Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (Viện KHCN Xây dựng) cho biết, theo định hướng đổi mới, tiệm cận với hệ thống tiêu chuẩn (TC) tiên tiến trên thế giới (châu Âu, Mỹ v.v.), cần biên soạn các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép chuyên dụng, thống nhất với Tiêu chuẩn Thiết kế kết cấu thép theo định hướng mới (đã được Bộ Xây dựng giao năm 2020) thành một bộ TC thiết kế kết cấu thép đầy đủ, dựa theo Eurocodes.

Như vậy, sẽ có 1 bộ TC thiết kế kết cấu dựa theo chuẩn châu Âu như: TC Cơ sở thiết kế kết cấu, TC Tác động lên kết cấu, TC Thiết kế kết cấu bê tông, TC Thiết kế kết cấu thép, TC Thiết kế Địa kỹ thuật... Việc biên soạn các tiêu chuẩn này phù hợp với sự phát triển của ngành xây dựng giai đoạn 2021-2030 tầm nhìn 2045; có thể sử dụng được phần mềm tính toán thông dụng hiện đại và có khả năng ứng dụng được thành tựu của cách mạng công nghiệp lần thứ 4.

Thực hiện Đề án “Hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật xây dựng” của Thủ tướng Chính phủ (Quyết định 198/2018/QĐ-TTg ngày 09/2/2018), Bộ Xây dựng đã hoàn thành định hướng biên soạn hệ thống tiêu chuẩn quốc gia đến năm 2030 của ngành xây dựng, đã báo cáo Thủ tướng Chính phủ phê duyệt. Trong danh mục các TCVN cốt lõi của ngành xây dựng thì bộ Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép là bộ tiêu chuẩn quan trọng trong đó có 7 tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép chuyên dụng là bộ phận cấu thành của bộ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép này.

Do đó, đề tài nghiên cứu xây dựng 7 tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép nêu trên là cần thiết, phù hợp với chương trình, kế hoạch hoàn thiện hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật ngành xây dựng.

Trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước thì kết cấu thép và các công trình làm bằng thép dự kiến sẽ sử dụng nhiều trong xây dựng dân dụng và công nghiệp do những ưu việt sau: tính công nghiệp hóa cao (thi công nhanh, thích hợp với các dây chuyền công nghệ hiện đại); khả năng chịu lực tốt, nhẹ, tuổi thọ, độ bền, độ cứng và độ dẻo cao; ít gây ô nhiễm khi xây dựng, khả năng phá dỡ và tái sử dụng tốt hơn so với kết cấu bê tông.

 Ảnh minh hoạ.

Tuy nhiên, các yêu cầu kỹ thuật (như: hàn, chế tạo, phay cắt, bu-lông, lắp ráp v.v.) cũng khắt khe hơn, yêu cầu về phòng chống cháy, bảo vệ chống ăn mòn, bảo trì công trình và đặc biệt tay nghề công nhân, trình độ của các kỹ sư và khả năng tổ chức quản lý xây dựng cũng đòi hỏi cao so với kết cấu bê tông. Khả năng xuất khẩu kết cấu thép có thể có giá trị gia tăng lớn so với kết cấu BTCT.

Chính vì vậy, việc biên soạn các TC thiết kế kết cấu thép chuyên dụng như: công trình dạng tháp và trụ (tháp viễn thông, trụ đỡ đường dây truyền tải điện v.v.), si-lô thép, bể chứa thép (sử dụng trong công nghiệp dầu khí v.v.), hệ thống đường ống (sử dụng trong công nghiệp năng lượng, hóa dầu, khí, cấp nước v.v.), kết cấu dầm đỡ cầu trục (sử dụng rất nhiều trong công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ v.v.), các cọc bằng thép (cọc thép chịu lực, cọc cừ) v.v. là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay trong bối cảnh nước ta dự kiến sẽ sớm trở thành nước phát triển có thu nhập cao như Nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XIII đã đề ra. Trong khi hiện nay Việt Nam chưa có các tiêu chuẩn này, nên cần thiết phải tổ chức xây dựng tiêu chuẩn.

Nhiệm vụ KHCN này là tiếp nối nhiệm vụ KHCN mà Bộ Xây dựng đã giao Viện KHCN Xây dựng biên soạn bộ Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép theo định hướng mới (theo hướng tham khảo hệ tiêu chuẩn Eurocodes) gồm các phần: Các quy định, quy tắc chung, cấu kiện và liên kết cơ bản (dựa theo BS EN 1993-1-1, BS EN 1993-1-2, BS EN 1993-1-3, BS EN 1993-1-4, BS EN 1993-1-5, BS EN 1993-1-6, BS EN 1993-1-7, BS EN 1993-1-8, BS EN 1993-1-9, BS EN 1993-1-10, BS EN 1993-1-11 và BS EN 1993-1-12). Ngoài ra, trong giai đoạn 2017-2020, Bộ Xây dựng cũng giao Viện KHCN Xây dựng dịch toàn bộ bộ tiêu chuẩn kết cấu thép Eurocodes 3 sang tiếng Việt làm cơ sở dữ liệu để nghiên cứu, tham khảo.

Do đó, việc nghiên cứu xây dựng 07 tiêu chuẩn kết cấu thép chuyên dụng dựa trên nền EN 1993 nhưng có những thay đổi phù hợp với điều kiện Việt Nam là hợp lý và mang tính kế thừa.

Tình hình về các tiêu chuẩn tương đương trong và ngoài nước

Hiện nay, ở nước ta, chỉ có tiêu chuẩn TCVN 5575:2012 “Kết cấu thép – Tiêu huẩn thiết kế” dùng để thiết kế kết cấu thép (gồm các nguyên tắc, yêu cầu chung, tính toán thiết kế các cấu kiện, liên kết cơ bản). Tiêu chuẩn này đang được soát xét, cập nhật lại dựa trên tiêu chuẩn Nga SP 16.13330.2017 (SNiP II-23-81). Các tiêu chuẩn chuyên dụng cho công trình dân dụng và công nghiệp hầu như không có (hiện mới có TCVN 13195:2020 “Kết cấu đỡ ăng ten – Yêu cầu thiết kế”, đã hoàn thành dự thảo và thủ tục để trình ban hành theo quy định và quy định về kiểm định, bảo trì các tháp vô tuyến, viễn thông do Bộ Xây dựng ban hành năm 2017). Tiêu chuẩn TCVN 13195:2020 chuyên về tháp vô tuyến, viễn thông, được biên soạn dựa theo tiêu chuẩn Mỹ ANSI/TIA222-G-1-2009, không theo hệ thống Eurocodes.

Ngoài ra, hiện nay Viện KHCN Xây dựng đang biên soạn tiêu chuẩn thiết kế cột truyền tải điện dựa theo tiêu chuẩn Mỹ ASCE, phục vụ cho thiết kế đường dây truyền tải điện từ 220 kV trở lên. Các kết cấu thép chuyên dụng của ta hiện nay chủ yếu được thiết kế theo TCVN 5575:2012 và tham khảo tài liệu kỹ thuật của nước ngoài (như Mỹ, Anh, Châu Âu, Nhật, Úc, Nga, Trung Quốc v.v). Ngoài ra, các tài liệu như bộ tiêu chuẩn kết cấu thép của Mỹ AISC 360, AASHTO LRFD, của Anh BS 5950 và BS EN 1993 đã được dịch sang tiếng Việt để tham khảo khi nghiên cứu và giảng dạy. Đây là bối cảnh thuận lợi cho việc xây dựng bộ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép nói riêng và kết cấu nói chung trong tiến trình hội nhập với khu vực và thế giới.

Các nước trên thế giới đều có TC thiết kế kết cấu thép nhưng các TC này chủ yếu tập trung vào nguyên tắc, yêu cầu chung đối với kết cấu thép, các quy định và hướng dẫn kỹ thuật để tính toán thiết kế các cấu kiện, liên kết chính. Một số nước có các tiêu chuẩn cho các công trình chuyên dụng. Cụ thể như: Liên bang Nga có tiêu chuẩn SP 16.13330.2017 (SNiP II-23-81*) “Стальные конструкции (Steel structures)”. Tiêu chuẩn này đưa ra các nguyên tắc chung khi tính toán, thiết kế kết cấu thép bao gồm cả cấu kiện và liên kết. Ngoài ra, Liên bang Nga còn có một số tiêu chuẩn thiết kế chuyên ngành về kết cấu nhà công nghiệp, kết cấu thanh thành mỏng v.v.

Hoa Kỳ có nhiều tiêu chuẩn kết cấu thép như của Viện Kết cấu thép Mỹ (AISC – American Institute of Steel Construction), AASHTO LRFD (Hiệp hội cầu đường Liên bang về thiết kế kết cấu cầu thép) v.v. Trong đó, bộ tiêu chuẩn ANSI/AISC 360-16 Specification for Structural Steel Buildings (do Viện Tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) và Viện Kết cấu thép Mỹ (AISC) ban hành năm 2016) bao quát các yêu cầu và quy định kỹ thuật cho công trình nhà làm bằng kết cấu thép. Ngoài ra, Mỹ còn có tiêu chuẩn ANSI/TIA-222-G-1-2009 “Structural Standard for Antenna Supporting Structures and Antennas” áp dụng cho các tháp viễn thông; ASCE 10-15 “Design of Latticed Steel Transmission Structures” áp dụng cho thiết kế các cột điện thép của đường truyền tải điện từ 220 và 500 kV trở lên v.v.

Các nước EU có bộ tiêu chuẩn EN 1993 “Design of Steel Structures”. Bộ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép này gồm 20 phần, bao phủ gần như toàn bộ các loại kết cấu (bao gồm cả cầu), cấu kiện, liên kết v.v. Tiêu chuẩn châu Âu cũng được nhiều quốc gia ngoài EU quan tâm, trong đó có Mỹ, Nga, Ukraina, Nhật Bản, Hàn Quốc, Úc, Trung Quốc, Malaysia, Singapore, một số quốc gia vùng Caribe và Việt Nam… Đây là bộ tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến trên thế giới; cũng là bộ tiêu chuẩn gốc dùng để biên soạn tiêu chuẩn hoặc chấp nhận trực tiếp là tiêu chuẩn quốc gia đối với một số nước ngoài EU như: Singapore, Malaysia, Hong Kong (Trung Quốc) (trực tiếp chấp nhận là tiêu chuẩn quốc gia); Australia, New Zealand, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc tham khảo…

Các nước khác như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Australia và New Zealand v.v. cũng có các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép của riêng mình tự nghiên cứu xây dựng có tham khảo tiêu chuẩn Âu - Mỹ. Một số nước Đông Nam Á như Thái Lan, Indonesia, Phillipines có tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép nhưng dựa trên tiêu chuẩn Mỹ. Singapore, Malaysia, Hong Kong và Brunei chấp nhận tiêu chuẩn châu Âu là tiêu chuẩn quốc gia của nước mình về thiết kế kết cấu thép.

Lý do và mục đích xây dựng 07 dự thảo tiêu chuẩn về các đối tượng kết cấu thép chuyên dụng

Có thể thấy, bộ tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép của Châu Âu EN 1993 là rất hoàn chỉnh và đồ sộ; bao gồm công trình dân dụng, công nghiệp, gồm cả kết cấu thép thông thường và kết cấu thép chuyên dụng (silo, bể chứa, ống khói, tháp thép, cọc thép, dầm đỡ cầu trục...). Nhiều chuyên gia, giáo sư hàng đầu trên thế giới công nhận đây là một trong những bộ tiêu chuẩn thiết kế tiên tiến nhất trên thế giới do tập thể các nhà khoa học xuất sắc của EU và Anh quốc nghiên cứu thực hiện trong nhiều năm.

Chính vì vậy, tham khảo hay dựa trên bộ tiêu chuẩn EN 1993 để xây dựng 7 tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép của Việt Nam theo định hướng mới là hợp lý và phù hợp với sự phát triển và hội nhập hiện nay của ngành xây dựng. 

Đi kèm với 7 dự thảo tiêu chuẩn là các Phụ lục quốc gia bổ sung lựa chọn phù hợp với Việt Nam. Giai đoạn này dự kiến kéo dài trong 2-3 năm, bắt đầu từ năm 2021 kết thúc năm 2022. Như vậy, nếu thực hiện đúng kế hoạch thì hết năm 2022, nước ta sẽ có bộ 19 tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép cơ bản, chuyên dụng theo định hướng mới, phù hợp nhu cầu hội nhập và phát triển của ngành Xây dựng.