Theo sự phát triển của ngành công nghiệp, các dự án xây dựng ngày càng phải đáp ứng yêu cầu về chất lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn nhất định để đảm bảo an toàn và độ bền cho công trình. Trong đó, các yếu tố về an toàn như chống cháy và từng phần riêng lẻ đều có những tiêu chuẩn đánh giá riêng biệt. Hãy cùng Xây lắp Hải Long tìm hiểu về các tiêu chuẩn và tiêu chí thiết kế kết cấu thép ngay trong bài viết sau đây.
1. Tiêu chuẩn thiết kế thép đạt chuẩn theo từng quốc gia
1.1. Tiêu chuẩn thiết kế thép Việt Nam
Tiêu chuẩn thiết kế thép TCVN 5575:2012 xuất phát từ Nga. Đối với các tiêu chuẩn xây dựng tại Việt Nam, mọi quy trình cần tuân thủ các phương pháp và cách thức thiết kế, bao gồm các hệ số an toàn sau:
- Hệ số an toàn về tải trọng.
- Hệ số an toàn đối với các vật liệu cung cấp cho quá trình thi công.
- Hệ số an toàn liên quan đến môi trường làm việc, đảm bảo an toàn lao động.
Như vậy, tiêu chuẩn thiết kế thép ở Việt Nam chú trọng đến độ cứng và kết cấu thép, đảm bảo rằng chúng không biến dạng quá mức. Đối với cường độ tính toán, theo TCVN, nó được tính bằng công thức: Cường độ tiêu chuẩn / Hệ số an toàn về vật liệu. Còn về tải trọng tính toán, nó sẽ được tính dựa trên công thức: Tải tiêu chuẩn * hệ số độ tin cậy về tải trọng.
Theo tiêu chuẩn kết cấu thép Việt Nam, TCVN 2737:1995 được áp dụng làm giá trị tải trọng tính toán cho kết cấu thép. Việc đo tốc độ gió của tải trọng gió được thực hiện trong khoảng 3 giây với chu kỳ 20 năm, trong đó hệ số gió ở Việt Nam được tính theo áp lực gió, không phải theo vận tốc. Đối với các vật thể hình khối, hệ số khí động được xác định dựa trên kết quả đo áp lực mô hình trong ống khí động.
1.2. Tiêu chuẩn thiết kế thép Mỹ AISC 89/ASD
Bên cạnh tiêu chuẩn thiết kế ở Việt Nam, phương pháp thiết kế kết cấu thép theo tiêu chuẩn của Mỹ là lựa chọn được nhiều chủ thầu sử dụng hiện nay. Tiêu chuẩn Mỹ áp dụng hai phương pháp tính chính:
- Phương pháp 1: Theo ứng suất cho phép (ASD) và hệ số tải trọng: Theo đó, ứng suất giới hạn không được vượt quá ứng suất cho phép, được tính theo công thức ứng suất chảy * (0,6 đến 0,67).
- Phương pháp 2: Theo hệ số tải trọng (LRFD): Tải trọng được nhân với hệ số trong khoảng từ 1,2 đến 1,6; hệ số chịu lực được nhân với giá trị từ 0,75 đến 0,9; trong đó, ứng suất giới hạn chính là giới hạn chảy.
Mối quan hệ giữa Ft, Fy, và Fb như sau:
- Khi chịu lực kéo, giá trị ứng suất cho phép Ft = 0,6Fy (với Fy là giới hạn chảy của thép).
- Khi chịu lực nén, giá trị được tính bằng cách nhân Fy với hệ số uốn dọc.
- Đối với kết cấu chịu uốn, giá trị giới hạn được ký hiệu là Fb và có giá trị từ 0,6 đến 0,67Fy.
Các giá trị nội lực, bao gồm M, N, Q, xuất phát từ tải trọng tiêu chuẩn mà không có hệ số vượt tải. Tuy nhiên, công thức xác định nội lực lại kết hợp với các tổ hợp tải trọng.
Tiết diện theo tiêu chuẩn Mỹ được phân chia thành ba loại: tiết diện đặc chắc, tiết diện mảnh, và tiết diện không đặc chắc. Tính toán diện tích tiết diện đặc chắc đòi hỏi sử dụng toàn bộ hiệu suất cho phép của vật liệu. Trong khi đó, đối với tính toán diện tích tiết diện không đặc chắc, ứng suất cho phép của vật liệu cần giảm xuống. Tương tự, đối với tiết diện mảnh cũng phải giảm thêm.
Tiêu chuẩn này chấp nhận cong vênh cục bộ của tiết diện và cho phép một số bộ phận của tiết diện không hoạt động, dẫn đến giảm ứng suất cho phép. Kết quả là xuất hiện nhiều quy định về độ mảnh của bụng dầm/cánh dầm và bụng cột/cánh cột. Ví dụ, theo tiêu chuẩn AISC, tỷ lệ giữa chiều cao và chiều dày của bụng dầm không vượt quá 320 thì không yêu cầu sườn gia cường, trong khi theo tiêu chuẩn Việt Nam, hệ số này là 100.
1.3. Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép Châu Âu Eurocode 3
Các tính toán cấu trúc thép theo tiêu chuẩn châu Âu được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn giới hạn , bao gồm giới hạn chịu lực và giới hạn sử dụng. Ứng suất giới hạn được tính toán bằng cách lấy giới hạn chảy nhân với nhiều hệ số.
Tiết diện được phân loại thành nhiều cấp dựa trên độ mảnh, được đo bằng tỷ lệ bề rộng/chiều dày. Các tiết diện thuộc cấp 1 và 2, có độ dày lớn hơn, được tính toán với ứng suất cao hơn. Còn các tiết diện thuộc cấp 3 và 4, có độ mảnh cao hơn và dễ mất ổn định cục bộ. Quan điểm này tương đồng với tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam và tiêu chuẩn Mỹ tính theo LRFD. Dựa trên đó, tiết diện được phân thành bốn loại: đặc, không đặc, dẻo và mảnh.
Tải trọng được tính toán theo quy định của BS 6399, bao gồm việc xác định tải trọng của sàn, tải trọng gió và tải trọng tuyết. Trong đó, tải trọng gió là áp lực từ tốc độ gió tác động lên công trình. Khi tính toán cần lưu ý rằng hệ số khí động của tải trọng gió phải xem xét áp lực âm bên trong công trình với nhiều giá trị khác nhau cho hệ số khí động, cần chọn giá trị hệ số khí động nguy hiểm nhất để thực hiện tính toán. Đối với BS 6399, quy định sử dụng tốc độ gió trung bình trong một giờ, với chu kỳ 50 năm, đồng thời tiêu chuẩn Anh CP3 cũng áp dụng tốc độ gió đo trong 3 giây, với chu kỳ 50 năm.
Chuyển vị cho phép được tính toán là giá trị tối đa do tải trọng sử dụng (hoạt tải) mà không áp dụng hệ số vượt tải. Tiêu chuẩn này cho phép biến dạng lớn hơn so với TCVN, ví dụ như dầm đỡ trần L/360 (theo TCVN L/400); dầm phụ L/200 (TCVN L/240). Đặc biệt, tiêu chuẩn này chỉ áp dụng hoạt tải tính toán, không bao gồm toàn bộ tải trọng như TCVN.
Hệ số an toàn trong BS 6399 được điều chỉnh tùy thuộc vào từng loại tải khác nhau. Ví dụ, hệ số an toàn (HSAT) cho tải tĩnh là 1,4 (so với 1,2 của TCVN); cho tải hoạt động là 1,6 (so với 1,2 hoặc 1,3 của TCVN); và cho tải trọng gió là 1,4 (so với 1,2 của TCVN). Trong khi đó, hệ số an toàn đối với vật liệu trong BS 6399 là 1, do đã được điều chỉnh khi tính toán cường độ vật liệu. Còn theo TCVN, hệ số an toàn của vật liệu dao động từ 1,05 đến 1,1 tùy thuộc vào loại thép. Bên cạnh đó, BS không có các hệ số an toàn đối với chức năng của công trình và hệ số làm việc của cấu trúc, trong khi TCVN lại áp dụng và quy định về chúng.
So sánh tổng hợp các hệ số an toàn (HSAT) giữa BS và TCVN, ta thấy HSAT của TCVN nhỏ hơn so với BS. Vì vậy, với cùng một loại vật liệu thép, khi cùng chịu một tải trọng danh nghĩa, cấu trúc tính theo TCVN sẽ tiêu thụ ít vật liệu hơn.
2. Tiêu chuẩn về tải trọng thiết kế mỗi quốc gia
Tải trọng thiết kế đối với mỗi quốc gia đều tuân theo các tiêu chuẩn riêng biệt. Dưới đây là một số ví dụ về tiêu chuẩn tải trọng thiết kế của một số quốc gia:
- Việt Nam: TCVN 2737:1995
- Mỹ: UBC 97; MBMA 2002; IBC 2006
- Anh: BS 6399: Part 2: 1997 – Load for Building: Part 2 – Code of practice for wind loads; BS 6399: Part 1: 1984 – Design loading for buildings: Part 1 – Code of practice for dead and imposed loads.
- Châu Âu: EN 1991-1-4:2005 A1
- Úc: AS/NZS 1170.1:2002, AS/NZS 1170.2:2011
Tải trọng thiết kế phụ thuộc vào các ảnh hưởng bên ngoài đối với công trình, bao gồm cả ảnh hưởng từ mặt bằng xây dựng và tác động của thời tiết. Mặc dù mỗi quốc gia có tiêu chuẩn riêng, nhưng việc áp dụng nguyên tắc cơ bản vẫn vô cùng cần thiết để đảm bảo an toàn và tránh sai sót nguy hiểm trong quá trình xây dựng.
Cần lưu ý gì khi lắp dựng các loại nhà công nghiệp?
1. Phân tích khu vực xây dựng:
- Điều kiện địa chất: Đảm bảo nền đất có khả năng chịu tải trọng của công trình, tránh tình trạng sụt lún, nghiêng vẹo.
- Môi trường xung quanh: Xác định các yếu tố ảnh hưởng như tiếng ồn, bụi bẩn, khí thải, đảm bảo tuân thủ quy định về bảo vệ môi trường.
- Giao thông vận tải: Thuận tiện cho việc vận chuyển vật liệu, thiết bị và thành phẩm.
- Pháp lý: Xin cấp phép xây dựng và tuân thủ các quy định liên quan.
2. Lựa chọn vật liệu xây dựng:
- Độ bền: Chịu được tải trọng lớn, điều kiện thời tiết khắc nghiệt và môi trường sản xuất.
- Chống cháy: Đảm bảo an toàn cho người và tài sản trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn.
- Chống thấm: Ngăn chặn nước mưa, hóa chất xâm nhập, bảo vệ kết cấu công trình.
- Thân thiện môi trường: Ưu tiên vật liệu tái chế, ít gây ô nhiễm.
3. Quy trình thi công an toàn:
- Đào tạo nhân viên: Nâng cao kiến thức, kỹ năng an toàn lao động cho công nhân.
- Trang bị bảo hộ: Cung cấp đầy đủ các thiết bị bảo hộ lao động như mũ, kính, găng tay, ủng,…
- Giám sát thi công: Đảm bảo tuân thủ các quy trình an toàn, phòng ngừa tai nạn lao động.
- Sử dụng máy móc hiện đại: Tự động hóa các công đoạn nguy hiểm, giảm thiểu rủi ro cho người lao động.
4. Đáp ứng tiêu chuẩn:
- Tiêu chuẩn kỹ thuật: Kích thước, kết cấu, tải trọng, hệ thống điện, nước,…
- Tiêu chuẩn an toàn: Phòng cháy chữa cháy, chống sét, hệ thống thoát hiểm,…
- Tiêu chuẩn môi trường: Giảm thiểu tiếng ồn, bụi bẩn, khí thải,…
5. Lưu ý bổ sung:
- Thiết kế thông minh: Tối ưu hóa diện tích sử dụng, tiết kiệm năng lượng, tạo môi trường làm việc thoải mái.
- Hệ thống điện, nước: Đảm bảo an toàn, đáp ứng nhu cầu sử dụng của nhà máy.
- Hệ thống xử lý chất thải: Tuân thủ quy định về bảo vệ môi trường.
- Bảo trì, bảo dưỡng định kỳ: Đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ công trình.
Lắp dựng nhà công nghiệp là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn, kỹ thuật và môi trường. Việc tuân thủ các lưu ý trên sẽ giúp đảm bảo chất lượng, độ an toàn và hiệu quả hoạt động của nhà máy.
XÂY LẮP HẢI LONG LÀ ĐƠN VỊ SẢN XUẤT KẾT CẤU NHÀ THÉP UY TÍN
Việc lựa chọn đúng đối tác gia công kết cấu thép chính là yếu tố quyết định thành công cho mỗi dự án xây dựng. Trong bối cảnh thị trường ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng, tiến độ và an toàn, Kết cấu thép Hải Long tự hào là thương hiệu hàng đầu được nhiều chủ đầu tư lớn trong và ngoài nước tin tưởng lựa chọn:
- Đội ngũ kỹ sư, kiến trúc sư và chuyên gia giàu kinh nghiệm, am hiểu về thiết kế và thi công nhà xưởng nhà kho theo tiêu chuẩn quốc tế.
- Năng lực thi công đa dạng, đáp ứng mọi quy mô và yêu cầu của dự án, từ nhà xưởng đơn giản đến phức tạp.
- Sở hữu hệ thống máy móc, trang thiết bị hiện đại, ba nhà máy Kết cấu thép với năng suất đạt gần 50.000 tấn/năm, đảm bảo thi công nhanh chóng, chính xác và an toàn.
- Quy trình thi công chuyên nghiệp, được quản lý chặt chẽ.
Bạn đang cần tìm kiếm một đơn vị sản xuất – lắp dựng kết cấu thép uy tín và chuyên nghiệp? Hãy liên hệ với Xây lắp Hải Long để được tư vấn và báo giá miễn phí:
- CÔNG TY CỔ PHẦN XÂY LẮP HẢI LONG – THÀNH VIÊN TẬP ĐOÀN TAIYO
- Địa chỉ: Tòa nhà Taiyo, 97 Bạch Đằng, phường Thượng Lý, quận Hồng Bàng, thành phố Hải Phòng, Việt Nam.
- Hotline: 084 6625 888
- Email: info@hailongjsc.vn
