Nền móng đóng vai trò nền tảng quyết định độ ổn định, độ chính xác và tuổi thọ của toàn bộ kết cấu thép. Trên thực tế, nhiều nhà xưởng xuống cấp sớm không phải do chất lượng thép kém, mà bắt nguồn từ việc xử lý nền móng sai ngay từ giai đoạn đầu. Với hơn 18 năm kinh nghiệm thiết kế và thi công kết cấu thép cho các dự án công nghiệp trong và ngoài nước, Trường Thịnh tổng hợp 7 sai lầm phổ biến nhất trong xử lý nền móng để giúp chủ đầu tư và nhà thầu tránh được những rủi ro tốn kém.
1. Mối quan hệ giữa nền móng và kết cấu thép trong nhà xưởng
Trước khi đi sâu vào các sai lầm cụ thể, cần hiểu rõ tại sao móng lại quan trọng trong xây dựng kết cấu thép và chúng tác động lẫn nhau như thế nào. Móng không chỉ là bộ phận chịu tải mà còn quyết định độ chính xác lắp dựng và tuổi thọ toàn bộ công trình thép.
1.1 Nền móng quyết định điều gì trong kết cấu thép?
Nền móng là bộ phận tiếp nhận và phân tán toàn bộ tải trọng từ kết cấu thép xuống nền đất. Trong một nhà xưởng kết cấu thép, móng không chỉ chịu tải trọng tĩnh từ trọng lượng công trình mà còn phải đối mặt với tải trọng động từ máy móc, thiết bị sản xuất, cầu trục và các lực ngang như gió bão, động đất.
Khi nền móng được thiết kế và thi công đúng kỹ thuật, nó tạo ra nền tảng giúp các cột thép đứng thẳng, chính xác theo thiết kế. Điều này đảm bảo toàn bộ hệ khung thép hoạt động đúng nguyên lý kết cấu, phân phối lực đều và duy trì độ bền lâu dài.
1.2 Vì sao kết cấu thép nhạy cảm với sai lệch nền móng?
Kết cấu thép có đặc tính vật liệu cứng vững và độ chính xác gia công cao, nhưng lại rất nhạy cảm với sai số lắp dựng. Khác với kết cấu bê tông có thể không ảnh hưởng nhiều nhờ tính liên kết toàn khối, kết cấu thép được lắp ráp từ các cấu kiện riêng lẻ thông qua hệ thống bu lông, mối hàn và liên kết cơ khí.
Khi nền móng bị lún lệch hoặc vị trí bu lông móng sai chỉ vài milimét, toàn bộ hệ thống cột – dầm – kèo thép sẽ bị méo mó, gây ra tập trung ứng suất không mong muốn. Điều này không chỉ làm giảm khả năng chịu lực mà còn tạo ra biến dạng tích lũy theo thời gian, dẫn đến nứt hàn, lỏng bu lông và cuối cùng là sự cố kết cấu.
Vậy những sai lầm xử lý nền móng nào thường xảy ra và cần tránh? Hãy cùng Trường Thịnh phân tích 7 sai lầm phổ biến dưới đây!
2. 7 sai lầm xử lý nền móng phổ biến khiến kết cấu thép nhà xưởng xuống cấp sớm
Từ kinh nghiệm thực tế triển khai hàng trăm dự án kết cấu thép, chúng tôi nhận thấy có 7 sai lầm xử lý nền móng xuất hiện thường xuyên nhất. Những sai lầm này bao gồm: bỏ qua khảo sát địa chất, thiết kế móng không theo tải trọng thực tế, định vị bu lông móng sai, thiếu đồng bộ giữa móng và kết cấu thép, xử lý đầu cọc sai kỹ thuật, bỏ qua tải trọng động, giám sát thi công không đạt chuẩn. Mỗi sai lầm đều có thể gây hậu quả nghiêm trọng nếu không được phát hiện và khắc phục kịp thời.
2.1 Sai lầm xử lý nền móng khi bỏ qua khảo sát địa chất khiến cột thép lún lệch
Bỏ qua khảo sát địa chất hoặc chỉ khảo sát sơ sài là sai lầm đầu tiên và nghiêm trọng nhất. Nhiều chủ đầu tư cho rằng có thể tham khảo kết quả khảo sát của lô đất bên cạnh hoặc áp dụng móng theo kinh nghiệm để tiết kiệm chi phí và thời gian.
Thực tế cho thấy điều kiện địa chất có thể thay đổi đáng kể chỉ trong phạm vi vài chục mét. Một khu đất có thể có vùng đất sét yếu xen kẽ với vùng cát chặt, hoặc có lớp đất yếu nằm sâu mà không phát hiện được nếu không khoan đủ độ sâu. Khi móng được thiết kế không phù hợp với điều kiện nền đất thực tế, hiện tượng lún lệch không đồng đều sẽ xảy ra, khiến các cột thép bị nghiêng và toàn bộ khung thép mất ổn định.
2.2 Thiết kế móng không theo tải trọng thực tế của kết cấu thép
Tiếp nối vấn đề khảo sát, sai lầm thứ hai là thiết kế móng dựa trên ước lượng hoặc kinh nghiệm chung, không tính toán chính xác tải trọng thực tế từ kết cấu thép. Mỗi công trình có đặc điểm riêng về khẩu độ nhà, tải trọng máy móc, cầu trục và hoạt động sản xuất.
Nếu móng được thiết kế cho tải trọng nhỏ hơn thực tế, nó sẽ không đủ khả năng chịu lực, dẫn đến nguy cơ lún, nứt hoặc thậm chí đổ móng. Điều quan trọng là phải có sự phối hợp chặt chẽ giữa kỹ sư kết cấu thép và kỹ sư móng để tính toán chính xác các phản lực tại chân cột, bao gồm cả lực dọc, lực cắt, momen uốn và lực ngang.
2.3 Định vị bu lông sai – Lắp dựng kết cấu thép không chính xác
Bu lông (anchor bolt) là bộ phận kết nối giữa móng bê tông và cột thép. Vị trí, kích thước và độ chính xác của bu lông móng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lắp dựng kết cấu thép. Sai lệch vị trí bu lông chỉ vài milimét đã có thể khiến mặt bích cột thép không khớp với bu lông, buộc phải khoan mở rộng lỗ hoặc thậm chí phá bỏ móng để đúc lại.
Những sai lầm phổ biến trong định vị bu lông móng bao gồm:
- Không sử dụng khuôn định vị bu lông chuyên dụng
- Để bu lông bị lệch trong quá trình đổ bê tông
- Không kiểm tra lại tọa độ và cao độ bu lông sau khi bê tông đông cứng
- Sai số vượt quá giới hạn cho phép (±3mm theo tiêu chuẩn)
2.4 Sai lầm trong xử lý nền móng do thiếu đồng bộ với thiết kế kết cấu thép
Một trong những vấn đề nghiêm trọng là việc tách biệt quá trình thiết kế móng và thiết kế kết cấu thép. Nhiều dự án giao móng cho một đơn vị, kết cấu thép cho đơn vị khác mà không có sự phối hợp kỹ lưỡng. Kết quả là móng đã hoàn thành nhưng không phù hợp với yêu cầu của kết cấu thép.
Sự thiếu đồng bộ này thường biểu hiện qua các vấn đề như: cao độ đỉnh móng không phù hợp với cao độ sàn, không gian cho bản kê cột thép không đủ, chưa tính đến lực hãm phanh và lực ngang từ cầu trục. Đặc biệt với nhà xưởng có cầu trục, việc tính toán các lực đặc biệt này phải được phản ánh chính xác vào thiết kế móng ngay từ đầu.
2.5 Đập đầu cọc, xử lý thép râu sai kỹ thuật
Với móng cọc, việc đập đầu cọc và xử lý thép râu là công đoạn quan trọng nhưng thường bị xem nhẹ. Đập đầu cọc không đúng cao độ, để lại bê tông yếu hoặc không làm sạch bề mặt bê tông trước khi đúc đài móng sẽ làm giảm khả năng chịu lực của cọc và tạo ra mặt phẳng yếu.
Thép râu cọc cần được uốn và neo vào đài móng đúng kỹ thuật để đảm bảo liên kết giữa cọc và đài. Nếu thép râu bị cắt ngắn, không đủ chiều dài neo hoặc không được làm sạch rỉ sét, khả năng bám dính giữa thép và bê tông sẽ giảm, dẫn đến nguy cơ cọc bị tách rời khỏi đài móng khi chịu tải.
2.6 Sai lầm xử lý nền móng khi bỏ qua tải trọng động của nhà xưởng kết cấu thép
Nhiều người chỉ tính đến tải trọng tĩnh như trọng lượng kết cấu, mái, tường và bỏ qua tải trọng động từ hoạt động sản xuất. Trong thực tế, nhà xưởng kết cấu thép thường có cầu trục, máy móc rung động, băng tải và các thiết bị tạo ra tải trọng động đáng kể.
Tải trọng động không chỉ lớn hơn tải trọng tĩnh mà còn tạo ra dao động, rung lắc truyền xuống móng. Nếu móng không được thiết kế để chịu được những tác động này, nó có thể bị nứt, lún lệch hoặc mất khả năng chịu lực theo thời gian. Đặc biệt với cầu trục, lực hãm phanh đột ngột tạo ra lực ngang rất lớn mà móng phải có khả năng kháng lại.
2.7 Giám sát thi công móng không theo tiêu chuẩn công trình thép
Giám sát thi công móng là khâu quyết định chất lượng cuối cùng. Tuy nhiên, nhiều công trường thiếu giám sát chuyên nghiệp, không kiểm tra đầy đủ các yếu tố kỹ thuật quan trọng.
Các khâu cần giám sát chặt chẽ bao gồm:
- Độ chặt nền đất sau đầm chặt
- Độ sạch ván khuôn và chất lượng bê tông
- Độ chính xác vị trí và cao độ bu lông móng (kiểm tra bằng máy toàn đạc)
- Cốt thép đủ lớp bảo vệ
- Thời gian bảo dưỡng bê tông đạt chuẩn
Những sai sót trong thi công như bê tông không đủ cường độ, ván khuôn rò rỉ, thép không đủ lớp bảo vệ, bu lông móng bị lệch nếu không được phát hiện kịp thời sẽ để lại hậu quả khó khắc phục.
3. Giải pháp xử lý nền móng đồng bộ với kết cấu thép
Để khắc phục các sai lầm trên, cần áp dụng các giải pháp tổng thể từ giai đoạn thiết kế đến thi công và lắp dựng. Những giải pháp này đã được Trường Thịnh áp dụng thành công trong nhiều dự án trong nước và xuất khẩu.
3.1 Phối hợp thiết kế móng & kết cấu thép ngay từ đầu
Giải pháp căn bản nhất là đảm bảo sự phối hợp chặt chẽ giữa kỹ sư móng và kỹ sư kết cấu thép ngay từ giai đoạn thiết kế. Thay vì tách biệt hai phần, cần có sự trao đổi thông tin liên tục về tải trọng, vị trí cột, yêu cầu kỹ thuật và tiến độ thi công.
Khi thiết kế kết cấu thép, cần tính toán chính xác phản lực tại chân cột và cung cấp cho kỹ sư móng. Ngược lại, kỹ sư móng cần cung cấp thông tin về khả năng chịu tải của móng, cao độ móng và vị trí bu lông để kỹ sư thép điều chỉnh thiết kế cho phù hợp. Sự phối hợp này giúp tránh được những sai lệch và xung đột giữa hai hệ thống.
3.2 Ứng dụng BIM / Tekla trong mô phỏng móng – cột thép
Công nghệ BIM (Building Information Modeling) và phần mềm Tekla Structures đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế kết cấu thép. Những công cụ này cho phép tạo ra mô hình 3D chi tiết của toàn bộ công trình, bao gồm cả móng và kết cấu thép.
Thông qua mô hình 3D, các kỹ sư có thể kiểm tra sự tương thích giữa móng và cột thép, phát hiện sớm các xung đột hoặc sai lệch trước khi thi công. Ví dụ, có thể kiểm tra vị trí bu lông móng có khớp chính xác với lỗ trên bản kê cột thép hay không, hoặc chiều cao móng có phù hợp với cao độ sàn hay không.
3.3 Kiểm soát tải trọng và sai số trong thi công lắp dựng
Để đảm bảo chất lượng công trình, cần có quy trình kiểm soát chặt chẽ từ khâu thi công móng đến lắp dựng kết cấu thép. Trong giai đoạn thi công móng, cần kiểm tra kỹ lưỡng độ chặt nền đất, chất lượng vật liệu, độ chính xác ván khuôn, vị trí và cao độ bu lông móng, cường độ bê tông.
Sau khi móng hoàn thành, cần đo kiểm lại tọa độ và cao độ bu lông móng bằng máy toàn đạc để đảm bảo sai số nằm trong giới hạn cho phép. Nếu phát hiện sai lệch, cần có biện pháp khắc phục kịp thời trước khi lắp dựng kết cấu thép. Trong quá trình lắp dựng, cần sử dụng thiết bị cẩu lắp chuyên dụng, kiểm tra độ thẳng đứng của cột bằng máy thủy bình hoặc máy toàn đạc và đảm bảo bu lông móng được siết chặt đúng momen.
4. Lựa chọn đơn vị thi công kết cấu thép chuyên nghiệp, uy tín
Việc lựa chọn đơn vị thi công kết cấu thép có năng lực và uy tín là yếu tố then chốt để tránh những sai lầm trong xử lý nền móng. Một đơn vị chuyên nghiệp không chỉ có năng lực thiết kế và sản xuất kết cấu thép chất lượng cao mà còn hiểu rõ mối quan hệ giữa móng và kết cấu thép, từ đó đưa ra giải pháp tổng thể tối ưu.
Nếu bạn đang chuẩn bị xây dựng nhà xưởng kết cấu thép, hãy liên hệ Trường Thịnh để được tư vấn giải pháp kết cấu thép đồng bộ từ móng đến khung, giúp tối ưu chi phí, tiến độ và độ bền công trình!