Tìm hiểu về khung thép Zamil

 

Trong lĩnh vực xây dựng, đặc biệt là xây dựng các công trình công nghiệp, nhà xưởng hiện nay thì kết cấu nhà thép tiền chế khung Zamil hoặc dạng Zamil đang được sử dụng rất rộng rãi, hầu hết đến 99% các công trình nhà xưởng đều sử dụng khung Zamil, khung bê tông cốt thép dần mất ưu thế trong các công trình công nghiệp hiện đại.
[b]Nguồn gốc của khung Zamil[/b]

Thực ra Zamil không phải là một cơ quan đặt ra tiêu chuẩn hay một loại mô hình tiêu chuẩn nào cho khung kết cấu thép của ngành xây dựng mà là tên của một công ty thiết kế, sản xuất khung kết cấu thép. Zamil Steel được thành lập năm 1977 tại Ả Rập Xê Út chuyên thiết kế và chế tạo khung nhà thép tiền chế. Năm 2002, Zamil đăng ký kinh doanh và lần đầu tiên đưa kết cấu khung thép tổ hơp vào thị trường Việt Nam nên các kỹ sư xây dựng Việt Nam quen gọi đó là khung Zamil. Cho đến nay thì Zamil Steel là công ty hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo và thi công khung nhà thép tiền chế.
Với khung nhà thép tiền chế, hầu hết các bộ phận kết cấu được gia công sẵn tại nhà xưởng với quy trình sản xuất và kiểm định chất lượng rất chặt chẽ từ khâu thiết kế đến khâu chế tạo. Ngoài công trường chỉ cần thi công trước phần kết cấu móng bê tông cốt thép theo bản vẽ thiết kế sau đó chuyển khung ra lắp dựng.

Ưu điểm của khung thép tiền chế:

Khung nhà thép tiền chế có rất nhiều ưu điểm và nó khắc phục hầu hết được những nhược điểm cũng như các điều kiện mà khung bê tông cốt thép không thể có được, dưới đây là một số ưu điểm của khung thép tiền chế:
- Tối ưu khả năng chịu lực của cấu kiện: Khung thép tiền chế được tính toán rất kỹ càng và hầu hết theo tiêu chuẩn của Mỹ. Những bộ phận chịu lực ít được giảm thép đến tối đa làm cho khung nhẹ hơn và tiết kiệm vật liệu một cách triệt để.
- Có khả năng vượt những nhịp lớn: Khung thép tiền chế có thể vượt nhịp tối đa 90m với khung loại 1 nhịp và tối đa 70m với mỗi modul trong nhịp – với số module lên tới 4 ( tổng cộng 280m). Điều mà khung bê tông cốt thép không thể làm được hoặc có làm được thì cũng cực kỳ khó khăn
- Thi công công trình với quy mô lớn:
Khung thép tiền chế có thể được sử dụng với công trình có chiều cao tới 30m ( tính đến mép dưới mái ) cho nhà có chiều rộng tới 60m. Việc sử dụng cho các công trình với quy mô lớn sẽ tiết kiệm rất nhiều so với sử dụng khung bê tông cốt thép ( có thể lên tới 35% giá thành )
- Thi công nhanh
Việc chế tạo các chi tiết kết cấu sẵn tại nhà xưởng và chỉ đem lắp ghép sẽ đẩy nhanh tiến độ thi công cũng như chất lượng công trình. Giảm thiểu các ảnh hưởng của thời tiết lên quá trình xây dựng.
- Tiết kiệm chi phí
Thực ra giá thành của khung thép tiền chế rất đắt nhưng lại tiết kiệm được chi phí do giảm thiểu thời gian thi công, nhanh chóng đưa công trình vào hoạt động. Giảm chi phí nhân công xây dựng và quản lý dự án… dẫn đên tiết kiệm rất lớn chi phí cho dự án.
Tuy nhiên, cũng có một số nhược điểm như:

- Chỉ có hiệu quả với công trình có nhịp lớn, công trình công nghiệp nặng
- Kiến trúc đơn điệu
- Yêu cầu kỹ thuật rất cao và chính xác, quy trình công nghệ chặt chẽ.
- Chi phí bảo trì, duy tu sửa chữa lớn
- Khó chỉnh sửa khi có sai sót hoặc hư hỏng nhỏ.
Do đó, khung thép tiền chế vẫn chưa thể thay thế hoàn toàn khung bê tông cốt thép mặc dù có rất nhiều ưu điểm áp đảo so với khung bê tông cốt thép.
Một số dạng khung thép tiền chế ( khung Zamil)

Khung một nhịp – 1 tầng – 2 mái: độ rộng thực tế tối đa = 90 m

Khung một nhịp – 1 tầng – 1 mái dốc: độ rộng thực tế tối đa = 50 m

Khung một tầng – nhiều nhịp (dạng1): độ rộng thực tế tối đa mỗi mô đun = 70 m
 

Chiều rộng nhà: Không phụ thuộc vào hệ thống khung chính, chiều rộng nhà được tính bằng khoảng cách từ thanh chống mép mái của tường bên cho tới mặt ngoài thanh chống mép mái của tường bên đối diện. Chiều rộng nhà không bao gồm chiều rộng của nhà chái hoặc phần mái được mở rộng. [b] 
[/b]

Chiều dài nhà: Khoảng cách giữa cánh ngoài của cột hồi đến cánh ngoài cột hồi phía đối được coi là chiều dài nhà. Chiều dài nhà bao gồm nhiều bước gian. 

Chiều cao nhà: Chiều cao nhà là là chiều cao mép mái, tức là từ tấm để cột khung chính đến điểm đỉnh phía ngoài của thanh chống mép mái. Chiều cao mép mái có thể tới 30m. Khi cột được chôn thấp hoặc nâng cao so với nền nhà hoàn thiện thì chiều cao mép mái là khoảng cách từ mức nền hoàn thiện đến đỉnh của thanh chống mép mái.
Độ dốc mái (x/10):
Độ dốc mái là góc của mái so với đường nằm ngang. Độ dốc mái thông dụng nhất là 0.5/10 và 1/10. Có thể làm độ dốc mái bất kỳ. 

Bước gian ở biên: Là khoảng cách từ phía ngoài của cánh ngoài cột hồi tới đường tim của cột khung đầu tiên
Bước gian trong: Là khoảng cách giữa các đường tim của hai cột khung chính kề nhau. Bước gian thông dụng nhất là 6m, 7,5m và 9m. Có thể có bước gian tới 15m.

Tải trọng thiết kế: Khung thép tiền chế dạng Zamil được thiết kế theo các qui phạm và tiêu chuẩn Hoa Kỳ mới nhất, tải trọng tối thiểu như sau:
Hoạt tải trên mái: 0.57kN/m2
Tốc độ gió thiết kế: 110km/h

Dạng khung tiền chế bắt nguồn từ Hoa Kỳ trong nửa cuối thế kỷ 20. Đây là kiểu khung thép cho nhà công nghiệp, chuyên dùng cho những vùng nông nghiệp để chứa thóc lúa, hay cỏ khô cho bò ăn tại Mỹ, Âu-châu.

Hiện ở Việt Nam có rất nhiều nhà máy chế tạo nhà tiền chế. Nhưng trước đó ở Việt Nam chỉ dùng kết cấu dàn thường là vì kèo tam giác, gọi là khung Tiệp. Sau khi mở cửa cho nước ngoài vào, thì Zamil - có đăng ký kinh doanh tại Saudi Arabi, lần đầu tiên đưa khung nhà bằng thép tấm cắt hàn này vào nên các kỹ sư xây dựng Việt Nam quen gọi nó là khung Zamil. Thực tế Zamil Steel chỉ là một công ty chuyên làm nhà thép tiền chế, chứ Zamil không phải là cơ quan đặt ra tiêu chuẩn do đó tên gọi khung Zamil là không chính xác mà cần phải gọi là khung (thép) tiền chế (Pre-engineering Building-PEB). Ngoài ra, không nên quan niệm là Zamil Steel , hay là một công ty nổi danh nào đó đã thiết kế thì không cần kiểm lại vì cũng có thể họ cũng có sai sót và chưa hợp lý.

Tại Việt Nam, lúc đầu Zamil Steel còn nhập luôn cả khung đã chế sẵn từ Thailand hay Trung Đông vào, nhưng sau đã lập nhà máy (thông qua pháp nhân thầu phụ nội địa) để sản xuất tại Việt Nam. Công việc kinh doanh ngày càng có hiệu quả, ngày nay thì bản thân Zamil Steel ngày nào cũng đã thành vài ba công ty khác, do những người chung vốn ban đầu của Zamil đến Việt Nam tách ra, như PEB chẳng hạn (đăng ký tại Cyprus), vv, và có cả người Việt từng làm cho Zamil cũng tách ra mở công ty riêng". vvv. Và vì công nghệ này không phải là công nghệ bản quyền, nên chỉ một vài năm sau, các xưởng cơ khí lớn nhỏ nội địa cũng làm được khung nhà dạng này, vì chỉ cần cắt hàn là được, nó tương đối thuận tiện do có tiết kiệm vật liệu, lắp dựng nhanh chóng. Bây giờ hầu như 95% khung nhà xưởng đều dùng dạng khung này.

Vì nhiều người vẫn chưa làm quen với dạng khung đó thay đổi tiết diện, tiêu chuẩn thiết kế là của nước ngoài, Việt Nam chưa có tiêu chuẩn tương đương, được quảng bá nhiều quá, đắt quá, nên nhiều người trẻ vẫn coi zamil là cái gì đó "American Standard". Các xưởng của Việt Nam thì cũng dùng dạng khung đó thay đổi tiết diện (gọi là "khung Zamil", phân biệt với khung Tiệp) nhưng tính toán theo TCVN, những người mới vào nghề thì bở ngỡ nên hay hỏi và không biết tính ổn định.

Trong thiết kế và sản xuất nhà thép thì trình độ của kỹ sư Việt Nam, thì không phải là quá kém, nhưng khả năng liên kết lại, khả năng tổ chức, khả năng làm kinh tế thì kém. Đặc biệt khả năng giữ uy tín với khách hàng của các Cty Việt Nam thấp. Vì thế vẫn chưa có chỗ đứng vững chưa nói dám khẳng định tên tuổi. Như vậy, các khách hàng nước ngoài vẫn phải chọn các công ty nước ngoài thiết kế thi công là đa phần.