Khung thép nhà công nghiệp – Chi tiết kết cấu và cách thiết kế

Khung thép nhà công nghiệp là giải pháp kết cấu được ưa chuộng nhờ khả năng chịu lực tốt, thi công nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. Khung thép đóng vai trò quan chủ chốt việc đảm bảo sự ổn định, bền vững của công trình, đồng thời đáp ứng linh hoạt các yêu cầu về không gian và công năng sử dụng. 

Việc thiết kế chi tiết kết cấu khung thép cần sự tính toán kỹ lưỡng, tối ưu hóa vật liệu và đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật. Bài viết này của Sắt Thép Minh Quân sẽ phân tích chi tiết về cấu tạo, đặc điểm và quy trình thiết kế khung thép nhà công nghiệp.

Yêu cầu thiết kế nhà xưởng công nghiệp

Khi thiết kế khung thép nhà công nghiệp nhiều tầng hay một tầng, chủ đầu tư và nhà thầu cần tuân thủ các yêu cầu, tiêu chuẩn cơ bản được quy định trong văn bản pháp lý cụ thể, bao gồm:

• Quy chuẩn XDVN (xây dựng Việt Nam) Quyết định 682/BXD-CSXD 14/12/1996 của Bộ Xây dựng.
• Quy chuẩn XDVN (xây dựng Việt Nam) quyết định 439/BXD-CSXD 25/9/1997 của Bộ Xây dựng.
• Tiêu chuẩn thiết kế nhà xưởng và công trình sản xuất công nghiệp hiện hành.

Việc tuân thủ các quy định này đảm bảo tính an toàn, hiệu quả và bền vững của công trình trong suốt quá trình sử dụng.

Thông số khung thép nhà công nghiệp

Nhà công nghiệp sử dụng hệ thống khung và cột hoàn toàn bằng thép định hình hoặc thép tổ hợp. Các cấu kiện này được chế tạo và lắp ráp dựa trên bản vẽ thiết kế kiến trúc kỹ thuật từ trước, đảm bảo tính chính xác cũng như đồng bộ.

Thời gian thi công nhà công nghiệp diễn ra nhanh chóng nhờ các cấu kiện được gia công sẵn tại nhà máy và chỉ cần lắp dựng tại công trường. Kết cấu thép được xem là giải pháp tối ưu, đặc biệt từ khi công nghệ khung thép tiền chế ra đời đã thay thế gần như hoàn toàn các phương pháp xây dựng truyền thống. Điều này giúp chủ đầu tư và nhà thầu tiết kiệm đáng kể thời gian, chi phí, công sức thi công.

Các thông số cơ bản của kết cấu nhà công nghiệp khung thép tiền chế:

• Khẩu độ: Khoảng cách nằm ngang giữa hai cột biên, còn được gọi là chiều rộng không gian nhà xưởng.
• Bước cột: Khoảng cách giữa hai cột theo phương dọc nhà, từ 6m đến 12m tùy thiết kế.
• Chiều cao nhà xưởng: Chiều cao của cột biên, ảnh hưởng đến độ thông thoáng không gian nhà xưởng.
• Độ dốc mái: Dao động từ 10% đến 30% để đảm bảo khả năng thoát nước mưa hiệu quả.
• Tải trọng móng: Tính dựa trên công năng sử dụng, bao gồm tác động của máy móc, xe tải và phương tiện vận chuyển hàng hóa.
• Tải trọng mái: Gồm tải trọng của mái tôn, tấm cách nhiệt, hệ thống kỹ thuật, tải gió và các thiết bị khác như cầu trục.
• Tải trọng nền: Xác định dựa trên trọng lượng và tác động của máy móc, xe vận chuyển, hoạt động sản xuất hằng ngày trong nhà xưởng.

Kết cấu khung thép nhà công nghiệp

Kết cấu nhà xưởng công nghiệp khung thép tiền chế gồm nhiều thành phần chính sau đây:

Kết cấu móng

Móng nhà xưởng có vai trò truyền tải trọng từ kết cấu trên xuống nền đất. Các loại móng phổ biến hiện nay bao gồm móng đơn, móng băng, móng cọc và móng kèo, được lựa chọn tùy thuộc vào đặc điểm địa chất của từng khu vực. Trước khi đổ bê tông, việc lắp đặt bu lông móng là bước quan trọng cần thực hiện chính xác để đảm bảo việc lắp đặt cột và kèo thép chính xác, dễ dàng.

Nền nhà xưởng

Nền nhà xưởng được đổ bê tông và đầm chặt cát. Độ dày bê tông phụ thuộc vào tải trọng của các thiết bị máy móc và phương tiện vận chuyển trong xưởng. Bề mặt nền cần được xử lý đánh bóng hoặc phủ lớp sơn epoxy chống thấm, dễ dàng vệ sinh.

Hệ khung kết cấu chính

Hệ khung thép chính bao gồm các cột, dầm và giàn thép. Đây là các bộ phận chịu lực chính, có khả năng chống lại lực tác động và chịu được nhịp lớn lên đến 100m.

Giếng trời và mái canopy

Giếng trời được bố trí tại đỉnh nhà xưởng để cung cấp ánh sáng tự nhiên và tạo sự thông thoáng trong quá trình sản xuất. Mái canopy là hệ thống mái che, bảo vệ cửa ra vào, cửa sổ khỏi tác động của mưa nắng, giúp bảo vệ không gian bên trong nhà xưởng.

Xà gồ và hệ giằng mái, cột, xà gồ

Xà gồ được làm từ thép mạ kẽm với các dạng chữ C hoặc Z, được lắp đặt với khoảng cách từ 1 đến 1,5m. Hệ giằng mái, giằng cột, giằng xà gồ mặc dù có khối lượng nhẹ nhưng vô cùng quan trọng trong việc giữ ổn định cho kết cấu nhà xưởng trong quá trình lắp dựng và vận hành.

Bu lông neo

Bu lông neo là chi tiết quan trọng dùng để kết nối các bộ phận trong kết cấu nhà xưởng. Cấu tạo của bu lông neo bao gồm đai ốc, thân bu lông, chốt chống biến dạng và hai bulong đen. Chúng giữ các chi tiết kết cấu chắc chắn nhờ vào ma sát giữa những vòng ren và đai ốc.

Cột dầm, cột thép

Khi thiết kế cột thép, cần bố trí các cột sao cho độc lập ở mỗi nhịp, đầu cột được hỗ trợ bởi thanh thép thẳng. Sự sắp xếp các điểm giao nhau của thanh thép cần được đảm bảo đối xứng và không uốn cong cột thép, vì điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng công trình. Kích thước cột thép nhà công nghiệp phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm tải trọng, khẩu độ, chiều cao công trình và những yêu cầu thiết kế khác. 

Tôn che, vật liệu cách nhiệt

Tôn bao che được mạ lớp màu để tăng độ bền và tính thẩm mỹ, đồng thời bảo vệ khỏi các tác động ăn mòn. Bên cạnh đó, vật liệu cách nhiệt như bông thủy tinh hoặc túi khí được sử dụng để điều hòa nhiệt độ bên trong nhà xưởng, giúp giảm nhiệt độ và tiếng ồn, tạo môi trường làm việc thoải mái.

Ưu điểm khung thép nhà công nghiệp

Ưu điểm vượt trội của kết cấu thép trong xây dựng nhà công nghiệp:

• Khả năng chịu nhiệt vượt trội: Khả năng chịu nhiệt lên đến 200 độ C, cao hơn đáng kể so với bê tông cốt thép. Điều này giúp đảm bảo an toàn cho công trình trong môi trường làm việc có nhiệt độ cao hoặc có nguy cơ cháy nổ.
• Độ bền cao, chịu lực tốt: Thép sở hữu độ bền kéo và nén rất lớn giúp kết cấu nhà xưởng chịu được tải trọng lớn, các tác động cơ học mạnh mẽ như động đất, bão gió.  
• Tính linh hoạt và dễ dàng lắp đặt: Các thành phần kết cấu thép được sản xuất sẵn tại nhà máy, vận chuyển và lắp ráp nhanh chóng tại công trường. Điều này rút ngắn thời gian thi công, giảm thiểu chi phí và giúp dự án đi vào hoạt động sớm hơn.
• Khả năng thích ứng cao: Khi nhu cầu sản xuất thay đổi hoặc có sự cố xảy ra, kết cấu thép rất dễ dàng được điều chỉnh, mở rộng hoặc sửa chữa. Điều này giúp tối ưu hóa không gian sản xuất và tăng tính linh hoạt cho nhà xưởng.
• Kết nối thuận tiện với các hệ thống kỹ thuật: Thép dễ dàng được khoan, cắt và hàn để kết nối với các thiết bị, đường ống và hệ thống điện, giúp quá trình lắp đặt hệ thống kỹ thuật trở nên nhanh chóng, hiệu quả hơn.

Thiết kế khung thép nhà công nghiệp

Thiết kế khung thép cho nhà công nghiệp cần đảm bảo tính bền vững, khả năng chịu tải trọng lớn và hiệu quả về chi phí. Dưới đây là một số bước cơ bản khi thiết kế khung thép cho nhà công nghiệp:

• Bước 1: Xác định mục đích sử dụng
• Bước 2: Chọn loại khung thép
• Bước 3: Tính toán tải trọng và sức chịu tải
• Bước 4: Chọn vật liệu thép
• Bước 5: Thiết kế các thành phần của khung
• Bước 6: Kết nối và liên kết
• Bước 7: Tiêu chuẩn và quy định
• Bước 8: Lắp đặt và kiểm tra

Khung thép nhà công nghiệp là hệ kết cấu chịu lực chủ yếu được sử dụng trong các công trình như nhà xưởng, kho bãi và nhà máy. Được làm từ các thanh thép hình chữ I, H hoặc thép ống, khung thép có khả năng chịu tải trọng lớn, tiết kiệm không gian và dễ dàng thi công. Nhờ tính bền vững và khả năng chống chịu thời tiết, khung thép được sử dụng cho các công trình công nghiệp có quy mô lớn.

Lời kết

Sắt Thép Minh Quân là đơn vị chuyên cung cấp các loại sắt thép dùng trong xây dựng cũng như công nghiệp. Các chủ thầu có nhu cầu mua để thi công khung thép nhà công nghiệp, hãy liên hệ với Sắt Thép Minh Quân để được tư vấn chi tiết.

Thông tin liên hệ công ty TNHH Sắt Thép Minh Quân:

• Website: satthepminhquan.com.vn
• Địa chỉ: 131/12/4A đường Tân Chánh Hiệp 18, khu phố 8, phường Tân chánh Hiệp, Quận 12, TP.HCM, Việt Nam
• Điện thoại: 0968.973.689
• Hotline: 0949.267.789 (Mr. Bình)
• Email: hoadon.satthepminhquan@gmail.com