Tiêu chuẩn thép dùng cho kệ selective là một trong những yếu tố quan trọng để tạo nên độ bền, khả năng chịu tải và tuổi thọ của toàn bộ hệ thống. Bởi hệ thống kệ Selective đóng vai trò cốt lõi trong các kho bãi hiện đại, cho phép truy cập trực tiếp và nhanh chóng đến mọi pallet hàng hóa. Hãy cùng kệ chứa hàng Haitech tìm hiểu sâu về các tiêu chuẩn kỹ thuật này nhé!
Các tiêu chuẩn thép quốc tế phổ biến áp dụng cho sản xuất kệ kho
Trong ngành công nghiệp sản xuất kệ kho, đặc biệt là kệ Selective, có nhiều tiêu chuẩn quốc tế được chấp nhận rộng rãi để kiểm soát chất lượng thép đầu vào. Những tiêu chuẩn này quy định chi tiết về thành phần hóa học, tính chất cơ học và dung sai kích thước của vật liệu.
1. Tiêu chuẩn thép châu âu (en/din)
Các tiêu chuẩn của Liên minh Châu Âu (EN - EuroNorm) và đặc biệt là Đức là những thước đo khắt khe nhất. Loại thép thường được ưa chuộng là thép kết cấu không hợp kim có độ bền cao như S235JR, S275JR, và đặc biệt là S355JR (hoặc S355JO, S355J2).
- S235JR: Có giới hạn chảy tối thiểu ReH≈ 235 N/mm2. Thường được dùng cho các chi tiết ít chịu lực hoặc các thành phần phụ.
- S275JR: Với ReH ≈ 275 N/mm2. Là lựa chọn cân bằng giữa chi phí và độ bền, phù hợp với hầu hết các cấu kiện chính của kệ.
- S355JR: Mang lại Với ReH ≈ 355 N/mm2. Đây là lựa chọn ưu việt cho các cấu kiện chịu tải trọng lớn như cột đứng (Upright) và thanh Beam có khẩu độ lớn, đảm bảo độ cứng vững và an toàn cao nhất. Ký hiệu "JR" chỉ khả năng chịu va đập ở nhiệt độ phòng.
2. Tiêu chuẩn thép mỹ (astm)
Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Mỹ (ASTM) cũng cung cấp các tiêu chuẩn quan trọng, đặc biệt là ASTM A36/A36M và các loại thép hợp kim thấp cường độ cao (HSLA - High-Strength Low-Alloy) như ASTM A572.
- ASTM A36/A36M: Có giới hạn chảy tối thiểu ≈ 250 MPa. Mặc dù phổ biến, A36 có độ bền thấp hơn S275 hoặc S355 và thường được bổ sung bằng các loại thép có độ bền cao hơn cho các cấu kiện chính.
- ASTM A572 Grade 50 (hoặc Gr. 60, Gr. 65): Đây là loại thép HSLA, với Grade 50 có giới hạn chảy tối thiểu ≈345 MPa. Nó cung cấp tỉ lệ cường độ trên khối lượng tốt hơn, giúp giảm khối lượng vật liệu mà vẫn duy trì khả năng chịu tải.
3. Tiêu chuẩn thép nhật bản (jis)
Các tiêu chuẩn của Nhật Bản (JIS) thường sử dụng các loại thép như SS400 và SM490.
- SS400: Có giới hạn bền kéo tối thiểu ≈400 MPa. Tương đương gần nhất với S235 của Châu Âu.
- SM490: Đây là thép kết cấu hàn, có giới hạn chảy ≈325 MPa và giới hạn bền kéo ≈ 490MPa. Là lựa chọn tin cậy cho các cấu trúc chịu tải trọng động và yêu cầu khả năng hàn tốt.
→ Tìm hiểu thêm: Tiêu Chuẩn Thép (SS400, Q235) Ứng Dụng cho Kệ Selective Pallet Racking
Chi tiết các thông số cơ học cần thiết của thép cho kệ selective
Khi đánh giá thép cho kệ Selective, chúng tôi tập trung vào ba thông số cơ học quyết định đến hiệu suất và độ an toàn: Giới hạn Chảy, Giới hạn Bền Kéo, và Độ Giãn Dài.
1. Giới hạn chảy ReH hoặc Ys - yếu tố quyết định tính toán chịu tải
Giới hạn chảy là thông số quan trọng nhất. Đây là mức ứng suất mà tại đó vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo (biến dạng vĩnh viễn), không còn quay lại trạng thái ban đầu sau khi tải trọng được loại bỏ. Trong thiết kế kệ, tải trọng làm việc bắt buộc phải nằm dưới giới hạn chảy để đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc và khả năng sử dụng lâu dài.
- Lý tưởng: Thép có giới hạn chảy cao (ví dụ: S355JR hoặc A572 Gr. 50) cho phép thiết kế các cấu kiện mỏng hơn hoặc chịu tải lớn hơn với cùng một tiết diện. Việc sử dụng thép cường độ cao giúp giảm trọng lượng bản thân của hệ thống kệ, tiết kiệm vật liệu và chi phí vận chuyển/lắp đặt.
- Công thức ứng suất tối đa:
Ym là hệ số an toàn vật liệu.
2. Giới hạn bền kéo Rm hoặc Us - đảm bảo độ an toàn tuyệt đối
Giới hạn bền kéo là ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được trước khi bị đứt gãy. Mặc dù tải trọng làm việc không bao giờ đạt đến mức này, nó là chỉ số cuối cùng về độ bền bỉ của vật liệu, đặc biệt quan trọng khi hệ thống phải chịu các tải trọng bất thường hoặc va chạm ngoài dự kiến (ví dụ: va chạm xe nâng).
- Độ bền kéo cao đảm bảo rằng các mối hàn và kết nối bu lông có độ tin cậy cao, chống lại sự phá hủy đột ngột.
3. Độ giãn dài - thể hiện tính dẻo của vật liệu
Độ giãn dài (tính bằng phần trăm) đo khả năng biến dạng dẻo của vật liệu trước khi đứt gãy. Một giá trị độ giãn dài cao cho thấy vật liệu có độ dẻo tốt.
- Tính dẻo là một yếu tố bảo vệ quan trọng. Nếu xảy ra quá tải, vật liệu dẻo sẽ biến dạng từ từ (biến dạng rõ ràng) thay vì đứt gãy đột ngột, cung cấp thời gian và dấu hiệu cảnh báo cần thiết để ngăn chặn sự sụp đổ thảm khốc. Kệ kho thường phải chịu tải trọng động và va chạm, do đó, thép có tính dẻo tốt là bắt buộc để hấp thụ năng lượng và duy trì sự ổn định cấu trúc.
Tiêu chuẩn thép đối với các cấu kiện chính của kệ selective
Các cấu kiện khác nhau trong hệ thống kệ Selective chịu các loại ứng suất và tải trọng khác nhau, do đó, yêu cầu về tiêu chuẩn thép cũng có sự khác biệt tinh tế nhưng quan trọng.
Thép cho cột đứng (uprights)
Cột đứng chịu tải trọng nén dọc trục kết hợp với mô-men uốn từ tải trọng tầng và lực va chạm. Đây là thành phần quan trọng nhất về mặt an toàn cấu trúc.
- Tiêu chuẩn ưu tiên: S355JR hoặc A572 Gr. 50 được khuyến nghị.
- Yêu cầu kỹ thuật: Cần có giới hạn chảy cao để chống lại hiện tượng mất ổn định cục bộ (Local Buckling) và mất ổn định tổng thể (Overall Buckling) của cột. Độ dày thép tối thiểu phải được tính toán kỹ lưỡng theo các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép (ví dụ: FEM 10.2.02 của Liên đoàn Châu Âu về Thiết bị Xử lý Vật liệu).
- Gia công: Cột thường được cán định hình nguội từ thép cuộn (coil) để tạo ra tiết diện hoặc Omega có mô-men quán tính và mô-đun chống uốn lớn nhất.
Thép cho thanh giằng ngang/chéo (bracing)
Thanh giằng chịu tải trọng kéo và nén do lực ngang (từ xe nâng) và tải trọng gió/động đất.
- Tiêu chuẩn ưu tiên: S275JR hoặc A36/A572 Gr. 42 là đủ.
- Yêu cầu kỹ thuật: Giới hạn chảy vừa phải và khả năng hàn tốt là các yếu tố then chốt.
Thép cho thanh beam (pallet beam)
Thanh Beam là cấu kiện chịu mô-men uốn và lực cắt lớn nhất, quyết định khả năng chịu tải trên mỗi tầng.
- Tiêu chuẩn ưu tiên: S355JR hoặc A572 Gr. 50 là bắt buộc để đảm bảo độ võng nằm trong giới hạn cho phép.
- Yêu cầu kỹ thuật:
- Giới hạn võng: Độ võng tối đa của Beam phải thỏa mãn điều kiện ƒ≤L/200 (hoặc L/300 trong một số trường hợp khắt khe hơn), trong đó L là khẩu độ Beam.
- Mô-đun chống uốn (Wx): Tiết diện Beam (thường là hình hộp hoặc P-shape) phải có Wx lớn. Công thức tính ứng suất uốn:
.
→ Tìm hiểu thêm: 5 yếu tố quyết định tải trọng thực tế của kệ trung tải
Các yếu tố kỹ thuật khác tác động đến lựa chọn và chất lượng thép
Ngoài các tiêu chuẩn vật liệu cơ bản, còn có các yếu tố kỹ thuật khác cần được xem xét cẩn trọng để đảm bảo hệ thống kệ đạt hiệu suất tối đa.
1. Chất lượng cán thép (cold-rolled vs. hot-rolled)
Hầu hết các cấu kiện kệ hiện đại (Cột đứng, Beam) được chế tạo bằng phương pháp cán nguội (Cold-Rolled) từ thép cuộn.
- Thép cán nguội: Có dung sai kích thước chặt chẽ hơn, bề mặt mịn hơn, và quan trọng nhất là quá trình cán nguội làm tăng giới hạn chảy của vật liệu (quá trình làm cứng biến dạng). Điều này cho phép sử dụng thép có độ dày mỏng hơn nhưng vẫn đảm bảo cường độ cần thiết, tối ưu hóa vật liệu.
- Thép cán nóng (Hot-Rolled): Thường được dùng cho các chi tiết phụ kiện dập dày hoặc các tấm lót chân (Base Plate).
2. Lớp mạ/sơn hoàn thiện (coating)
Khả năng chống ăn mòn là chìa khóa để đảm bảo tuổi thọ của kệ.
- Môi trường thường: Sơn tĩnh điện Epoxy Polyester với độ dày lớp sơn ≥60 micron là tiêu chuẩn. Sơn phải tuân thủ các bài kiểm tra chất lượng như Salt Spray Test (Kiểm tra phun muối) theo ASTM B117 để mô phỏng khả năng chống rỉ sét trong điều kiện khắc nghiệt.
- Môi trường lạnh/ẩm (Kho lạnh): Mạ kẽm nhúng nóng hoặc thép mạ kẽm (Galvanized Steel) là bắt buộc do khả năng chống ăn mòn vượt trội trong điều kiện nhiệt độ thấp và độ ẩm cao. Độ dày lớp mạ kẽm thường phải ≥65μm
3. Dung sai kích thước và độ dày (dimensional tolerances)
Việc tuân thủ dung sai kích thước của thép thành phẩm là cực kỳ quan trọng để đảm bảo sự ăn khớp chính xác giữa các cấu kiện và tránh hiện tượng tập trung ứng suất không mong muốn.
- Các tiêu chuẩn như EN 10131 (Dung sai kích thước và hình dạng đối với sản phẩm phẳng cán nguội không phủ) và EN 10162 (Dung sai kích thước và mặt cắt của các cấu hình cán nguội) phải được áp dụng nghiêm ngặt.
- Độ dày thép thực tế không được phép thấp hơn độ dày thiết kế quá dung sai cho phép (ví dụ: -0.05mm). Sai lệch nhỏ về độ dày có thể làm giảm đáng kể khả năng chịu tải đã được tính toán.
Qua phân tích chuyên sâu, việc lựa chọn thép tiêu chuẩn cao như S355JR theo EN 10025-2, kết hợp với các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép FEM 10.2.02, là giải pháp tối ưu để chế tạo kệ Selective.
Vì vậy hãy cân nhắc Tiêu chuẩn thép dùng cho kệ selective:
- Ưu tiên sử dụng thép có Giới hạn Chảy tối thiểu ReH ≥345 N/mm2 (tương đương S355 hoặc A572 Gr. 50) cho các cấu kiện chịu tải chính như cột đứng và thanh Beam.
- Bắt buộc nhà cung cấp phải cung cấp Giấy chứng nhận vật liệu (Mill Test Certificate) từ nhà máy thép (nhà sản xuất đầu tiên), thể hiện rõ thành phần hóa học, giới hạn chảy, và giới hạn bền kéo để đối chiếu với tiêu chuẩn đã chọn.
- Tuyệt đối không đánh đổi chất lượng thép để giảm chi phí, vì điều này trực tiếp đe dọa đến an toàn kho bãi và tài sản hàng hóa.
Bằng cách tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt này, quý doanh nghiệp không chỉ có được một hệ thống kệ Selective bền vững mà còn đạt được hiệu suất vận hành và an toàn lao động ở mức cao nhất.
→ Tìm hiểu thêm: 7 câu hỏi thường gặp về kệ V gài và lời giải đáp từ chuyên gia
Nhận xét
Đăng nhận xét