Nhà khung thép và đặc biệt là nhà kết cấu thép liên hợp bê tông. Đang trở thành xu hướng trong xây dựng hiện đại nhờ tốc độ thi công nhanh, khả năng vượt nhịp lớn và tối ưu không gian. Tuy nhiên, trên thị trường hiện nay có rất nhiều giải pháp được quảng cáo là “tối ưu chi phí”, nhưng tối ưu chi phí không đồng nghĩa với tối ưu kỹ thuật. Thực tế cho thấy nhiều công trình nhà lắp ghép gặp vấn đề về nứt sàn, rung lắc, thậm chí nguy cơ mất ổn định kết cấu chỉ sau một thời gian sử dụng.
Nguyên nhân thường không đến từ vật liệu kém mà xuất phát từ những sai lầm trong thiết kế và thi công kết cấu liên hợp thép – bê tông. Dưới đây là 7 sai lầm nguy hiểm cần đặc biệt lưu ý khi thiết kế và xây dựng nhà khung thép, giúp chủ đầu tư có cơ sở tham chiếu để đánh giá giải pháp kết cấu mà mình đang lựa chọn.
Sử dụng vỏ thép cột quá mỏng – chỉ đóng vai trò “cốp pha chết”
Trong kết cấu cột thép nhồi bê tông (CFT), lớp vỏ thép không chỉ là lớp cốp pha bao bọc bên ngoài mà còn đóng vai trò tham gia chịu lực cùng với bê tông bên trong. Khi vỏ thép đủ dày, nó tạo ra ứng suất vòng, khiến bê tông làm việc trong trạng thái bị giam giữ, giúp ức chế hiện tượng nở hông của bê tông và tăng khả năng chịu nén của cột.
Để giảm giá thành, nhiều đơn vị sử dụng thép vỏ bọc có độ dày chỉ 2mm – 3mm. Ở độ dày này, vỏ thép mất đi khả năng chịu lực liên hợp, bê tông có xu hướng nở hông. Nếu vỏ thép quá mỏng, nó sẽ bị biến dạng (phình) ngay lập tức, không tạo ra được ứng suất vòng, khiến bê tông không đạt được trạng thái “bị giam giữ” (confined concrete). Điều này không những không tạo ra hiệu quả liên hợp thực sự mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất ổn định khi công trình chịu tải lớn hoặc rung động.
Đặt mối nối cột tại vị trí chân cột (Vùng nguy hiểm)
Một sai lầm khá phổ biến trong thiết kế nhà lắp ghép là đặt mối nối cột tại vị trí chân cột. Trong kết cấu khung, chân cột là vị trí chịu nội lực lớn nhất, bao gồm: moment uốn lớn, lực dọc lớn, tập trung liên kết giữa dầm và cột. Việc đặt mối nối tại đây giống như việc tạo ra một “khớp yếu” tại nơi cần sự cứng vững nhất. Đối với những công trình chịu tải trọng lớn hoặc xảy ra dao động bất thường như gió mạnh hoặc động đất, nguy cơ phá hoại liên kết tại vị trí này sẽ rất cao.
Nguyên tắc kỹ thuật trong thiết kế kết cấu là tránh đặt mối nối tại vùng nội lực lớn, đặc biệt là tại chân cột. Việc bố trí mối nối cần được tính toán ở các vị trí an toàn hơn về nội lực để đảm bảo độ bền lâu dài cho công trình.
Mập mờ thông số cốt thép trong hồ sơ thiết kế
Một hồ sơ thiết kế chuyên nghiệp không cho phép sự “chung chung”. Nhiều bản vẽ hiện nay chỉ ghi “Thép sàn lớp trên”, “Thép gia cường dầm” mà thiếu các chỉ số cụ thể như: Mác thép (CB300, CB400), đường kính (d) và bước thép (@). Điều này tạo kẽ hở cho các đơn vị thi công không uy tín cắt giảm hàm lượng thép. Khi thép sàn không đủ đường kính hoặc khoảng cách quá thưa, sàn sẽ bị võng và xuất hiện các vết nứt xuyên tâm tại các vị trí cột.
Trong thiết kế chuẩn, đường kính thép, bước thép và hàm lượng thép phải được quy định rõ ràng ngay từ đầu. Điều này giúp đảm bảo công trình được thi công đúng thiết kế và tránh các tranh cãi không đáng có trong quá trình triển khai.
Lạm dụng quá nhiều điểm nối trên dầm chính
Trong nhà khung thép lắp ghép, các cấu kiện thường được chia nhỏ để thuận tiện vận chuyển và lắp dựng. Tuy nhiên, nếu dầm có quá nhiều điểm nối sẽ gây ra nhiều vấn đề về kết cấu (ở một số công trình trên thị trường hiện nay có trường hợp một thanh dầm dài 6m nhưng có đến 03-04 điểm nối bằng mặt bích hoặc mối hàn). Mỗi điểm nối đều là một vị trí suy yếu tiềm ẩn, điểm tập trung ứng suất và là vị trí có nguy cơ mất liên tục kết cấu.
Trong điều kiện bình thường, công trình có thể vẫn làm việc ổn định. Nhưng khi xảy ra các tác động bất thường như động đất, cháy hoặc rung động mạnh, các điểm nối này sẽ trở thành vị trí phá hoại đầu tiên. Vì vậy trong thiết kế kết cấu, nguyên tắc quan trọng là hạn chế tối đa số lượng điểm nối, giúp dầm làm việc liền mạch và đồng nhất.
Kết hợp dầm thép I với dầm rỗng sai nguyên lý
Một sai lầm khác trong thiết kế là sử dụng thép I ở đầu dầm và kết hợp với thân dầm rỗng. Giải pháp này thường được đưa ra với mục đích tối ưu chi phí vật liệu. Tuy nhiên, về mặt kết cấu nó tạo ra một vấn đề nghiêm trọng khi sự thay đổi độ cứng đột ngột từ “đặc” sang “rỗng” tạo ra hiện tượng xung đột nội lực tại điểm chuyển tiếp. Điều này có thể khiến bê tông sàn phía trên vị trí này thường xuyên bị nứt dọc do sự biến dạng không đồng nhất của hai loại kết cấu dưới tác động của tải trọng tĩnh và động, gây nguy hiểm khi có động đất hoặc cháy.
Trong thiết kế kết cấu liên hợp, nguyên tắc quan trọng là duy trì tiết diện đồng nhất và liên tục trên toàn tuyến dầm để đảm bảo nội lực được phân bố đều.
Lớp bê tông trên bề mặt sàn deck quá mỏng
Sàn deck là giải pháp phổ biến trong nhà thép liên hợp. Tuy nhiên, nhiều công trình hiện nay chỉ đổ một lớp bê tông mỏng trên bề mặt sàn. Trong thực tế kỹ thuật, lớp bê tông đặc phía trên sàn deck phải đủ dày, thông thường lớn hơn 5 cm. Chiều dày này mới đủ để bao bọc cốt thép và tạo ra độ cứng cần thiết giúp giảm thiểu nứt tường xây trên sàn.
Lớp bê tông trên sàn Deck không chỉ để làm phẳng mà nó còn đóng vai trò là “thớ chịu nén” của hệ sàn liên hợp, giúp làm tăng độ cứng tổng thể của sàn. Nếu quá mỏng, sàn sẽ bị rung khi có hoạt tải nhất định và không thể lắp đặt được các thiết bị nặng phía trên. Các múi dương của sàn lúc này có thể đóng vai trò như các dầm phụ, giúp việc xây tường trên sàn linh hoạt hơn mà vẫn đảm bảo ổn định. Khi độ cứng của sàn tăng lên, nó còn giúp giảm nứt tường xây trong các công trình nhiều tầng.
Bỏ qua công tác dưỡng hộ bê tông sau khi đổ
Nhiều công trình hiện nay chỉ dừng lại ở việc xoa phẳng bề mặt bê tông, sau đó để bê tông khô tự nhiên. Đây là một sai lầm nghiêm trọng. Nếu không được phủ nilon hoặc tưới nước dưỡng hộ, bê tông sẽ bị nứt rạn chân chim dày đặc, làm giảm khả năng chống thấm và tuổi thọ công trình.
Kết luận
Một công trình nhà lắp ghép có thể được dựng lên rất nhanh, nhưng để đạt được sự ổn định lâu dài – không rung, không nứt và vận hành bền bỉ theo thời gian lại phụ thuộc rất lớn vào chất lượng của giải pháp kết cấu ngay từ giai đoạn thiết kế. Những sai sót trong tính toán và cấu tạo thường khó nhận ra khi công trình vừa hoàn thành. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, các vấn đề như nứt sàn, dao động công trình hay suy giảm khả năng chịu lực có thể dần xuất hiện và trở thành mối lo thực sự đối với chủ đầu tư.
Giá trị của một hệ kết cấu không chỉ nằm ở vật liệu được sử dụng, mà quan trọng hơn là cách các cấu kiện phối hợp để cùng chịu lực và phân bổ nội lực một cách hợp lý. Khi hệ kết cấu đảm bảo được sự liên tục, tiết diện đồng nhất và đúng nguyên lý làm việc của kết cấu liên hợp thép – bê tông, công trình mới có thể phát huy trọn vẹn ưu điểm về độ bền và độ ổn định. Vì vậy, khi lựa chọn giải pháp xây dựng nhà lắp ghép, điều quan trọng không nên chỉ dừng lại ở chi phí ban đầu. Việc xem xét kỹ các tiêu chuẩn kỹ thuật và nguyên lý thiết kế sẽ giúp đảm bảo công trình vận hành an toàn, ổn định và bền vững trong suốt vòng đời sử dụng.
