Xà gồ thép là gì?
Xà gồ thép là thanh thép cán nguội tiết diện hở (open section), được đặt nằm ngang hoặc theo độ dốc mái trên các thanh xà ngang (rafter) của khung thép để đỡ tấm lợp mái, tấm tường và các lớp hoàn thiện bên trên. Xà gồ truyền tải trọng từ mái xuống khung kết cấu chính bên dưới. Trong tiếng Anh, xà gồ mái gọi là purlin, xà gồ tường gọi là girt.
Cấu tạo của xà gồ thép
Xà gồ thép được sản xuất bằng phương pháp cán nguội (cold-forming) từ cuộn thép cán phẳng (coil steel) có độ dày 1,5–4 mm. Vật liệu thường dùng là thép carbon thấp đến trung bình, đạt giới hạn chảy tối thiểu 250–350 MPa. Quá trình cán nguội giúp thanh đạt hình dạng tiết diện chính xác mà không cần nung nóng, đồng thời làm tăng độ bền cơ học nhờ hiệu ứng biến dạng nguội (strain hardening).
Tiết diện xà gồ gồm bản bụng (web) chịu cắt, cánh trên và cánh dưới (flanges) chịu uốn, và gân gia cường (stiffener lip) ở mép cánh giúp chống mất ổn định cục bộ. Chiều cao tiết diện phổ biến từ 80 mm đến 300 mm, ký hiệu theo chiều cao × chiều rộng cánh × chiều dày bản bụng (ví dụ: C150×65×2,5).
Phân loại theo tiết diện
Hai dạng tiết diện phổ biến nhất tại Việt Nam là xà gồ C (C-purlin, lipped channel) và xà gồ Z (Z-purlin, zed section). Ngoài ra còn có dạng Sigma (Σ) và hat section dùng trong các ứng dụng đặc biệt. Mỗi dạng tiết diện có đặc điểm chịu lực, cách lắp đặt và phạm vi ứng dụng khác nhau, được phân tích riêng trong các bài chuyên sâu.
Vai trò kết cấu của xà gồ
Xà gồ là cấu kiện chịu uốn đơn trục hoặc uốn xiên (biaxial bending), chịu đồng thời moment uốn do tải trọng thẳng đứng (tải mái, tải gió xuống) và lực kéo/nén dọc trục khi mái dốc. Nhịp xà gồ thông thường từ 4 m đến 9 m tùy tiết diện và tải trọng thiết kế. Khoảng cách xà gồ (purlin spacing) phổ biến 0,8–1,5 m tùy loại tấm lợp.
Xà gồ còn có vai trò ổn định ngang cho thanh xà ngang khung (lateral restraint to rafter), giúp rafter không bị vặn xoắn hoặc mất ổn định về phương ngang dưới tải trọng lớn.
Vật liệu và tiêu chuẩn sản xuất
Xà gồ thép tại Việt Nam thường được sản xuất theo tiêu chuẩn EN 10162 (cold-formed steel sections), ASTM A570 Grade 50 hoặc tương đương JIS G3350. Thép nguyên liệu thường là SGCC/SGCH (thép cán phẳng mạ kẽm) hoặc thép đen sơn phủ sau khi cán. Độ dày phổ biến 1,5 mm / 2,0 mm / 2,5 mm / 3,0 mm / 4,0 mm, với dung sai chiều dày theo EN 10162 là ±0,1 mm đến ±0,15 mm.
Bảo vệ bề mặt xà gồ
Xà gồ đặt trong không gian mái thường tiếp xúc với hơi ẩm và nhiệt độ thay đổi, nên cần được bảo vệ chống rỉ. Hai phương pháp phổ biến là mạ kẽm nhúng nóng (HDG) đạt lớp kẽm ≥45 µm theo ISO 1461 và sơn lót epoxy kết hợp sơn phủ polyurethane với tổng chiều dày màng khô 150–200 µm. Xà gồ mạ kẽm phù hợp môi trường ẩm, ven biển; xà gồ sơn phù hợp môi trường khô trong nhà.
Trọng lượng và giá tham khảo
Trọng lượng xà gồ tính theo công thức W (kg/m) = ρ × A, trong đó ρ = 7.850 kg/m³ và A là diện tích tiết diện ngang (m²). Xà gồ C150×65×2,5 có trọng lượng khoảng 3,1 kg/m. Giá thị trường xà gồ C/Z năm 2024 dao động 18.000–26.000 đ/kg, chưa bao gồm thuế VAT và chi phí vận chuyển.
Ưu điểm của xà gồ thép so với vật liệu khác
- Nhẹ và cứng: Tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao hơn gỗ và bê tông cốt thép nhờ tiết diện tối ưu hóa.
- Thi công nhanh: Lắp đặt bằng bu-lông tiêu chuẩn, không cần ván khuôn hay bảo dưỡng.
- Kích thước đa dạng: Sản xuất theo yêu cầu chiều dài, có thể cắt tại công trường.
- Tái sử dụng: Có thể tháo dỡ và tái sử dụng khi thay đổi kết cấu mái.
Câu hỏi thường gặp
- Xà gồ thép khác xà ngang (rafter) như thế nào?
- Rafter là thanh chính của khung, thường là thép hình cán nóng hoặc thép hình tổ hợp hàn, đặt theo nhịp khung. Xà gồ là thanh phụ đặt vuông góc với rafter, đỡ trực tiếp tấm mái.
- Xà gồ thép có chịu được tải trọng gió lớn không?
- Có, với điều kiện thiết kế đúng tiết diện và khoảng cách theo TCVN 2737 (tải trọng gió). Xà gồ Z có khả năng chịu gió tốt hơn ở mái dốc lớn hơn 10°.
- Xà gồ có cần tính toán kỹ thuật riêng không?
- Có. Xà gồ cần được kiểm tra về uốn, cắt, độ võng và ổn định cục bộ theo EN 1993-1-3 hoặc AISI S100, do tiết diện thành mỏng có hành vi đặc thù khác thép hình cán nóng.