Cẩm nang · Thi công & lắp đặt
Phào đá khối là những khối đá đặc nhô ra khỏi mặt tường: phào đỉnh mái, phào ngang tầng, khung cửa, mũ trụ. Chúng nặng hàng trăm kilôgam mỗi mét và nằm ngay trên đầu người qua lại, nên cách treo quyết định độ an toàn của cả mặt tiền. Bài này tổng hợp các phương án đang được dùng, viết cho kiến trúc sư và chủ nhà: tính tải thế nào, chọn phương án nào, neo bằng gì, thử và nghiệm thu ra sao.
Trả lời nhanh
Treo phào đá khối nặng an toàn là tách hai việc: đưa trọng lượng vào kết cấu chịu lực (dầm, cột, sàn bê tông hoặc khung thép) qua gối đỡ, và giữ phào không lật ra ngoài bằng neo giằng chịu kéo. Năm phương án thường dùng là đuôi chôn vào tường, gối thép góc, ty ren inox cấy sâu, khung thép công-xôn, và giảm tải bằng khoét rỗng hoặc đá mặt trên khung. Mọi chi tiết kim loại chạm vào đá phải là inox; không dùng keo, vữa hay neo vào gạch lỗ để chịu lực. Phương án phải được kỹ sư kết cấu tính, neo phải được thử kéo, đỉnh phào phải có dốc, nắp và mép nhỏ giọt.
Ý chính
Phào khối vừa nặng vừa nhô ra khỏi mặt tường. Trọng lượng của nó kéo xuống, đồng thời xoay khối đá ra phía ngoài quanh mép gối đỡ. Vì vậy mỗi phương án treo phải giải quyết cùng lúc hai việc: đỡ tải đứng và giữ không cho lật.
Ví dụ, Rochelle tính
Phào granite cao 300 mm, nhô 400 mm, nặng khoảng 324 kg mỗi mét, trọng tâm cách mặt tường 200 mm. Nếu chỉ kê ở chân sát tường, neo giằng ở mép trên (cao hơn điểm kê 300 mm) phải giữ một lực kéo khoảng 216 kg cho mỗi mét dài — chưa tính hệ số an toàn, gió và rung. Kéo gối đỡ ra xa hơn dưới trọng tâm thì lực này giảm, nhưng mô-men lật không biến mất: nó chuyển sang các bu lông bắt giá đỡ vào kết cấu.
Đây cũng là lý do một phào nặng không thể chỉ “dán thật chắc”. Keo và vữa không được thiết kế để chịu lực kéo lâu dài ngoài trời; khi chúng lão hoá, không còn gì giữ khối đá lại.
~320 kg
Khối đặc cao 300 mm, nhô 400 mm nặng khoảng 324 kg mỗi mét dài (Rochelle tính với 2,7 tấn/m³). Một khối dài 1,2 m đã gần 400 kg, treo trên lối người đi.
1,3 kN
Bát neo ốp đá dòng BODY của Halfen chịu tối đa 1.300 N, khoảng 130 kg mỗi bát. Phụ kiện làm cho tấm ốp mỏng không được thiết kế để gánh phào khối.
1,6 tấn
Phào thay mới dài khoảng 274 m, mỗi khối nặng khoảng 1,6 tấn, giữ bằng năm ty ren inox dài 1,8 m cấy sâu 1,5 m vào khối đá nền rồi bơm vữa — tổng cộng khoảng 1.800 ty.
Cách ước nhanh: khối lượng mỗi mét = chiều cao × độ nhô (tính bằng mét) × khối lượng riêng của đá. Bảng dưới là mức trên cho khối đặc, chưa trừ phần đường chỉ.
Tiết diện · granite, marble · sa thạch, đá vôi
Phương án nào cũng phải đạt năm điều dưới đây. Chúng là câu hỏi bạn nên đặt cho đơn vị thi công trước khi xem đến giá.
Trọng lượng phào phải xuống dầm, cột, sàn bê tông hoặc khung thép qua gối đỡ — không vào gạch chèn, gạch lỗ hay lớp trát. Khi gia cố phào Land Title Building (Philadelphia), neo cắm vào lớp vật liệu nhẹ bên trong phào bị nhổ ra ở mức tải chỉ bằng 1/8 tới 1/30 so với neo vào gạch xây hoặc thép.
Phào nhô ra đặt tải lệch tâm lên mặt tường và kéo tường lật ra phía ngoài. Phải có neo giằng ở mép trên, hoặc đuôi đá chôn sâu dưới khối tường đè lên; gối đỡ phía dưới không tự giữ được lật.
Theo tạp chí Construction Specifier, chỉ dán keo cho tấm đá nặng dưới 73 kg/m², nhỏ hơn 0,5 m² và không cạnh nào quá 0,9 m. Phào khối vượt cả ba ngưỡng. Keo và vữa chỉ để chèn, định vị và cấy neo.
Sắt, thép thường chôn trong đá gặp ẩm sẽ gỉ, nở thể tích và đẩy vỡ đá. Dùng inox 304 trong đô thị, 316 ven biển hoặc gần hồ bơi. Khung thép lớn phía sau có thể là thép mạ kẽm nhúng nóng, có đệm cách ly ở chỗ nối với inox.
Chỉ dẫn của Bộ Xây dựng (2022) cho hệ số an toàn của neo từ 4,5 (đá mácma, kết quả thử đồng đều) tới 12 (đá trầm tích, kết quả thử phân tán), và khuyên tăng thêm 100% khi đá làm việc như vật liệu chịu tải.
Các phương án không loại trừ nhau: một mặt tiền có thể dùng gối thép góc cho phào ngang tầng và khung công-xôn cho phào đỉnh mái. Hình là mặt cắt nguyên lý qua phào và kết cấu phía sau.
Phương án 1
Cách xây truyền thống: khối phào có phần đuôi dài nằm trong thân tường, khối tường xây bên trên đè lên đuôi và giữ phào không lật. Thêm chốt hoặc móc inox nối các khối với nhau và vào tường.
Phương án 2
Thép góc hoặc bản mã inox bắt bu lông vào mép dầm, sàn bê tông, đỡ đáy phào. Mép trên phào có ty hoặc bát giằng inox kéo về kết cấu để chống lật. Đáy đá được xẻ rãnh hoặc làm gờ để ngồi lên thép.
Phương án 3
Khoan xuyên khối phào vào kết cấu hoặc khối xây đặc phía sau, luồn ty ren inox dài rồi bơm vữa hoặc keo cấy. Mỗi khối có nhiều ty để chia tải.
Phương án 4
Dầm thép nhô ra (công-xôn) bắt vào cột hoặc dầm chính, tạo bộ xương cho phào. Phào lớn chia thành nhiều mảnh — mặt đứng, đáy, đỉnh — mỗi mảnh treo độc lập lên khung bằng bát và chốt inox.
Phương án 5
Khoét rỗng phần lưng không nhìn thấy, chia phào thành khối ngắn hơn, hoặc dùng đá mặt dày 30–50 mm ghép trên khung thép thay cho khối đặc. Từ ngoài nhìn vẫn như khối đá liền.
Với phào rất lớn, phần đáy phào có thể làm bằng tấm đá mỏng dán tổ ong để giảm tải mà vẫn là đá thật. Ví dụ, khối 300 × 400 mm khoét lõm 200 × 250 mm ở lưng nhẹ đi khoảng 40% (Rochelle tính).
Bảng dưới là điểm khởi đầu để trao đổi với kỹ sư kết cấu và đơn vị thi công, không thay cho bản tính của công trình.
Chốt hoặc ty inox cấy vào dầm, sàn bê tông, kết hợp gối vữa
Nhỏ đến đâu, ốp ngoài trời và trên cao vẫn phải có neo cơ khí, không chỉ dán keo.
Gối thép góc kèm neo giằng mép trên, hoặc khung thép công-xôn
Chia khối để mỗi khối nằm trên hai điểm gối; đỉnh phào có nắp kim loại và mép nhỏ giọt.
Gối hai chân lên dầm; lanh tô có thép đỡ hoặc dầm bê tông phía sau; neo giằng vào cột
Đá chịu uốn kém: lanh tô nhịp dài có tường đè bên trên phải có kết cấu đỡ phía sau.
Đặt trực tiếp lên lõi bê tông của trụ, chốt inox chống trượt và lật
Mũ trụ nhô nhiều thì tính lật như phào; lỗ chốt bơm keo kín để nước không đọng.
Rào cấm bên dưới ngay; cấy ty inox xuyên khối, thay neo sắt gỉ bằng inox, làm lại chống nước
Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Smithsonian đã thay 23 thanh kẹp sắt gỉ ở phào và tường chắn mái granite bằng kẹp inox.
Khung thép công-xôn về cột, dầm; hoặc đá mặt trên khung, khoét rỗng lưng
Không đưa tải phào vào tường gạch; đưa về hệ chịu lực chính của công trình.
Phần lớn sự cố phào rơi bắt đầu từ một chi tiết kim loại rẻ tiền hoặc một lỗ neo khoan sai chỗ. Hai danh sách dưới đây đủ để bạn soát lại hồ sơ vật tư.
Nên dùng
Tránh
Cách chọn keo, pát, móc hay khung cho từng loại ốp được nói kỹ ở bài phương pháp cố định đá.
Bản tính chỉ đúng khi neo được lắp đúng và nền đúng như giả định. Thử nghiệm là cách duy nhất biết chắc điều đó trước khi khối đá được đặt lên.
Chỉ dẫn của Bộ Xây dựng khuyên thử hệ neo đúng kích thước thật thay vì chỉ dựa vào tính toán, với tối thiểu 5 kết quả thử nhổ neo. Ở Mỹ, ASTM C1354 là phép thử sức chịu của từng điểm neo trên đá.
Theo BS 8539 (Anh), thử tải kiểm chứng để kiểm tra chất lượng lắp của neo đã thi công. Khi nền chưa rõ cường độ, như tường xây cũ, phải thử tới phá hoại để xác định tải cho phép trước khi thiết kế.
Lắp thử một đoạn phào trên công trình hoặc trên giá thử, kiểm cách đỡ, cách giằng, mạch và chống nước trước khi làm đại trà.
Bản tính, bản vẽ chia khối, vị trí neo, kết quả thử kéo, và ảnh chụp từng neo trước khi bị đá che kín.
Thứ tự quan trọng không kém từng bước: thử neo trước khi đặt đá, và chỉ tháo chống tạm khi keo, vữa đã đủ cứng.
Xác định phào nằm trên dầm, sàn, cột bê tông hay trên tường gạch; vị trí cốt thép, ống, dây điện; độ phẳng và độ thẳng của mặt tường. Có bản vẽ kết cấu thì gửi kèm.
Kỹ sư kết cấu tính trọng lượng từng khối, mô-men lật, tải gió; chọn cách đỡ, cách giằng và hệ số an toàn; ra bản vẽ chi tiết liên kết.
Chia phào thành khối vừa sức thiết bị nâng và vừa với gối đỡ. Mỗi khối có mã, trọng lượng, vị trí lỗ neo, rãnh và khe co giãn.
Khoan lỗ neo, xẻ rãnh ngồi thép, khoét rỗng lưng nếu có. Mặt trên làm dốc ra ngoài, dưới mép trước có rãnh nhỏ giọt.
Bắt thép góc, khung, ty vào kết cấu và thử kéo neo theo số lượng thiết kế quy định. Neo không đạt thì xử lý xong mới đặt đá.
Dùng cẩu, tời hoặc pa lăng với kẹp đá đúng tải; giàn giáo chịu được khối đá. Rào cấm khu vực bên dưới, không ai đứng dưới khối đang nâng.
Giữ cây chống, giá đỡ tạm cho tới khi keo cấy và vữa đạt cường độ theo phiếu kỹ thuật. Không tháo sớm vì tiến độ.
Siết neo giằng, chèn mạch, để khe co giãn; lắp nắp kim loại đỉnh phào và lớp chống thấm, bơm keo các mạch hở.
Kiểm theo danh mục bên dưới; lưu bản tính, kết quả thử kéo, ảnh neo trước khi che, và lịch kiểm tra định kỳ.
An toàn khi nâng, vần đá trên cao được nói riêng ở bài an toàn lao động khi thi công đá.
Nước đọng trên đỉnh phào là kẻ thù số một của neo. Hầu hết phào cũ hỏng không phải vì đá yếu, mà vì nước vào mạch, làm gỉ kim loại bên trong.
Bài học từ Land Title Building (Philadelphia): nước vào qua các lỗ thủng trên lớp chống thấm mái phào, làm gỉ neo thép; gỉ nở đẩy nứt và làm rơi nhiều chi tiết đầu công-xôn. Khi gia cố năm 1989–1991, hơn 750 neo inox dài từ 23 cm tới 1,8 m được lắp, và mái phào được làm lại toàn bộ.
Phần quan trọng nhất của phào nằm khuất sau đá. Kiểm từng bước khi còn nhìn thấy neo, và giữ lại ảnh chụp, vì sau khi lắp xong không ai mở ra xem lại được.
Có bản tính tải, mô-men lật và chi tiết liên kết, do kỹ sư kết cấu chịu trách nhiệm.
Ảnh chụp từng vị trí neo trước khi che: neo vào dầm, cột, sàn bê tông hoặc khung thép, không vào gạch hay lớp trát.
Ghi số neo được thử, lực thử, kết quả; neo không đạt đã được xử lý và thử lại.
Chứng từ inox 304 hoặc 316 cho mọi chi tiết chạm vào đá; không lẫn bu lông, vít thép thường.
Soi đèn quanh lỗ neo, rãnh và góc khối: không vết nứt chân chim, không mẻ.
Mặt trên dốc ra ngoài, rãnh nhỏ giọt liền mạch, nắp kim loại phủ kín và chồng mí đúng.
Mạch đều, keo kín; khe co giãn đúng vị trí, không có nêm cứng trong khe.
Đo lại cao độ và độ thẳng sau khi tháo chống tạm: phào không võng, không nghiêng so với lúc lắp.
Lỗi nào trong danh sách này cũng không lộ ra ngay ngày bàn giao. Chúng lộ ra sau vài mùa mưa, khi phào đã ở trên cao và sửa rất tốn kém.
Không có neo cơ khí; keo lão hoá, vữa nứt là phào rơi.
Neo bị nhổ ở tải thấp hơn nhiều lần so với neo vào kết cấu đặc chắc.
Gỉ nở thể tích, đẩy vỡ đá từ bên trong sau vài năm.
Mỗi bát chịu khoảng 130 kg, trong khi một khối phào có thể nặng vài trăm kg.
Không có neo giằng mép trên, phào xoay ra ngoài quanh mép gối.
Gối lún lệch là khối gãy giữa nhịp; khó cẩu, dễ vỡ khi lắp.
Nước đọng, ngấm vào mạch và vào neo.
Đá giãn nở theo nhiệt đẩy nhau, nứt mạch, nứt góc khối.
Neo trượt trong lỗ, khối xệ xuống hoặc rơi.
Phào được lắp đúng vẫn cần được nhìn lại. Neo gỉ và mạch hở có dấu hiệu từ rất sớm nếu bạn biết tìm.
Vì sao New York kiểm tra mặt tiền: Năm 1979, một nữ sinh 17 tuổi ở New York tử vong vì mảng ốp rơi từ tầng 8. Từ năm 1980, thành phố bắt buộc nhà cao hơn 6 tầng kiểm tra mặt tiền 5 năm một lần, và quy định này được mở rộng năm 1998.
Với phào ngoài trời và trên cao thì luôn luôn. Ngưỡng được phép chỉ dán keo thường nêu là tấm nặng dưới 73 kg/m², nhỏ hơn 0,5 m² và không cạnh nào quá 0,9 m; phào khối nào cũng vượt. Keo và vữa chỉ để chèn, định vị và cấy neo.
Được, nếu cấy vào bê tông hoặc thép chịu lực, dùng loại có chứng nhận kỹ thuật, đúng đường kính, chiều sâu, khoảng cách tới mép, chờ keo đông đủ thời gian và thử kéo. Không dùng làm điểm chịu tải chính trong gạch lỗ hay lớp trát.
Không nên đưa tải đứng của phào khối vào tường gạch. Đưa tải về dầm, sàn, cột bằng thép góc hoặc khung thép công-xôn; tường gạch chỉ làm nền che phía sau.
Inox 304 cho đô thị thông thường; 316 cho ven biển, gần hồ bơi, nơi có hơi muối hoặc clo. Không trộn inox với thép thường trong cùng một liên kết.
Không có con số chung. Nên chia khối sao cho mỗi khối nằm trên hai điểm gối chịu tải, như khuyến nghị của Indiana Limestone Company, và vừa sức thiết bị nâng ở công trình. Khối càng dài càng nặng và càng dễ gãy khi cẩu.
Rào cấm khu vực bên dưới trước. Mời kỹ sư khảo sát; thường phải cấy ty inox xuyên khối vào kết cấu, thay neo hoặc kẹp sắt gỉ bằng inox, và làm lại chống nước đỉnh phào.
Có: khoét rỗng phần lưng không nhìn thấy, chia khối nhỏ hơn, dùng đá mặt dày 30–50 mm ghép trên khung thép, hoặc tấm đá mỏng dán tổ ong cho phần đáy phào. Từ ngoài nhìn vẫn như khối đá liền.
Kỹ sư kết cấu của công trình tính và ký phương án đỡ, neo. Bên cung cấp đá đưa trọng lượng từng khối, bản vẽ chia khối và vị trí lỗ neo; nhà thầu lắp và thử kéo. Rochelle bóc khối lượng, ghi trọng lượng từng khối và soát cách neo trên bản vẽ cùng kỹ sư của bạn.
Lưu ý
Bài này giúp bạn hiểu và trao đổi với kỹ sư, không thay cho bản tính kết cấu. Tải trọng, số lượng và kích thước neo, hệ số an toàn phải do kỹ sư kết cấu của công trình tính và chịu trách nhiệm, theo vật liệu và kết cấu thực tế. Các con số trong bài đã đổi từ đơn vị Mỹ, Anh sang hệ mét và làm tròn.
Phào đá khối
Gửi mặt đứng, mặt cắt phào và bản vẽ kết cấu. Rochelle bóc khối lượng, ghi trọng lượng từng khối và soát cách neo trên bản vẽ cùng kỹ sư của bạn trước khi cắt đá.
Việc nào cũng bắt đầu bằng một cuộc gọi ngắn. Bạn để lại số điện thoại, Rochelle gọi lại, hỏi hạng mục và diện tích, rồi gợi ý loại đá, độ dày, bề mặt hoàn thiện và khoảng giá cho đúng phần việc của bạn. Chúng tôi gọi trong giờ làm việc, T2–T7 từ 8h đến 17h30. Miễn phí, không làm phiền.