Thiết kế, lựa chọn vật liệu và cắt các bộ phận nhúng

Nguyên tắc thiết kế: Nền tảng cấu trúc của các phần nhúng đáng tin cậy

Thiết kế của các bộ phận nhúng bằng thép được điều chỉnh bởi các nguyên tắc kỹ thuật kết cấu đã được thiết lập để đảm bảo truyền tải an toàn và hiệu quả giữa các kết cấu thép và nền bê tông. Tấm nhúng (EP) thường được sử dụng để kết nối các thành phần kết cấu thép với các bộ phận xây dựng bê tông cốt thép như tường và cột. Các tấm thép đúc tại chỗ với các đinh tán bằng thép có đầu tạo thành một loại hệ thống kết nối phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong các cơ chế truyền tải trọng thẳng đứng và ngang cũng như trong việc tiêu tán năng lượng của các phản ứng địa chấn bằng cách cho phép có đủ độ dẻo và kiểm soát các vết nứt trong các cấu kiện bê tông.

Theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông GB50010-2010 của Trung Quốc, thiết kế các bộ phận nhúng chịu lực phải tuân theo các yêu cầu về kích thước và chi tiết cụ thể. Tấm neo phải được làm bằng thép loại Q235 hoặc Q345, có độ dày được xác định bằng tính toán tải trọng và không nhỏ hơn 60% đường kính thanh neo. Đối với các bộ phận nhúng chịu kéo và uốn, độ dày tấm cũng phải vượt quá b/8, trong đó b là khoảng cách giữa các thanh neo. Các thanh neo phải sử dụng thép gia cường loại HRB400 hoặc HPB300 và nghiêm cấm các thanh thép gia công nguội. Khoảng cách từ tâm thanh neo đến mép tấm không được nhỏ hơn 2d và 20mm, các thanh neo phải được bố trí bên trong lớp ngoài của cốt thép chính. Đường kính của các thanh neo thẳng phải nằm trong khoảng từ 8 mm đến 25 mm, với ít nhất bốn thanh cho mỗi lần chôn (ngoại trừ các ứng dụng chỉ cắt trong đó hai thanh được chấp nhận). Đối với các vật liệu chịu kéo và uốn, khoảng cách giữa các thanh neo không được nhỏ hơn 3d và 45mm. Các quy định thiết kế tiêu chuẩn hóa này đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy giữa các dự án, mặc dù do thiếu các thiết kế tấm nhúng tiêu chuẩn sẵn có trong toàn ngành nên các tấm nhúng thường được thiết kế tùy chỉnh cho từng dự án.

Lựa chọn vật liệu: Phù hợp với yêu cầu về hiệu suất

Việc lựa chọn vật liệu cho các bộ phận nhúng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải, khả năng hàn và độ bền khi sử dụng của chúng. Vật liệu được chỉ định phổ biến nhất là thép kết cấu carbon Q235B (tương đương với S235JR), có cường độ năng suất tối thiểu là 235 MPa và phù hợp cho các ứng dụng hạng nhẹ và trung bình thông thường. Đối với các dự án cường độ cao, chịu tải cao, thép hợp kim thấp Q355B (tương đương S355JR) được ưu tiên, mang lại cường độ chảy 355 MPa—cao hơn khoảng 51% so với Q235B. Q355B cũng có độ bền tốt hơn Q235B và có thể được sử dụng ở nhiệt độ thấp, khiến nó đặc biệt thích hợp cho cầu, tấm nhúng tường rèm và các thành phần kết cấu quan trọng khác.

Đối với các ứng dụng chống ăn mòn, có sẵn các loại thép không gỉ như 304 và 316. Độ dày vật liệu thường dao động từ 3 mm đến 50mm, với độ dày tiêu chuẩn bao gồm 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 15 mm và 20 mm. Các đinh tán neo và thanh cốt thép thường được chỉ định là đinh tán ren 4,8 hoặc thanh cốt thép HRB400, với đường kính tùy chỉnh (M10-M30+) có sẵn. Các lựa chọn xử lý bề mặt bao gồm mạ kẽm nhúng nóng (HDG) theo GB/T 13912 / ISO 1461 với độ dày lớp phủ kẽm tối thiểu là 85μm (600 g/m²), có thể tăng lên 100μm hoặc 120μm đối với môi trường khắc nghiệt (C4, C5), cũng như mạ điện hoặc thép trần để sơn tại chỗ. Giấy chứng nhận kiểm tra nhà máy phải được cung cấp cho tất cả các vật liệu để đảm bảo truy xuất nguồn gốc đầy đủ và tuân thủ các thông số kỹ thuật.

Công nghệ cắt: Từ Laser chính xác đến Plasma công suất lớn

Việc cắt các bộ phận nhúng là một hoạt động quan trọng quyết định độ chính xác về kích thước, chất lượng cạnh và khả năng hàn tiếp theo. Các cơ sở chế tạo hiện đại sử dụng một loạt các công nghệ cắt phù hợp với độ dày vật liệu và yêu cầu về độ chính xác. Cắt laser mang lại độ chính xác cao nhất, với dung sai đạt ± 0,1 mm và chiều rộng đường cắt là 0,2–0,5 mm. Cắt laser lý tưởng cho các tấm mỏng đến trung bình (3–25 mm) và các hình dạng phức tạp như tấm nhúng không đều, giá đỡ tường rèm và các bộ phận kết nối chính xác. Quá trình này tạo ra các cạnh nhẵn, không có gờ với độ nhám bề mặt Ra<3,2μm, giúp giảm đáng kể các thao tác mài và hoàn thiện tiếp theo.

Đối với các tấm dày hơn và các ứng dụng kết cấu nặng hơn, cắt plasma CNC cung cấp một phương pháp chính xác và tiết kiệm chi phí để xử lý tấm hợp kim cao, nhôm và thép nhẹ có độ dày lên tới 80mm với dung sai ±2mm. Cắt plasma đặc biệt thích hợp cho các bộ phận kết cấu, giá đỡ, tấm đế, miếng đệm và các bộ phận thép nặng hơn. Hệ thống plasma CNC tiên tiến duy trì dung sai cắt chặt chẽ ngay cả trên các tấm dày 50mm, đảm bảo tất cả các bộ phận khớp liền mạch trong quá trình lắp dựng. Đối với các tấm cực dày, cắt oxy-nhiên liệu (ngọn lửa) vẫn là một giải pháp tiết kiệm chi phí, đặc biệt đối với thép Q235, Q355 và 45#.

Trước khi cắt, việc chuẩn bị nguyên liệu là điều cần thiết. Đối với các tấm thép Q355B, việc đo độ dày trực tuyến và cân bằng con lăn đảm bảo rằng dung sai vật liệu đến được kiểm soát trong phạm vi ±0,08mm, đây là điều kiện tiên quyết để đạt được kết quả cắt ổn định. Mức độ kiểm soát kích thước này đảm bảo rằng các hoạt động cắt tiếp theo đạt được độ chính xác cần thiết và các tấm nhúng đáp ứng các yêu cầu thiết kế sâu BIM với sai số định vị trong phạm vi ±2 mm. Bằng cách lựa chọn cẩn thận phương pháp cắt thích hợp dựa trên độ dày vật liệu, độ chính xác cần thiết và khối lượng sản xuất, các nhà chế tạo có thể cung cấp các bộ phận nhúng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt đồng thời tối ưu hóa chi phí và hiệu quả.