Xà gồ C, Z là lớp kết cấu trung gian nhận toàn bộ tải trọng mái và vách rồi truyền về khung kèo thép của nhà xưởng tiền chế. Phần lớn sự cố mái nhẹ ở nhà xưởng không bắt nguồn từ khung chính mà từ xà gồ: bố trí thưa so với khả năng chịu tải của tấm tôn, thiếu ti giằng khiến xà gồ bị xoắn lật, mối nối chồng quá ngắn, bát xà gồ yếu hoặc bu lông không đủ. Bài viết này phân tích thông số kỹ thuật các loại xà gồ C, Z dùng trong kết cấu thép, tiêu chuẩn khoảng cách xà gồ mái và xà gồ vách, cách bố trí ti giằng, giằng cánh, cấu tạo liên kết, nguyên tắc tính toán và những lỗi thi công thường gặp, để quý công ty và đội ngũ kỹ thuật có cơ sở kiểm soát hồ sơ thiết kế, bản vẽ chế tạo cũng như chất lượng lắp dựng.
Xà Gồ C, Z Là Gì Và Vai Trò Trong Kết Cấu Nhà Xưởng
Vị Trí Của Xà Gồ Trong Đường Truyền Tải
Trong nhà xưởng khung thép tiền chế, tải trọng mái đi theo trình tự: tấm tôn mái → xà gồ mái → kèo thép → cột → móng. Tương tự, tải trọng gió lên vách đi qua tôn vách → xà gồ vách (dầm tường) → cột. Xà gồ vì vậy có hai vai trò:
- Cấu kiện chịu lực: chịu uốn do tĩnh tải mái, hoạt tải sửa chữa, tải trọng gió đẩy và gió hút, tải treo thiết bị nhẹ (đèn, ống gió, máng cáp).
- Cấu kiện ổn định: làm điểm giằng cho cánh trên kèo, kết hợp với giằng cánh để giữ ổn định cánh dưới kèo, đồng thời là thanh chống trong hệ giằng mái.
Cấu Tạo Tiết Diện Xà Gồ C Và Xà Gồ Z
- Xà gồ C: tiết diện hình chữ C gồm bản bụng, hai cánh bằng nhau và hai mép gấp (lip) tăng cứng. Hai cánh đối xứng nên dễ lắp, dễ gia công, thường dùng cho nhịp đơn giản, xà gồ vách, khung cửa, kết cấu phụ.
- Xà gồ Z: tiết diện hình chữ Z, hai cánh lệch hướng nhau và thường có bề rộng khác nhau một chút để hai thanh có thể lồng vào nhau. Nhờ khả năng nối chồng, xà gồ Z làm việc như dầm liên tục qua nhiều bước khung, giảm mô men nhịp và độ võng.
Xem thêm: Hệ Tôn Vách, Canopy Và Cửa Trời (Monitor) Thông Gió Nhà Xưởng
Vật Liệu Xà Gồ
Xà gồ C, Z trong kết cấu thép nhà xưởng thường được cán nguội từ thép cường độ cao có lớp mạ kẽm hoặc mạ hợp kim nhôm kẽm. Giới hạn chảy phổ biến từ khoảng 350 MPa đến 550 MPa tùy mác thép và chiều dày. Lớp mạ được chọn theo môi trường: nhà xưởng trong khu công nghiệp nội địa thường dùng lớp mạ tiêu chuẩn, nhà xưởng ven biển hoặc có hóa chất ăn mòn cần lớp mạ dày hơn hoặc sơn phủ bổ sung. Xà gồ đen (không mạ) chỉ nên dùng khi có hệ sơn bảo vệ đầy đủ.
Thông Số Kỹ Thuật Xà Gồ C, Z Phổ Biến Trong Nhà Xưởng
Các thông số dưới đây là dải kích thước thường gặp trên thị trường và trong thiết kế nhà xưởng tiền chế; kích thước cụ thể phụ thuộc nhà sản xuất và kết quả tính toán.
| Chiều Cao Tiết Diện | Chiều Dày Thường Gặp | Loại Phổ Biến | Ứng Dụng Điển Hình |
|---|---|---|---|
| C100 – C125 | 1,5 – 2,0 mm | C | Xà gồ vách, khung cửa, mái che nhỏ, nhịp ngắn |
| C150 – C180 / Z150 – Z180 | 1,5 – 2,5 mm | C, Z | Xà gồ mái, vách nhà xưởng bước khung khoảng 5 – 6 m |
| C200 – C250 / Z200 – Z250 | 1,8 – 3,0 mm | Z ưu tiên | Xà gồ mái bước khung khoảng 6 – 8 m, vùng gió lớn |
| C300 / Z300 trở lên | 2,5 – 3,0 mm | Z nối chồng | Bước khung lớn, tải treo nặng, mái có tấm pin mặt trời |
Các Thông Số Cần Đọc Trên Bản Vẽ
- Ký hiệu tiết diện: thường gồm loại (C hoặc Z), chiều cao bụng và chiều dày, ví dụ Z200×2.0 hoặc C150×1.8.
- Bề rộng cánh và mép gấp: ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và ổn định cục bộ; hai xà gồ cùng chiều cao nhưng khác bề rộng cánh có khả năng chịu tải khác nhau.
- Mác thép và giới hạn chảy: phải ghi rõ, vì cùng tiết diện, thép có giới hạn chảy cao hơn chịu tải lớn hơn.
- Lớp mạ: khối lượng lớp mạ trên mỗi mét vuông, quyết định tuổi thọ chống ăn mòn.
- Vị trí lỗ đột: lỗ liên kết bát, lỗ nối chồng, lỗ ti giằng được đột sẵn tại nhà máy theo bản vẽ chế tạo.
Lựa Chọn Xà Gồ C Hay Xà Gồ Z
Xà gồ Z thường kinh tế hơn cho mái nhà xưởng nhiều bước khung nhờ làm việc liên tục qua mối nối chồng, cho phép giảm chiều dày hoặc chiều cao tiết diện. Xà gồ C phù hợp với vách, nhịp đơn, vị trí đầu hồi, khung cửa và những chỗ cần mặt phẳng hai cánh đối xứng. Trong một công trình, việc kết hợp xà gồ Z cho mái và xà gồ C cho vách là phương án phổ biến.
Tiêu Chuẩn Khoảng Cách Xà Gồ Mái Và Xà Gồ Vách
Khoảng cách xà gồ (bước xà gồ) là thông số được hỏi nhiều nhất nhưng cũng hay bị áp dụng theo thói quen nhất. Không có một con số cố định cho mọi công trình; khoảng cách phải thỏa mãn đồng thời khả năng chịu lực của tấm lợp và khả năng chịu lực của chính xà gồ.
Các Yếu Tố Quyết Định Khoảng Cách Xà Gồ
- Khả năng vượt nhịp của tấm tôn: mỗi loại tôn có bảng tải trọng – nhịp do nhà sản xuất công bố, phụ thuộc chiều dày, chiều cao sóng, số nhịp liên tục. Tôn mỏng, sóng thấp đòi hỏi xà gồ dày hơn.
- Tải trọng gió: vùng gió lớn, nhà cao, nhà mở nhiều cửa có áp lực hút gió lên mái lớn, đặc biệt tại mép mái, góc mái, đầu hồi; khoảng cách xà gồ tại các vùng này thường phải giảm.
- Hoạt tải và tải treo: mái có người đi lại bảo trì, mái lắp pin mặt trời, mái treo ống gió, đèn, máng cáp cần xà gồ dày hơn hoặc tiết diện lớn hơn.
- Bước khung (nhịp xà gồ): bước khung càng lớn, mô men trong xà gồ càng lớn; khi khoảng cách xà gồ tăng, tải trên mỗi thanh cũng tăng.
- Độ dốc mái và loại tấm lợp: tấm lợp có lớp cách nhiệt, panel, tấm lấy sáng có yêu cầu khoảng cách gối đỡ riêng.
Khoảng Cách Xà Gồ Thường Gặp
| Vị Trí | Khoảng Cách Thường Gặp | Ghi Chú |
|---|---|---|
| Xà gồ mái vùng giữa | Khoảng 1,0 – 1,5 m | Theo bảng tải tôn và tính toán xà gồ |
| Xà gồ mái vùng mép, góc, đầu hồi | Giảm còn khoảng 0,8 – 1,2 m | Vùng áp lực hút gió lớn |
| Xà gồ đỉnh mái | Cách đỉnh khoảng 150 – 300 mm mỗi bên | Đỡ úp nóc, đầu tôn |
| Xà gồ chân mái (sát máng) | Bố trí sát mép để đỡ đầu tôn | Liên kết với giá đỡ máng xối |
| Xà gồ vách | Khoảng 1,2 – 2,0 m | Thêm xà gồ tại cao độ đầu cửa, ô thoáng |
| Nhịp xà gồ (bước khung) | Khoảng 5 – 9 m | Nhịp lớn ưu tiên xà gồ Z nối chồng |
Các giá trị trên là dải tham khảo thực tế; khoảng cách chính thức phải lấy theo bản vẽ thiết kế có tính toán và bảng tải trọng của nhà sản xuất tôn. Cách bố trí tổng thể xà gồ cùng các lớp vật liệu lợp được trình bày tại bài Cấu Tạo Hệ Mái Nhà Xưởng Tiền Chế.
Bố Trí Xà Gồ Vách
Xà gồ vách được bố trí theo chiều cao cột, thường dày hơn ở vùng dưới nơi chịu va đập và tại các cao độ đặc biệt như đầu cửa cuốn, ô cửa sổ, chân tường gạch. Tại vị trí cửa lớn, xà gồ vách bị cắt và phải có khung cửa (cột cửa, dầm đầu cửa) đỡ thay. Xà gồ vách đầu hồi liên kết vào cột đầu hồi, khoảng cách tính theo nhịp giữa các cột đầu hồi.
Ti Giằng Xà Gồ, Giằng Cánh Và Chống Xoắn
Xà gồ C, Z có tiết diện thành mỏng, tâm cắt nằm ngoài bản bụng nên dưới tải trọng mái chúng có xu hướng vừa uốn vừa xoắn, lật nghiêng. Hệ ti giằng và giằng cánh là phần không thể thiếu để xà gồ làm việc đúng như thiết kế.
Ti Giằng Xà Gồ (Sag Rod)
- Là các thanh thép tròn có ren hai đầu, hoặc thanh chống bằng thép góc, liên kết xuyên qua bụng các xà gồ liền kề, chạy dọc theo mái từ chân mái lên đỉnh mái.
- Tác dụng: giảm chiều dài tự do của xà gồ theo phương ngang, chống lật, chống xoắn và giữ thẳng hàng xà gồ trong quá trình lợp tôn.
- Số hàng ti giằng tăng theo nhịp xà gồ. Một khuyến nghị thực hành của các nhà sản xuất xà gồ là chiều dài không giằng không nên vượt khoảng 20 lần chiều cao tiết diện hoặc khoảng 4 m, lấy giá trị nhỏ hơn. Ví dụ, nhịp xà gồ 7–8 m thường cần ít nhất một đến hai hàng ti giằng.
- Tại đỉnh mái, các hàng ti giằng của hai sườn mái được liên kết với nhau qua thanh chống đỉnh hoặc thanh giằng chéo về kèo để truyền lực ngang.
Giằng Cánh Kèo (Flange Brace)
Giằng cánh là thanh thép góc nối từ xà gồ xuống cánh dưới của kèo hoặc cánh trong của cột. Khi gió hút hoặc tại vùng mô men âm gần đầu cột, cánh dưới kèo chịu nén; giằng cánh dùng chính xà gồ làm điểm tựa để giữ ổn định cho cánh này. Vị trí và khoảng cách giằng cánh do kỹ sư kết cấu xác định và phải được lắp đủ trước khi tháo giằng tạm.
Xà Gồ Là Một Phần Của Hệ Giằng Tổng Thể
Trong hệ giằng mái, các xà gồ tại vị trí giằng chéo đóng vai trò thanh chống, truyền lực gió dọc nhà về gian có giằng. Vì vậy, xà gồ tại các gian giằng có thể cần tiết diện hoặc liên kết lớn hơn. Cách hệ giằng mái, giằng tường phối hợp với xà gồ để chống bão được phân tích tại bài Hệ Giằng Trong Nhà Xưởng Tiền Chế.
Chi Tiết Liên Kết Xà Gồ: Bát Xà Gồ, Nối Chồng Và Bu Lông
Bát Xà Gồ (Purlin Cleat)
- Là bản thép được hàn sẵn lên cánh trên kèo hoặc cánh ngoài cột tại nhà máy, có lỗ để bắt bu lông xà gồ.
- Chiều dày bát xà gồ thường từ 5 mm đến 8 mm tùy tải trọng, chiều cao bát phù hợp chiều cao xà gồ để có đủ khoảng cách bố trí hai bu lông.
- Bát xà gồ phải được hàn đúng vị trí, đúng hướng theo chiều dốc mái; sai lệch bát dẫn đến xà gồ không thẳng hàng, tôn lợp không phẳng.
Nối Chồng Xà Gồ Z
- Xà gồ Z được nối bằng cách lồng chồng hai đầu tại vị trí gối (trên kèo), bắt chung bu lông qua bát xà gồ và thêm bu lông tại hai đầu đoạn chồng.
- Chiều dài nối chồng do thiết kế quy định. Một số nhà sản xuất khuyến nghị chiều dài chồng khoảng 10–12,5% nhịp xà gồ tính cho mỗi đoạn nối.
- Đoạn chồng ngắn hơn thiết kế làm mất tính liên tục, xà gồ làm việc như dầm đơn giản, tăng độ võng và có thể không đủ khả năng chịu lực.
Nối Xà Gồ C
Xà gồ C không lồng chồng được như Z nên thường làm việc như dầm đơn giản trên mỗi bước khung. Khi cần nối, dùng bản nối hoặc đoạn xà gồ ốp có bu lông, vị trí nối nên đặt tại gối. Đây là lý do xà gồ C thường phải có tiết diện lớn hơn xà gồ Z cho cùng nhịp và tải trọng.
Bu Lông Liên Kết Xà Gồ
- Bu lông thường dùng cỡ M12 cho xà gồ chiều cao đến khoảng 250 mm, M16 cho tiết diện lớn hơn, kèm long đen và đai ốc mạ kẽm.
- Theo TCVN 5575:2024, các cấp bền thấp như 4.6, 4.8 không còn được liệt kê; liên kết xà gồ nên dùng cấp bền được phép như 5.6, 5.8 hoặc cao hơn theo tính toán.
- Lỗ xà gồ thường là lỗ ô van để bù sai số lắp dựng; tại gian giằng, liên kết có thể cần bu lông cấp bền cao hơn để truyền lực dọc.
Xem thêm chi tiết: Chi Tiết Liên Kết Bu-lông Cường Độ Cao & Bu-lông Neo Móng
Nguyên Tắc Tính Toán Và Kiểm Tra Xà Gồ C, Z
Tải Trọng Tác Dụng Lên Xà Gồ
- Tĩnh tải: trọng lượng tôn, lớp cách nhiệt, bản thân xà gồ, tải treo cố định.
- Hoạt tải mái: tải sửa chữa, bảo trì; tải pin mặt trời nếu có.
- Tải trọng gió: gió đẩy và gió hút xác định theo TCVN 2737:2023, có xét hệ số khí động theo từng vùng mái và áp lực trong nhà.
- Tổ hợp: tổ hợp bất lợi nhất thường là tĩnh tải cộng hoạt tải (xà gồ chịu uốn xuống) và tĩnh tải cộng gió hút (xà gồ chịu uốn ngược, cánh dưới chịu nén).
Các Điều Kiện Kiểm Tra
- Bền uốn xiên: do mái dốc, tải trọng phân thành hai thành phần theo hai trục quán tính của tiết diện; với tiết diện Z, trục quán tính chính nghiêng so với bản bụng nên cần lưu ý khi tính.
- Bi-mô men và xoắn kiềm chế: TCVN 5575:2024 đưa thành phần bi-mô men vào kiểm tra cấu kiện thành mỏng; với xà gồ C, Z, đây là thành phần có thể làm ứng suất tăng đáng kể nếu không có ti giằng và liên kết tôn hợp lý.
- Ổn định cục bộ và ổn định tổng thể: đặc biệt cánh dưới chịu nén khi gió hút, nơi không có tôn giữ.
- Độ võng: kiểm tra theo giới hạn của tiêu chuẩn tải trọng và yêu cầu sử dụng; xà gồ võng lớn làm tôn đọng nước, hở mí, gây dột.
- Liên kết: bu lông chịu cắt, ép mặt tại lỗ bản bụng mỏng; bát xà gồ và đường hàn bát.
Lưu Ý Khi Dùng Bảng Tra
Bảng tra tải trọng của nhà sản xuất xà gồ rất tiện cho thiết kế sơ bộ, nhưng mỗi bảng được lập với giả thiết riêng về số hàng ti giằng, chiều dài nối chồng, điều kiện liên kết tôn và giới hạn độ võng. Khi áp dụng, kỹ sư phải kiểm tra công trình có thỏa các giả thiết đó hay không, đồng thời đối chiếu với tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.
Xem thêm: Bảng tra xà gồ C, Z | Thông số khối lượng quy cách chính xác nhất
Lỗi Thường Gặp Khi Thi Công Xà Gồ Và Cách Phòng Tránh
- Lắp sai chiều xà gồ: xà gồ mái phải lắp đúng chiều chỉ định trên bản vẽ, thông thường mép hở của xà gồ C hoặc cánh trên của xà gồ Z quay về phía đỉnh mái; lắp ngược làm tăng xu hướng xoắn và lật.
- Thiếu hoặc lắp ti giằng muộn: lợp tôn khi chưa có ti giằng khiến xà gồ bị xoắn, lệch hàng, mái gợn sóng; ti giằng phải căng chỉnh trước khi lợp.
- Nối chồng Z không đủ chiều dài, thiếu bu lông: làm mất tính liên tục, xà gồ võng lớn giữa nhịp.
- Khoét, cắt bụng xà gồ tùy tiện: để luồn ống, máng cáp; mỗi lỗ khoét chưa được tính toán đều làm giảm khả năng chịu lực.
- Treo tải không có trong thiết kế: treo quạt công nghiệp, ống gió, palang nhẹ vào xà gồ mái mà không kiểm tra lại.
- Va đập, làm hỏng lớp mạ: kéo lê xà gồ trên mặt đất, bắn vít trượt làm trầy lớp mạ; vết trầy phải được sơn dặm chống gỉ.
- Không kiểm tra độ thẳng, độ phẳng: xà gồ không cùng cao độ khiến tôn không áp sát, vít không ép kín gioăng, gây dột.
Phòng tránh các lỗi trên bằng cách nghiệm thu xà gồ trước khi lợp tôn: kiểm tra chủng loại, chiều dày, vị trí, chiều lắp, ti giằng, giằng cánh, nối chồng và độ phẳng của mặt xà gồ.
Câu Hỏi Thường Gặp Về Xà Gồ C, Z
Khoảng Cách Xà Gồ Mái Tôn Bao Nhiêu Là Đúng?
Với mái tôn nhà xưởng thông thường, khoảng cách xà gồ thường nằm trong khoảng 1,0–1,5 m ở vùng giữa mái và giảm tại vùng mép, góc mái. Giá trị chính xác phụ thuộc bảng tải của tôn, tải trọng gió và kết quả tính toán xà gồ.
Nhà Xưởng Nên Dùng Xà Gồ C Hay Xà Gồ Z?
Mái nhà xưởng nhiều bước khung thường dùng xà gồ Z nối chồng để làm việc liên tục, tiết kiệm thép. Xà gồ C phù hợp cho vách, nhịp đơn, đầu hồi và các kết cấu phụ.
Xà Gồ Dày Bao Nhiêu Là Đủ?
Không có chiều dày chung cho mọi công trình. Chiều dày phụ thuộc chiều cao tiết diện, nhịp xà gồ, khoảng cách xà gồ, tải trọng gió và tải treo; thường nằm trong khoảng 1,5–3,0 mm cho nhà xưởng.
Có Bắt Buộc Lắp Ti Giằng Xà Gồ Không?
Với nhịp xà gồ thông thường của nhà xưởng, ti giằng là bắt buộc để chống xoắn, chống lật và giữ thẳng hàng. Số hàng ti giằng do thiết kế quy định theo nhịp và tiết diện xà gồ.
Xà gồ C, Z tuy nhỏ nhưng là mắt xích quyết định độ an toàn và độ kín nước của mái, vách nhà xưởng. Lựa chọn đúng tiết diện, vật liệu, lớp mạ; bố trí khoảng cách xà gồ theo bảng tải tôn và tải trọng gió thực tế; lắp đủ ti giằng, giằng cánh; nối chồng đúng chiều dài và dùng bu lông đúng cấp bền là những điều kiện để hệ mái làm việc như thiết kế trong suốt tuổi thọ công trình. Để xem toàn bộ cấu tạo nhà xưởng tiền chế từ móng, khung kèo, hệ giằng đến mái và vách, mời quý công ty tham khảo bài viết Cấu tạo nhà xưởng tiền chế.
