Bài viết này là phiên bản tóm tắt của giải pháp siết lắp thép được phát triển bởi Hilti, so sánh hai giải pháp thay thế cho việc liên kết các cấu kiện vào thép: đinh tán và kẹp dầm (xem Hình 1). Các giải pháp này là những lựa chọn thay thế khả thi cho các phương pháp liên kết truyền thống như hàn và bu-lông. So sánh được thực hiện chỉ trên các giải pháp đinh tán và kẹp dầm trong danh mục sản phẩm của Hilti và bao gồm một phân tích kỹ thuật cũng như một nghiên cứu về tổng chi phí thi công (bao gồm chi phí thiết bị và chi phí nhân công).

Hình 1 - Một số giải pháp được so sánh: S-BT HL (trái), MQT-21-41 R (giữa) và MAB (phải). So sánh được thực hiện và các kết quả hiển thị bao gồm các giải pháp khác (để biết thêm thông tin, vui lòng xem phiên bản đầy đủ của tài liệu chuyên sâu).

So sánh kỹ thuật

Trong chương này, chúng tôi so sánh cả hai công nghệ từ góc độ kỹ thuật, bao gồm vật liệu nền, khả năng chịu tải, môi trường ăn mòn, chứng nhận, độ rung, mỏi, động đất và khả năng chống cháy.

Về yêu cầu vật liệu nền, đinh tán có khả năng tương thích rộng hơn, bao gồm cả thép đã sơn (mà không cần xử lý lại), thép được bảo vệ chống cháy thụ động, không yêu cầu khả năng tiếp xúc cả hai mặt của vật liệu nền và có thể được áp dụng trên các cấu kiện thép không có mặt bích (là điều kiện cần để cố định kẹp dầm).Tuy nhiên, kẹp dầm có thể là một giải pháp tốt nếu điểm cố định không vuông góc với vật liệu nền và khi cần sử dụng các đường kính lớn hơn (chẳng hạn như M16).

Khả năng chịu cắt của cả hai giải pháp là như nhau, nhưng kẹp dầm cung cấp khả năng chịu tải kéo cao hơn. Mặc dù vậy, cần lưu ý rằng một số hệ số giảm tải có thể được kể đến cho khả năng chịu tải của kẹp dầm, đặc biệt là để tránh làm hỏng lớp phủ (hệ số giảm tải lên đến 50% [1] do ma sát trên bề mặt thép đã sơn) và do sự mất ứng suất trước theo thời gian.

Về khả năng chống ăn mòn, kẹp dầm thường được sử dụng trong môi trường ăn mòn thấp hơn (tối đa cấp C4) [2], trong khi đinh tán có thể được áp dụng trong môi trường khắc nghiệt hơn (tối đa cấp C5 hoặc thậm chí CX). Đinh tán cũng có tuổi thọ lâu hơn trong các môi trường này, với một số loại có thể chống ăn mòn lên đến 40 năm. Đinh tán nhiều tiêu chuẩn thiết kế đa dạng. Kẹp dầm, mặc dù bị hạn chế hơn về chứng nhận, nhưng có những tiêu chuẩn có thể phù hợp cho các ứng dụng hệ thống sprinkler (chẳng hạn như chứng nhận FM) [3] hoặc ngành công nghiệp ô tô (chẳng hạn như xác nhận PWIS/LABS) [4].

Trong các ứng dụng chịu rung động, đinh tán đã chứng minh hiệu suất mạnh mẽ trong các thử nghiệm do Hilti thực hiện, trong đó không quan sát thấy sự lỏng lẻo hoặc xoay của đai ốc/vít. Đối với kẹp dầm, cần có Đánh giá Kỹ thuật (EJ) của Hilti cho các ứng dụng trong môi trường rung động. Đối với tải trọng mỏi, đinh tán cần được đánh giá thông qua EJ, trong khi kẹp dầm không được khuyến nghị dùng trong trường hợp này.

Đinh tán cũng đã được thử nghiệm cho các ứng dụng chịu động đất, cho thấy hiệu suất mạnh mẽ và cho phép thiết kế kháng chấn. Đối với kẹp dầm, Hilti cung cấp một giải pháp giằng đã được chứng nhận kháng chấn cho các ứng dụng sprinkler, với sản phẩm MQS-IB.

Cuối cùng, đinh tán Hilti đã được kiểm tra về khả năng chống cháy và trên các giới hạn chịu lửa, với kết quả đầy hứa hẹn, được trình bày chi tiết hơn trong tài liệu chuyên sâu.

Phân tích tổng chi phí thi công

Ngoài so sánh kỹ thuật giữa hai công nghệ, Hilti cũng đã thực hiện một phân tích liên quan đến tổng chi phí thi công, tức là xem xét tổng chi phí của từng ứng dụng (bao gồm chi phí của đinh tán/kẹp dầm, chi phí thiết bị cần thiết và chi phí nhân công).

Một lần nữa, cần lưu ý rằng phân tích này chỉ so sánh các giải pháp trong danh mục sản phẩm của Hilti. Chi phí nhân công cũng như sản phẩm (được gọi là phần cứng) được giả định theo mức trung bình của thị trường Đức. Đối với thiết bị, chi phí trên mỗi điểm liên kết được ước tính dựa trên tuổi thọ của thiết bị. Để định lượng thời gian cần thiết cho việc thi công, một người dùng đã được đào tạo tại Trụ sở Hilti và thực hiện bốn giải pháp khác nhau: (i) ứng dụng thanh đỡ đầu ray, (ii) thanh treo trên thanh ren, (iii) thanh treo chịu tải nặng và (iv) cánh tay đòn – xem Hình 2.

Hình 2 - Các giải pháp khác nhau được xem xét: thanh đỡ đầu ray (phía trên bên trái), thanh treo trên thanh ren (phía trên bên phải), thanh treo chịu tải nặng (phía dưới bên trái) và cánh tay đòn (phía dưới bên phải).

Kẹp dầm Hilti được chứng minh là giải pháp kinh tế nhất cho ứng dụng thanh treo trên thanh ren. Đối với các ứng dụng thanh đỡ đầu ray và cánh tay đòn, đinh tán là giải pháp kinh tế hơn. Khi nói đến ứng dụng thanh treo chịu tải nặng, chi phí của cả hai công nghệ là như nhau. Trong hình 3, cho thấy kết quả của những ứng dụng khác nhau, với chi phí được tổng hợp từ (vật liệu, nhân công, thiết bị) – kết quả này áp dụng các giả định đã được đề cập, các thị trường khác nhau sẽ dẫn đến các kết quả khác nhau.

Tóm tắt

Mục đích của tài liệu này là giúp người đọc lựa chọn công nghệ tốt nhất để liên kết các cấu kiện vào thép giữa đinh tán và kẹp dầm. Sự lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm các yếu tố kỹ thuật (vật liệu nền, tải trọng, ăn mòn, chứng nhận…) và cân nhắc chi phí.

Đinh tán thường là lựa chọn linh hoạt hơn, đặc biệt là đối với môi trường khắc nghiệt và thép đã sơn.

Tuy nhiên, Kẹp dầm có lợi thế trong một số ứng dụng, đặc biệt là đối với thanh treo trên thanh ren và các liên kết không vuông góc.

Tài liệu tham khảo

[1] CEN (European Committee for Standardization), “NP-EN 1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of Steel Structures – Part 1-8: Design of joints,” 2005. 4 of 4

[2] ISO (International Organization for Standardization), “ISO 12944-9:2018 Paints and varnishes – Corrosion protection of steel structures by protective paint systems – Part 9: Protective paint systems and laboratory performance test methods for offshore and related structures,” 2018.

[3] FM Global, "About us," Retrieved from FM Global Website, [Accessed: Jul. 8, 2024].

[4] VDMA (Verband Deutscher Maschinen – und Anlagenbau – German Mechanical Engineering Industry Association), "VDMA 24364 – 2018-05 Hydraulic Fluid Power – Fluids – Method for coding the level of contamination by solid particles," 2018.