải dưới 2mm.
Vì vậy, khi đổ móng, bạn bắt buộc phải dùng dưỡng định vị bằng thép đủ cứng để cố định cụm bu lông, kiểm tra lại tim, cao độ và khoảng cách bằng máy trắc đạc trước và sau khi đổ bê tông. Nếu bu lông bị lệch, việc khắc phục rất tốn kém: nhẹ thì phải mài rộng lỗ bản mã hoặc uốn bu lông, nặng thì phải cắt bỏ và khoan cấy bu lông hóa chất mới.
Chống gỉ xử lý từ nhà máy đến công trường
Thép hình cho nhà tiền chế thường được sơn chống gỉ hoặc mạ kẽm tùy môi trường. Với nhà trong khu công nghiệp, nhà gần biển hoặc nhà có hơi ẩm, hóa chất, bạn nên ưu tiên phương án chống gỉ tốt hơn ngay từ đầu, thay vì chỉ sơn một lớp mỏng cho đủ nghiệm thu. Các vị trí dễ gỉ nhất là chân cột tiếp xúc với nước, mối hàn, mặt cắt sau khi cắt và các khe hở tại bản mã, vì nước và bụi dễ đọng lại ở đó.
Khi thi công, thợ cần làm sạch bề mặt trước khi sơn, sơn lót chống gỉ đủ lớp và sơn phủ đúng loại cho môi trường sử dụng. Sau khi hàn hoặc cắt tại công trường, vị trí đó phải được mài sạch và sơn dặm ngay, không để thép trần phơi mưa nhiều ngày. Chân cột sau khi lắp dựng nên được rót vữa không co ngót để lấp kín khe hở dưới bản mã, vừa tăng khả năng chịu lực, vừa ngăn nước len vào gây gỉ từ bên trong.
Chọn thép I, H cho cột kèo tại Thép Đại Bàng
Cột thép trong nhà tiền chế thường dùng thép hình H hoặc thép tổ hợp tiết diện chữ H, vì cánh rộng, song song và bụng dày giúp cột chịu nén, chịu uốn và chống xoắn tốt hơn trong nhiều phương. Kèo thép thường dùng thép hình I hoặc thép tổ hợp tiết diện thay đổi, với tiết diện lớn ở vị trí chịu mô men lớn và nhỏ dần về hai đầu. Cách làm này giúp tiết kiệm vật liệu mà vẫn đảm bảo khả năng chịu lực của mái.
Sự khác nhau cơ bản giữa H và I nằm ở cánh và bụng. Thép H có cánh rộng, song song và bụng thường dày hơn, nên nặng hơn nhưng chịu tải tổng thể tốt hơn, phù hợp làm cột và dầm chính chịu tải lớn. Thép I có cánh hẹp hơn, bụng mỏng hơn và tối ưu cho uốn theo một phương, nên thường nhẹ và kinh tế hơn khi làm dầm phụ hoặc kèo nhịp vừa. Trong thực tế, nhiều nhà tiền chế dùng cả hai loại: H cho cột và dầm chính, I cho kèo và dầm phụ, tùy theo tính toán của kỹ sư kết cấu.
Trước khi chốt vật tư, bạn nên tham khảo giá thép hình I tại Thép Đại Bàng theo đúng quy cách mình cần, gồm chiều cao tiết diện, chiều rộng cánh, độ dày cánh và bụng, chiều dài và mác thép. Khi so sánh giá, bạn nên so sánh cùng một tiết diện và cùng mác thép, thay vì chỉ so sánh giá theo kg hoặc theo cây. Bạn cũng nên hỏi rõ thép đó là thép cán nóng nguyên cây hay thép tổ hợp hàn, vì hai loại này khác nhau về dung sai, mối hàn và cách kiểm tra chất lượng.
Những lỗi hay gặp khi thi công nhà tiền chế
Lỗi đầu tiên là chọn tiết diện theo kinh nghiệm mà không có tính toán kết cấu, đặc biệt là khi tăng khẩu độ, tăng chiều cao hoặc gắn thêm cầu trục, mái che mà không tính lại tải trọng. Lỗi thứ hai là đặt sai bu lông neo, sai tim hoặc sai cao độ, khiến cột không lắp khớp với bản mã và phải sửa chữa chắp vá. Lỗi thứ ba là bỏ sót hoặc lắp sai giằng, khiến khung bị rung lắc và mất ổn định theo phương ngang.
Lỗi thứ tư là siết bu lông không đủ lực hoặc thiếu bu lông tại các liên kết chính. Bu lông cường độ cao phải được siết bằng cờ lê lực theo đúng lực căng quy định, và chỉ được tháo giằng tạm, dây neo tạm khi khung đã được lắp hoàn chỉnh và siết đủ lực. Lỗi thứ năm là lắp xà gồ sai khoảng cách, bắn vít mái không đúng vị trí hoặc bỏ qua gioăng chống dột, khiến mái bị dột ngay trong mùa mưa đầu tiên. Lỗi thứ sáu là không rót vữa chân cột hoặc rót không đầy, để lại khe hở dưới bản mã, làm chân cột chỉ tựa một phần lên bê tông và dễ lún lệch theo thời gian.
Kinh nghiệm làm nhà tiền chế có thể gói gọn trong một nguyên tắc: khung chính phải đúng tính toán, xà gồ và giằng không được bỏ sót, bu lông neo phải chính xác gần như tuyệt đối và chống gỉ phải làm từ đầu, không làm cho có. Khi bạn chọn đúng thép H, I cho cột kèo, lắp đủ giằng, đặt đúng bu lông neo và xử lý kỹ chân cột, mối hàn, ngôi nhà tiền chế sẽ không chỉ thi công nhanh mà còn bền, ổn định và ít phát sinh sửa chữa về sau.
