Trong kết cấu thép, hệ giằng được xem là bộ phận giữ ổn định hình dạng và độ cứng tổng thể của công trình. Hệ giằng trong kết cấu thép là tập hợp các thanh thép, thanh cáp hoặc cấu kiện liên kết chéo, ngang hoặc dọc giữa các bộ phận chính như cột, dầm, vì kèo và xà gồ; chúng có nhiệm vụ giữ ổn định hình dạng khung, chống biến dạng và truyền tải trọng ngang (như gió, động đất, lực hãm cầu trục) về nền móng.
Để hiểu rõ vai trò, nguyên tắc thiết kế cũng như những lưu ý khi thi công hệ giằng hiệu quả, hãy cùng Trường Thịnh tìm hiểu qua bài viết chuyên sâu dưới đây!
1. Vai trò của hệ giằng trong kết cấu thép
Hệ giằng không chỉ có tác dụng phụ trợ, mà là yếu tố không thể thiếu trong mọi thiết kế kết cấu thép hiện đại.
Cụ thể, hệ giằng giúp:
- Giữ ổn định hình dạng khung thép: Ngăn chặn cong vênh, lệch trục hoặc xoắn khung.
- Phân phối và truyền tải trọng: Hệ giằng dẫn lực gió và lực ngang xuống nền móng, đảm bảo công trình làm việc đồng đều.
- Tăng độ cứng tổng thể: Khi phối hợp cùng cột và dầm, hệ giằng giúp khung thép hoạt động như một khối cứng vững.
- Giảm dao động công trình: Hạn chế rung động do thiết bị máy móc hoặc ảnh hưởng từ gió, động đất.
Một kết cấu thép bền vững là sự kết hợp hài hòa giữa khung chính và hệ giằng hợp lý, giúp công trình đạt cả độ an toàn lẫn hiệu quả kinh tế.
2. Phân loại hệ giằng trong kết cấu thép
Tuỳ vào vị trí và chức năng trong khung thép, hệ giằng được chia theo thành các nhóm chính: hệ giằng mái và hệ giằng cột, mỗi loại đảm nhận vai trò riêng để đảm bảo độ ổn định cho tổng thể công trình.
2.1. Hệ giằng mái
Hệ giằng mái là bộ phận chịu trách nhiệm ổn định khung theo phương ngang và đảm bảo mái nhà không bị xoắn vặn dưới tác động của tải trọng gió hoặc nhiệt.
Thông thường, giằng mái được bố trí ở hai đầu hồi của nhà xưởng hoặc xen kẽ các gian giữa, tùy vào chiều dài bước cột và quy mô công trình.
Cấu tạo cơ bản gồm:
- Các thanh giằng chéo hình chữ thập (X-bracing) nối giữa hai tấm bụng xà gồ.
- Thép tròn hoặc cáp thép mạ kẽm (đường kính ≤ 12 mm) chịu kéo – nén.
- Giằng cánh trên và giằng cánh dưới giúp tăng độ cứng mái.
Đối với nhà xưởng có cầu trục, cần bổ sung thêm giằng chéo ở đầu cột để truyền tải tải trọng ngang và lực hãm từ cẩu trục, bảo vệ toàn bộ khung kết cấu khỏi biến dạng xoắn.
Thiết kế giằng mái trong kết cấu thép phải tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN và Eurocode, sử dụng bu lông cường độ cao và chi tiết hàn đạt chuẩn để đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình.
2.2. Hệ giằng cột
Hệ giằng cột là “khung xương cứng” giúp giữ ổn định công trình theo phương dọc. Khi có tải trọng gió hoặc lực hãm từ cầu trục tác động, giằng cột giúp truyền lực về móng, ngăn ngừa hiện tượng lật khung hoặc chuyển vị quá mức.
Hệ giằng cột thường được bố trí ở hai đầu hồi và có cấu tạo gồm:
- Các thanh giằng chéo bằng thép góc, thép hộp hoặc ống thép.
- Liên kết bằng bu lông cường độ cao hoặc mối hàn chuyên dụng.
- Bố trí đồng bộ với hệ giằng mái để tạo sự ổn định toàn khung.
Nhờ có hệ giằng cột, kết cấu thép đạt được độ cứng đồng đều ở cả hai phương, giúp giảm biến dạng, bảo vệ khung cột, đồng thời nâng cao tuổi thọ và độ an toàn cho nhà xưởng.
3. Nguyên tắc thiết kế hệ giằng chuẩn kỹ thuật cho kết cấu thép công nghiệp
Để hệ giằng phát huy tối đa hiệu quả, cần tuân thủ các nguyên tắc thiết kế sau:
- Truyền lực hợp lý: Đường truyền lực từ dầm – cột – giằng – móng phải được thiết kế ngắn và thẳng nhất có thể, giúp giảm biến dạng và tránh hiện tượng xoắn.
- Ổn định ngoài mặt phẳng: Hệ giằng phải tạo ra các điểm cố định ngang để khung không bị lật. Thiết kế giằng tam giác hoặc giằng chữ K là giải pháp phổ biến giúp tăng độ cứng ngang.
- Tính thi công: Các chi tiết giằng cần được thiết kế đơn giản, dễ lắp dựng, sử dụng vật liệu tiêu chuẩn, bu lông cường độ cao và mối hàn đạt chứng chỉ để đảm bảo tiến độ.
- Tối ưu kỹ thuật và kinh tế: Thiết kế phải phù hợp TCVN 5575:2012 và Eurocode 3, đồng thời cân đối giữa độ cứng – chi phí vật liệu – khả năng thi công.
4. Lưu ý quan trọng khi thi công hệ giằng trong nhà thép tiền chế
Việc thi công đúng quy trình giúp công trình kết cấu thép ổn định, giảm rủi ro biến dạng và kéo dài tuổi thọ sử dụng:
- Bố trí giằng đứng và giằng ngang hợp lý để không cản trở lối đi hoặc hệ thống kỹ thuật khác.
- Không nên đặt giằng đứng tại vị trí tường ngăn tạm hoặc khu vực cửa ra vào lớn.
- Đảm bảo các mối nối được kiểm tra kỹ bằng đo siêu âm hoặc thẩm thấu trước khi bàn giao.
- Giằng cánh trên nên đặt cách nhau không quá 60m, còn giằng cánh dưới nên phân bố đều dưới dầm.
Hệ giằng là bộ phận cốt lõi trong mọi kết cấu thép hiện đại. Việc thiết kế và thi công đúng kỹ thuật không chỉ giúp công trình vững chắc, chịu được tải trọng ngang – dọc, mà còn tối ưu chi phí vật liệu và thời gian thi công.
Với kinh nghiệm thi công hàng loạt nhà xưởng thép tiền chế, kết cấu thép công nghiệp và kết cấu cơ khí hạ tầng, Trường Thịnh cam kết mang đến giải pháp thiết kế và lắp dựng hệ giằng an toàn, tối ưu, đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế.
Trường Thịnh – Chắc từng mối nối, vững từng công trình!