Thép bản mã là gì? Định nghĩa và đặc điểm của gusset plate trong kết cấu thép
Thép bản mã (tiếng Anh: gusset plate) là tấm thép phẳng được đặt tại các nút kết cấu để kết nối và truyền lực giữa hai hoặc nhiều cấu kiện thép hình với nhau. Bản mã là bộ phận chịu lực trực tiếp — không phải trang trí — và được tính toán thiết kế như một cấu kiện kết cấu độc lập.
1. Định nghĩa chuẩn kỹ thuật
Trong tiêu chuẩn AISC (Mỹ) và EN 1993 (Eurocode 3), bản mã được định nghĩa là “tấm thép phẳng nối hai hoặc nhiều cấu kiện tại một nút, chịu tải trọng kéo, nén hoặc cắt được truyền từ các cấu kiện đó”. Bản mã hoạt động như cầu nối lực học, đảm bảo sự liên tục của dòng lực qua nút kết cấu.
Tên gọi “bản mã” trong tiếng Việt xuất phát từ hình dạng tấm thép mỏng giống như “mã” (khớp nối), phân biệt với tấm đệm (shim plate), tấm gia cường (stiffener plate) hay tấm liên kết (splice plate). Mỗi loại có chức năng và cách tính toán khác nhau.
2. Cấu tạo của bản mã thép
Bản mã thép gồm các thành phần cơ bản sau:
| Thành phần | Mô tả | Thông số thường gặp |
|---|---|---|
| Tấm thép chính | Tấm phẳng hình chữ nhật, tam giác hoặc đa giác | Dày 10–25 mm; thép A36/SS400/S275 |
| Lỗ bu-lông | Lỗ khoan đường kính d+2 mm (so với đường kính bulong) | Lỗ cho bulong M16–M30 |
| Đường hàn liên kết | Hàn góc (fillet weld) hoặc hàn đối đầu vào cột/dầm | Chân hàn a = 6–12 mm |
| Cạnh vát/bo góc | Cắt vát góc để tránh tập trung ứng suất | Vát 45° hoặc R=20–30 mm |
3. Vật liệu bản mã
Bản mã thường được chế tạo từ thép tấm cán nóng cùng mác với cấu kiện chính để đảm bảo tính tương thích khi hàn và tính đồng nhất về cơ học. Các mác thép phổ biến dùng cho bản mã gồm:
- ASTM A36: Fy = 250 MPa; Fu = 400 MPa — phổ biến tại thị trường Việt Nam
- EN S275 / S355: Fy = 275 MPa hoặc 355 MPa — dùng với kết cấu EN tiêu chuẩn
- JIS SS400 / SM490: Tương đương A36 và S355 — hàng Nhật/Hàn thông dụng
- Thép chống gỉ (Corten A572): Dùng trong môi trường ăn mòn đặc biệt
4. Hình dạng phổ biến của bản mã
Hình dạng bản mã được thiết kế tùy theo vị trí nút và số hướng lực truyền vào:
- Bản mã hình chữ nhật: Đơn giản nhất, dùng khi lực theo một hoặc hai hướng vuông góc
- Bản mã hình tam giác/thang: Tiết kiệm vật liệu, phổ biến tại nút giằng chéo
- Bản mã tròn/đa giác: Dùng tại nút phức tạp có nhiều thanh giao nhau
- Bản mã tăng cứng (stiffened gusset): Thêm sườn tăng cứng khi bản mã mỏng và tải lớn
5. Phân biệt bản mã với các tấm thép kết nối khác
| Tên gọi | Tiếng Anh | Chức năng chính | Vị trí điển hình |
|---|---|---|---|
| Bản mã | Gusset plate | Truyền lực giữa các cấu kiện tại nút | Nút dàn, nút giằng, chân cột |
| Tấm nối | Splice plate | Nối dài cấu kiện theo trục dọc | Giữa dầm dài, giữa cột ghép |
| Tấm đệm | Shim plate / packing plate | Điều chỉnh khe hở, đảm bảo tiếp xúc | Dưới chân cột, giữa hai bề mặt |
| Tấm gia cường | Stiffener plate | Tăng độ cứng cục bộ, chống mất ổn định | Bụng dầm, đầu cột tiếp nhận lực |
| Bản đế | Base plate | Phân phối lực cột xuống móng | Chân cột thép — trên bê tông móng |
6. Ký hiệu và cách ghi bản vẽ
Trong bản vẽ kết cấu thép Việt Nam, bản mã thường được ký hiệu là “BM” hoặc “GP” (Gusset Plate), kèm theo thông số dày tấm, ví dụ: BM-12 (bản mã dày 12 mm). Bản vẽ chi tiết nút ghi rõ kích thước tấm, vị trí lỗ bu-lông, chiều dài và chân đường hàn, mác thép và yêu cầu bề mặt.
7. Tóm tắt đặc điểm bản mã thép
- Là tấm thép phẳng, không phải cấu kiện thanh
- Chịu lực cắt, kéo và nén đồng thời tùy vị trí nút
- Chiều dày phổ biến: 10–25 mm
- Kết nối với cấu kiện chính bằng hàn, bu-lông hoặc kết hợp
- Phải được tính toán và thể hiện đầy đủ trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật
- Vật liệu cùng mác hoặc tương đương với cấu kiện chính