Lựa chọn vật liệu và thiết kế cột chống thép kiểu ống lồng theo TCVN 13661:2023 đảm bảo độ bền cao

Cột chống thép kiểu ống lồng là bộ phận chịu nén, thường được dùng làm cột chống đứng cho các kết cấu xây dựng tạm thời. Một cột chống có cấu tạo gồm hai đoạn ống (được gọi là ống ngoài và ống trong hoặc còn được gọi là thân trên và thân dưới) xếp lồng vào nhau và có thể dịch chuyển tương đối với nhau. Cột chống có cơ cấu điều chỉnh chiều dài với chốt chặn lắp xuyên qua lỗ trên thân ống trên, cơ cấu điều chỉnh chiều dài cột chống có cấu tạo kiểu ren với đai ốc điều chỉnh.

Cột chống thép là vật liệu chính trong xây dựng do đó muốn công trình đảm bảo chất lượng thì yêu cầu về vật liệu và thiết kế cột chống thép nên tuân theo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13661:2023 giúp đảm bảo độ bền cao, chống ăn mòn.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13661:2023 là tiêu chuẩn quy định các yêu cầu về vật liệu và thiết kế cột chống thép loại điều chỉnh chiều dài kiểu ống lồng do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. TCVN 13661:2023 được xây dựng trên cơ sở tham khảo theo Tiêu chuẩn EN 1065:1998.

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về vật liệu và thiết kế cột chống thép loại điều chỉnh chiều dài kiểu ống lồng với ren kín và ren hở sử dụng trong thi công xây dựng, cũng như quy định về các phương án bảo vệ chống ăn mòn cột và phương pháp đánh giá cột chống trên cơ sở tính toán và thử nghiệm.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho 5 nhóm (A,B,C,D,E) cột chống được phân loại theo tải trọng danh định, các cột chống của mỗi nhóm có nhiều giá trị kéo dài lớn nhất khác nhau và mỗi cột chống có các tấm đầu cột hình dáng khác nhau. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho cho các loại cột chống được chế tạo bằng các loại vật liệu khác hoặc có kết cấu kiểu khác và cũng không cung cấp các thông tin về cách sử dụng cột chống.

 Vật liệu và thiết kế cột ống thép ống lồng cần đảm bảo độ bền cao, chóng ăn mòn và không được chứa tạp chất. Ảnh minh họa

Tiêu chuẩn này hướng dẫn cột chống phải được phân loại theo khả năng chịu tải danh định Ry,k (khả năng chịu tải danh định của cột chống) và chiều dài cột khi kéo dài lớn nhất lmax (chiều dài cột khi kéo dài lớn nhất). Đối với các cột chống nhóm A, B và C các giá trị tải trọng danh định tương ứng với chiều dài cột khi kéo dài lớn nhất cột chống; đối với các cột chống nhóm D và E tương ứng với chiều dài bất kỳ khi kéo dài cột.

Vật liệu sản xuất cột chống phải có các đặc tính đủ bền chống ăn mòn và/hoặc có các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn và không được chứa các tạp chất và các khuyết tật có thể ảnh hưởng xấu tới chất lượng làm việc. Không được sử dụng thép đã khử ô xi dạng FU (thép sôi) để sản xuất cột chống. 

Vật liệu sản xuất cột chống phải được lựa chọn theo các tiêu chuẩn thích hợp và phải thỏa mãn các yêu cầu của các tiêu chuẩn: Tiêu chuẩn về vật liệu EN 10025, EN 10113-1, EN 10113-2, EN 10113-3, EN 10155; Các tiêu chuẩn về ống thép EN 10201-1, EN 10219-1, EN 39; Các tiêu chuẩn về thép định hình EN 10083-1, EN 10083-2, EN 10083-3; Các tiêu chuẩn về đúc: EN 1562, EN 1563.

Các yêu cầu về gia công nguội thép dùng để sản xuất ống thép về cơ bản phải phù hợp với Tiêu chuẩn EN 10025 và được gia công nguội có thể được sử dụng với các điều kiện: Giới hạn chảy thay đổi tương ứng với một trong các giới hạn chảy trong EN 10025, hoặc giới hạn chảy 315 N/mm2 hoặc 395 N/mm2 và Độ giãn dài của thép không nhỏ hơn 18%; Có thể chứng minh bằng quá trình công nghệ đảm bảo các giá trị yêu cầu quy định. Lưu ý khi tiến hành gia công nguội các đặc tính kết cấu có thể thay đổi độ bền do biến dạng.

Về bảo vệ chống ăn mòn thì cột chống phải được bảo vệ bằng các phương án cụ thể: Cấp bảo vệ F1 thì chi tiêt ống trong với tấm đỡ trên và ống ngoài với tấm đế đai ốc điều chỉnh độ dài cột, tay vặn thì phương pháp chống ăn mòn bằng cách sơn mặt ngoài, không kiểm tra chất lượng. Chốt chặn và cố định chốt chặn bảo vệ chống ăn mòn bề mặt không bảo vệ hoặc sử dụng phương án bảo vệ chống ăn mòn không kiểm tra chất lượng.

Cấp bảo vệ F2 chi tiết và cơ cấu của cột chống ống trong với tấm đỡ trên và ống ngoài với tấm đế đai ốc điều chỉnh độ dài cột, tay vặn, ren thì phương pháp chống ăn mòn là sơn mặt ngoài theo Tiêu chuẩn EN 39. Chốt chặn và cố định chốt chặt nên sơn mặt ngoài, không kiểm tra chất lượng.

Đối với cấp bảo vệ F3 thì chi tiết ống, tấm đỡ trên và tấm đế ren nên phủ kẽm với chiều dày không nhỏ hơn 15 μm trước khi sản xuất cột chống. Các mối hàn, ống nối, tấm đỡ đế phủ kẽm với chiều dày không nhỏ hơn 15 μm sau khi sản xuất cột chống. Đai ốc điều chỉnh độ dài cột, tay vặn, chốt và cố định chốt nên phủ kẽm với chiều dày không nhỏ hơn 15 μm.

Về cấp bảo vệ F4, ống trong với tấm đỡ trên và ống ngoài với tấm đế đai ốc điều chỉnh độ dài cột, tay vặn, ren cần nhúng kẽm nóng sau khi sản xuất cột chống theo Tiêu chuẩn EN 39. Chốt chặn và cố định chốt chặn nên phủ kẽm với chiều dày không nhỏ hơn 15. Đối với cấp bảo vệ F5, tất cả các chi tiết và cơ cấu của cột chống cần sử dụng các giải pháp đặc biệt.

Yêu cầu về kết cấu đối với các ống thép, mặt cắt của ống thép phải được lựa chọn theo các tiêu chuẩn thích hợp và phải thỏa mãn các yêu cầu của các tiêu chuẩn: EN 10210-1, EN 10210-2, EN 10219-1, EN 10219-2, EN 39; ISO 2937, ISO 3304, ISO 3305, ISO 3306.

Đối với các cột chống thuộc nhóm B, C, D và E, chiều dày thành ống danh định của tất cả các ống thép không được nhỏ hơn 2,6 mm. Đối với cột chống thuộc nhóm A, chiều dày thành ống nhỏ nhất (kể cả dung sai) không được nhỏ hơn 2,3 mm. Theo đó trong bản vẽ chế tạo phải chỉ rõ phương pháp chế tạo lỗ cắm chốt chặn, vì phương pháp chế tạo lỗ có ảnh hưởng tới sức chịu tải. Cần ưu tiên phương pháp khoan để chế tạo lỗ cắm chốt chặn.

Yêu cầu đối với công tác hàn phải được tiến hành tuân thủ theo Tiêu chuẩn EN 729-2. Tất cả các mối hàn góc phải hàn bằng hồ quang điện và phải có chiều dày tối thiểu là 2,5 mm. Khi hàn bằng phương pháp khác (ví dụ hàn nối, hàn ma sát) thì cường độ mối nối hàn phải bằng hoặc cao hơn so với mối hàn bằng hồ quang điện.

Yêu cầu đối với cơ cấu điều chỉnh chiều dài cột chống thì chiều dày danh định của thành ống tại phần tiện ren không được nhỏ hơn 2,3 mm. Chiều sâu ăn khớp của các vòng ren bao gồm cả dung sai phải đảm bảo lớn hơn hoặc bằng 0,5 mm - kết cấu đồng tâm; lớn hơn hoặc bằng 0,01 mm - kết cấu lệch tâm.

Khi cột chống được lắp ráp đầy đủ các chi tiết và được điều chỉnh ở chiều dài lớn nhất, đai ốc điều chỉnh phải có mô men kháng chống nhả ren tối thiểu không nhỏ hơn 100 Nm, với mục đích không cho phép đai ốc tự nhả ra khi không có tác dụng có chủ ý của con người. 

Ở mọi chiều dài của cột chống, đai ốc điều chỉnh phải ăn khớp với ren của ống ngoài với chiều dài có ích tối thiểu là 30 mm theo phương dọc trục và phải thỏa mãn các điều kiện: Với những cột chống thuộc nhóm A, phải có tối thiểu đủ ba vòng ren ăn khớp; Với những cột chống thuộc nhóm B, C, D và E, phải có tối thiểu đủ bốn vòng ren ăn khớp. Đường kính định mức dp của chốt chặn phải lớn hơn hoặc bằng 13 mm.

Chốt chặn phải được cố định vào cột sao cho chốt không bị rơi, ví dụ cố định chốt vào cột bằng dây, xích hoặc có hình dáng sao cho chốt không bị rời ra khỏi liên kết khi không có tác động có chủ ý của con người. Cơ cấu điều chỉnh chiều dài cột phải có khả năng điều chỉnh chính xác khi khoảng cách giữa đường tâm của cột chống với mặt phẳng gần nhất nhỏ hơn hoặc bằng 100 mm.

Kết cấu của cột chống phải đảm bảo sao cho ống trong và ống ngoài không tự tách nhau bởi liên kết ren một cách ngẫu nhiên, ngoại trừ khi do tác động có chủ ý của con người. 

Các tấm đỡ trên loại phẳng phải được chế tạo từ vật liệu có giới hạn chảy không nhỏ hơn 235 N/mm2 và chiều dày không nhỏ hơn 6 mm đối với các cột chống thuộc nhóm A, B, và D; 8 mm đối với các cột chống thuộc nhóm C và E. Các tấm đầu cột chống loại thép định hình phải có độ cứng và độ bền uốn tối thiểu bằng các tấm đỡ phẳng.

Khi cột chống được điều chỉnh chiều dài nhỏ nhất và không lắp chốt thì khoảng cách giữa cạnh trên của ống ngoài hoặc mặt bích của đai ốc điều chỉnh (đối với cột có cơ cấu điều chỉnh chiều dài loại ren kín) và mặt trong của tấm đỡ trên hoặc tấm đỡ trên hình dĩa trên ống trong không được nhỏ hơn 100 mm.

Các dữ liệu về cột chống nhà sản xuất phải cung cấp cụ thể gồm: Các dữ liệu về cột chống như hình dạng; Nhóm cột chống; Khoảng điều chỉnh nhỏ nhất của cột; Các thông số kích thước cơ bản với dung sai; Các đặc tính vật liệu của tất cả các bộ phận cột chống; Hình dạng tấm đầu cột, và hình dạng chốt dĩa; Phương pháp hàn; Bảo vệ chống ăn mòn; Phương pháp gia công lỗ cắm chốt; Chi tiết nhãn hiệu cột chống; Mức kiểm tra chất lượng.

Khả năng chịu tải danh định của cột chống phụ thuộc vào nhóm cột chống và chiều dài cột khi kéo dài lớn nhất. Nhà sản xuất xác định khả năng chịu tải của một cột chống bằng một trong hai phương pháp bằng tính toán hoặc bằng thử nghiệm.

Kiểm tra khả năng chịu tải bằng phương pháp tính toán phải tuân theo tiêu chuẩn này, trong trường hợp các chỉ dẫn trong tiêu chuẩn này thiếu, thì áp dụng bổ sung tiêu chuẩn ENV 1993-1-1:1992, Eurocode 3.

Nếu lỗ chốt chặn trong không được chế tạo bằng phương pháp khoan, thì phải tiến hành kiểm tra và đo kích thước biến dạng của ống, trên cơ sở đó tính toán các đặc tính hình học của mặt cắt biến dạng kể trên.

An Dương