Trong ngành xây dựng công nghiệp, kết cấu thép được ví như “bộ khung xương” nâng đỡ toàn bộ công trình. Sự vững chắc, an toàn và tuổi thọ của một dự án phụ thuộc trực tiếp vào chất lượng của từng cấu kiện thép. Do đó, việc áp dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật không chỉ là một quy định mang tính pháp lý mà còn là cam kết cao nhất về chất lượng và độ an toàn. Tại Việt Nam, hệ thống Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) đóng vai trò là khung kỹ thuật nền tảng, bắt buộc tuân thủ cho mọi dự án xây dựng, đảm bảo tính đồng bộ và an toàn.
Đối với các chủ đầu tư và kỹ sư dự án, việc am hiểu các tiêu chuẩn này là yếu tố “sống còn” để kiểm soát chất lượng và đánh giá năng lực của nhà thầu. Một nhà sản xuất kết cấu thép uy tín phải chứng minh được khả năng tuân thủ nghiêm ngặt và toàn diện hệ thống TCVN trong toàn bộ vòng đời sản phẩm. Bài viết này sẽ cung cấp một góc nhìn phân tích, hệ thống hoá các TCVN cốt lõi liên quan đến quá trình từ thiết kế, lựa chọn vật liệu, gia công, hàn, bảo vệ bề mặt cho đến lắp dựng và nghiệm thu kết cấu thép.
TCVN 5575:2012 (và bản cập nhật 2024)
TCVN 5575, với phiên bản gần nhất là TCNV 5575:2012 và bản cập nhật TCVN 5575:2024, được xem là tiêu chuẩn hạt nhân trong lĩnh vực thiết kế kết cấu thép cho các công trình dân dụng và công nghiệp. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các công trình đặc thù như giao thông hay thuỷ lợi. Nội dung của TCVN 5575 đặt ra những nguyên tắc và yêu cầu cơ bản, định hình toàn bộ quyas trình sản xuất và lắp dựng sau này.
Nguyên tắc thiết kế cốt lõi
Nguyên tắc cơ bản và quan trọng nhất mà TCVN 5575 đưa ra là phương pháp tính toán kết cấu theo trạng thái giới hạn, nghĩa là kết cấu được thiết kế sao cho không vượt quá các trạng thái có thể làm mất khả năng làm việc bình thường của nó. Có hai nhóm trạng thái giới hạn chính:
- Trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực (Trạng thái giới hạn thứ nhất): Đây là các trạng thái liên quan đến sự an toàn của công trình, khi kết cấu có thể bị phá hoại hay sụp đổ. Các trường hợp bao gồm phá hoại về độ bền, mất ổn định tổng thể hoặc cục bộ, phá hoại dòn hoặc chảy dẻo của vật liệu.
- Trạng thái giới hạn về sử dụng (Trạng thái giới hạn thứ hai): Đây là các trạng thái làm ảnh hưởng đến việc khai thác, vận hành bình thường của công trình, chẳng hạn như kết cấu có độ võng hoặc biến dạng quá lớn, gây rung động quá mức hoặc hư hỏng các bộ phận kiến trúc, thiết bị.
Để đảm bảo an toàn, tiêu chuẩn yêu cầu khi tính toán phải sử dụng các hệ số độ tin cậy, bao gồm các hệ số về tải trọng (theo TCVN 2737), hệ số về vật liệu và về điều kiện làm việc. Việc xác định nội lực phải được tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất có thể xảy ra.
Yêu cầu về vật liệu liên kết
TCVN 5575:2012 không tồn tại độc lập mà tạo thành một mạng lưới liên kết chặt chẽ với hàng loạt các tiêu chuẩn khác nhau về vật liệu và phương pháp thử, đồi hỏi các nhà sản xuất phải có một hệ thống quản lý chất lượng đủ mạnh để kiểm soát đồng bộ.
- Vật liệu thép: Phải ghi rõ mác thép và tiêu chuẩn áp dụng trên bản vẽ thiết kế. Tiêu chuẩn cũng khuyến khích ưu tiên sử dụng các loại thép sản xuất tại Việt Nam.
- Vật liệu hàn: Que hàn, dây hàn phải tuân thủ các tiêu chuẩn như TCVN 3223:2000 và TCVN 3909:2000, đảm bảo sự tương thích với vật liệu cơ bản và tạo ra mối hàn có cơ tính yêu cầu.
- Bu lông: Bu lông sử dụng trong kết cấu thép phải phù hợp với TCVN 1916:1995, với cấp độ bền tối thiểu là 4.6
Sự viện dẫn các chi tiết này cho thấy tính hệ thống và phức tạp của việc tuân thủ. Một nhà sản xuất chuyên nghiệp không chỉ áp dụng TCVN 5575 mà còn phải quản lý và kiểm soát chất lượng đầu vào của hàng loạt vật tư theo các tiêu chuẩn liên quan.
Quy Trình Gia Công, Lắp Dựng và Nghiệm Thu theo TCVN 170:2007 (và TCVN 13194)
Nếu TCVN 5575 là kim chỉ nam cho thiết kế, thì bộ tiêu chuẩn TCXD 170:2007 (nay được thay thế và cập nhật bởi các phần của TCVN 170:2022 và TCVN 13194) là quy chuẩn cho quá trình “hiện thực hóa” bản vẽ, từ nhà máy ra đến công trường.
Gia công tại nhà máy
Chất lượng của cấu kiện được quyết định ngay từ những bước đầu tiên tại nhà máy.
- Chuẩn bị vật liệu: 100% thép tấm và thép hình trước khi đưa vào gia công phải được kiểm tra, nắn thẳng, làm sạch rỉ sét, dầu mỡ và các tạp chất. Việc phân loại, dán nhãn và đánh dấu bằng sơn màu khác nhau cho từng loại mác thép là bắt buộc để tránh nhầm lẫn.
- Cắt và tạo hình: Các đường cắt phải đảm bảo độ chính xác về kích thước và hình học theo dung sai cho phép trong thiết kế.
- Tổ hợp cấu kiện: Các chi tiết sau khi cắt được gá lắp thành cấu kiện hoàn chỉnh. Quá trình này đòi hỏi độ chính xác cao để đảm bảo các mối nối, liên kết khi lắp dựng tại công trường được vừa khít.
Lắp dựng tại công trường
- Kiểm tra nền móng: Trước khi lắp dựng, phải tiến hành kiểm tra và nghiệm thu vị trí, cao độ của các bu lông neo đã được chôn sẵn trong móng bê tông. Sai số ở bước này sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ khung thép sau này.
- Trình tự lắp dựng: Việc lắp dựng thường bắt đầu từ gian khóa cứng (gian có hệ giằng đầy đủ), sau đó phát triển ra các gian còn lại. Điều này đảm bảo sự ổn định của hệ kết cấu trong suốt quá trình thi công.
- Siết bu lông: Đây là công đoạn cực kỳ quan trọng. Tiêu chuẩn yêu cầu 100% bu lông kết cấu phải được siết đủ lực theo thiết kế. Việc kiểm tra lực siết phải được thực hiện bằng cờ lê lực đã được hiệu chuẩn và đánh dấu sau khi hoàn thành.
Nghiệm thu công trình
Nghiệm thu là một quá trình xuyên suốt, không chỉ diễn ra khi công trình hoàn thành. Nó bao gồm nghiệm thu vật liệu đầu vào, nghiệm thu các công đoạn gia công tại nhà máy, và nghiệm thu lắp dựng tại công trường.
Một bộ hồ sơ nghiệm thu đầy đủ theo quy định phải bao gồm :
- Bản vẽ thiết kế và bản vẽ hoàn công (ghi nhận các sai lệch thực tế so với thiết kế).
- Các chứng chỉ chất lượng của vật liệu đầu vào (thép, bu lông, que hàn).
- Chứng chỉ hành nghề của thợ hàn, thợ lắp ráp bu lông cường độ cao.
- Biên bản kiểm tra và nghiệm thu chất lượng mối hàn (siêu âm, từ tính…).
- Biên bản nghiệm thu lớp sơn bảo vệ.
- Nhật ký thi công chi tiết.
Việc cung cấp một bộ hồ sơ đầy đủ, minh bạch không chỉ là yêu cầu của pháp luật mà còn là minh chứng cho sự chuyên nghiệp và uy tín của nhà thầu.
Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật Hàn và Bảo Vệ Bề Mặt
Hàn và sơn là hai công đoạn tuy phụ trợ nhưng lại ảnh hưởng trực tiếp đến tính toàn vẹn và tuổi thọ của kết cấu thép.
Kỹ thuật hàn
Các tiêu chuẩn như TCVN 1691:1975 quy định về hình dạng và kích thước cơ bản của mối hàn hồ quang tay, trong khi TCVN 9391:2012 đề cập đến lưới thép hàn. Yêu cầu chung là mối hàn phải ngấu đều, không có các khuyết tật như nứt, rỗ khí, chảy xệ và phải được thực hiện bởi thợ hàn có chứng chỉ phù hợp. Chất lượng mối hàn được kiểm tra bằng các phương pháp không phá hủy (NDT) như kiểm tra bằng mắt (VT), siêu âm (UT), bột từ (MT) hoặc thẩm thấu (PT).
Bảo vệ chống ăn mòn (Sơn)
Kết cấu thép làm việc trong môi trường khí hậu nhiệt đới của Việt Nam rất dễ bị ăn mòn. Do đó, công tác sơn bảo vệ là cực kỳ quan trọng. TCVN 8790:2011 và bộ tiêu chuẩn TCVN 12705 là những quy định cốt lõi cho công tác này.
- Hệ sơn: Một hệ sơn tiêu chuẩn bao gồm lớp sơn lót (tăng cường bám dính và chống rỉ), lớp sơn trung gian (tăng chiều dày, tạo lớp rào cản) và lớp sơn phủ (chống chịu thời tiết, tia UV và tạo màu sắc thẩm mỹ).
- Quy trình thi công: Bề mặt thép phải được làm sạch theo các cấp độ tiêu chuẩn (ví dụ: phun bi, phun cát) trước khi sơn. Việc thi công các lớp sơn phải tuân thủ đúng chiều dày màng sơn khô (DFT) và thời gian khô giữa các lớp theo quy định của nhà sản xuất sơn.
- Nghiệm thu: Lớp sơn hoàn thiện được kiểm tra về ngoại quan, màu sắc, độ bám dính và quan trọng nhất là chiều dày màng sơn khô phải đạt yêu cầu thiết kế.
