Shop drawing kết cấu thép: quy trình từ mô hình Tekla ra bản vẽ chế tạo

Một xưởng kết cấu thép có thể chế tạo sai mà không làm gì sai. Họ cắt, khoan, hàn đúng theo bản vẽ được giao. Cấu kiện ra tới công trường thì lỗ bu lông lệch so với cột, và không lắp ghép được.

Lúc đó câu hỏi không phải ai cắt sai. Câu hỏi là bản vẽ shop drawing kết cấu thép ấy được xuất ra từ mô hình 3D như thế nào. Phần lớn lỗi ở xưởng bắt đầu từ khâu dựng mô hình, chứ không bắt đầu ở máy cắt CNC.

Bài này trả lời bốn câu hỏi. Shop drawing khác bản vẽ thiết kế ở chỗ nào? Từ mô hình Tekla Structures ra bộ bản vẽ chế tạo đi qua những bước nào? Lỗi nào trong mô hình sẽ thành sai sót ngoài xưởng? Và bảng thống kê vật tư tự động tin được đến đâu? Nếu bạn chưa rõ phần mềm này làm gì, hãy đọc Tekla Structures là gì? trước.

Shop drawing thép chi tiết tới mức nào

Ai lập shop drawing, nó khác thiết kế bản vẽ thi công ra sao và quy trình trình duyệt gồm những bước nào — bài Shop drawing là gì? nói chung cho mọi bộ môn. Phần dưới đây chỉ nói riêng kết cấu thép, nơi bản vẽ đi thẳng xuống máy cắt nên mức chi tiết khắt khe hơn hẳn.

Bản vẽ ghi kích thước phôi cắt từng thanh, vị trí và đường kính từng lỗ, từng bản mã, từng đường hàn. Lỗ khoan còn phải ghi độ hở Δd, và độ hở này khác nhau giữa bu lông thường với bu lông cường độ cao. Chi tiết vát mép đường hàn cũng nằm trên bản vẽ này.

Mỗi cấu kiện rời mang một số hiệu duy nhất — Part Mark cho chi tiết đơn, Assembly Mark cho cụm lắp. Số hiệu đó dùng để kiểm soát tiến độ chế tạo và để công trường lắp đúng chỗ.

Một bộ shop drawing đầy đủ gồm ba lớp bản vẽ. Đây cũng đúng là ba loại bản vẽ mà Tekla xuất ra.

• Bản vẽ bố trí chung (Erection / GA) — mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt toàn công trình. Bản vẽ này ghi số hiệu từng cụm lắp và vị trí của nó theo trục và cao độ móng. Đội cẩu lắp ngoài công trường dùng lớp này.
• Bản vẽ cụm lắp ráp (Assembly) — mỗi cụm một tờ. Một kèo, một cột kèm bản mã và sườn đã hàn hoàn thiện. Tờ vẽ ghi kích thước phủ bì, trọng lượng, tọa độ trọng tâm và đường hàn thực hiện tại xưởng. Nó cũng ghi vị trí nắn thẳng và yêu cầu kiểm dung sai sau khi hàn. Tổ hàn ở xưởng dùng lớp này.
• Bản vẽ chi tiết đơn (Single Part) — mỗi chi tiết rời một tờ hoặc một dòng trong bảng. Một bản mã, một thanh thép hình chưa gá hàn. Tờ vẽ ghi kích thước cắt và vị trí lỗ. Thợ cắt phôi bằng oxy-gas, plasma hay laser dùng lớp này, cùng với người vận hành máy đột lỗ và máy khoan.

Đi kèm ba lớp đó là bảng kê. Thép hình theo mác và chiều dài. Thép tấm theo độ dày. Bu lông tách riêng ba nhóm: bu lông neo, bu lông kết cấu và bu lông cường độ cao. Sơn mạ ghi theo diện tích kèm chiều dày màng sơn khô và màng sơn ướt. Trọng lượng từng cụm để tính cẩu và xe chở.

Sáu bước từ mô hình Tekla ra bản vẽ chế tạo

Sáu bước dưới đây cũng là trình tự của khóa Tekla Structures 15 buổi tại Viện. RDSIC là trung tâm được Trimble ủy quyền đào tạo, nên chương trình bám theo cách phần mềm được dùng trong dự án thật.

Bước 1 — thiết lập và đọc hồ sơ thiết kế. Khai đơn vị, lưới trục, cao độ, tiêu chuẩn thép và bu lông. Khai luôn quy ước đánh số của xưởng. Đọc kỹ ghi chú chung trên bản vẽ thiết kế: mác thép, loại bu lông, yêu cầu hàn và sơn. Chỗ nào chưa rõ thì gửi văn bản yêu cầu làm rõ cho tư vấn ngay, đừng tự đoán. Dựng xong mô hình mới sửa nguyên tắc liên kết là gần như làm lại từ đầu.

Bước 2 — dựng khung chính. Cột, kèo, dầm, xà gồ, giằng theo đúng tiết diện và vị trí thiết kế. Khung lặp lại thì dùng thư viện thành phần tham số của Tekla. Dựng xong nên kiểm bằng hai cách: so tổng trọng lượng với ước lượng của thiết kế, và cắt vài mặt cắt đối chiếu bản vẽ.

Bước 3 — dựng liên kết và chi tiết. Bản mã, bu lông, sườn, đường hàn, lỗ chờ cho xà gồ. Đây là bước quyết định chất lượng cả bộ shop drawing. Nó cũng là bước đòi hiểu cấu tạo nhiều nhất: khe hở lắp dựng, khoảng cách từ tâm lỗ đến mép thép, chiều dài đường hàn, dung sai chế tạo. Tekla có sẵn công cụ kiểm tra va chạm. Hãy chạy nó để bắt các xung đột giữa bu lông với bản mã hoặc với đường hàn, và xử lý dứt điểm trước khi sang bước sau.

Bước 4 — đánh số. Tekla tự nhận diện các chi tiết giống nhau rồi gán cùng số hiệu. Việc của người làm là đặt quy tắc đánh số và kiểm kết quả. Quy tắc thường theo loại cấu kiện, theo khu, hoặc theo đợt giao hàng. Đánh số sai dẫn tới hai hậu quả. Xưởng chế tạo hai cấu kiện khác nhau mang cùng một số. Hoặc công trường không biết lắp cấu kiện nào vào đâu.

Bước 5 — xuất bản vẽ. Xuất lần lượt GA, assembly và single part theo bộ mẫu của công ty. Bộ mẫu quy định khung tên, tỷ lệ, cách ghi kích thước, ký hiệu hàn và bảng vật liệu trên tờ. Tekla tạo tự động hàng trăm tờ. Việc của người làm là rà từng tờ: kích thước có chồng lên nhau không, hình chiếu đủ chưa, ghi chú đúng chưa. Sửa được vào bộ mẫu thì lần xuất sau đỡ việc hơn.

Bước 6 — xuất thống kê và kiểm tra chéo. Xuất bảng tổng hợp vật tư theo cụm và bảng tổng, danh mục bu lông, và tệp dữ liệu gia công tự động nếu xưởng có máy điều khiển số. Tệp NC theo chuẩn DSTV dùng cho máy đột và máy khoan; tệp DXF dùng cho máy cắt plasma và laser. Sau đó kiểm chéo ba thứ. Tổng trọng lượng thống kê so với ước lượng thiết kế. Số cấu kiện trên GA so với số tờ assembly. Vài cấu kiện chọn ngẫu nhiên đem đo lại trên mô hình. Xong mới nộp tư vấn duyệt, và chỉ chế tạo theo bản đã duyệt.

Sáu bước này là một vòng, không phải một đường thẳng. Sửa liên kết ở bước 3 thì phải đánh số lại ở bước 4 và xuất lại ở bước 5. Lợi thế của mô hình so với vẽ tay nằm ở chỗ đó: vòng sửa mất vài giờ thay vì vài tuần. Với điều kiện mô hình được dựng đúng ngay từ đầu.

Lỗi ở mô hình dẫn tới sai ở xưởng

Dưới đây là những lỗi mà người kiểm bản vẽ ở nhà máy bắt được nhiều nhất, xếp theo mức thiệt hại.

Bỏ qua khe hở lắp dựng. Mô hình dựng khít tuyệt đối. Dầm dài đúng bằng khoảng cách giữa hai mặt cột. Ra công trường không chèn vào được, vì cột dựng lên luôn nghiêng hoặc lệch móng trong phạm vi dung sai cho phép.

Hậu quả không dừng ở việc chậm tiến độ. Thợ phải mang máy cắt plasma ra gọt tại chỗ. Đường gọt phá lớp sơn bảo vệ và làm giảm khả năng chịu lực của cấu kiện. Khe hở và dung sai phải đặt ngay trong mô hình theo quy ước của xưởng.

Bu lông sai loại hoặc thiếu chiều dài kẹp. Mô hình dùng bu lông mặc định của phần mềm thay vì loại quy định trong dự án. Hoặc chiều dài kẹp không đủ cho tổng chiều dày các bản ghép.

Lúc siết sẽ lộ ra: đai ốc hết ren trước khi kẹp chặt được bản mã. Bu lông đúng phải nhô qua đai ốc thêm hai đến ba bước ren. Bảng bu lông xuất ra sai theo, và xưởng mua sai theo.

Đánh số không kiểm. Hai cấu kiện lệch nhau một lỗ nhưng mang cùng số hiệu, vì thiết lập đánh số bỏ qua lỗ. Xưởng sản xuất hàng loạt theo số hiệu đó, rồi công trường lắp nhầm cấu kiện ngắn vào vị trí cấu kiện dài.

Trường hợp ngược lại cũng tốn kém: một chi tiết giống hệt nhau bị tách thành năm sáu số hiệu khác nhau. Kho rối, khâu gá đính cũng rối. Sau mỗi lần sửa phải chạy lại đánh số và so với lần trước.

Chi tiết không đối xứng bị thể hiện sai phía. Bản mã lệch một bên, sườn hàn một phía. Mô hình đúng nhưng tờ assembly lấy hướng nhìn mặc định, thành ra thợ hàn đính bản mã sang phía ngược lại. Ở xưởng gọi là lật cánh hoặc lật cờ. Phải kiểm hướng nhìn chính của từng loại cấu kiện trong bộ mẫu bản vẽ.

Sửa trên bản vẽ thay vì sửa mô hình. Đây là lỗi nặng nhất trong cách làm việc bằng mô hình. Thấy sai ở một tờ, người vẽ gõ đè con số trên tờ đó cho nhanh.

Con số hiển thị thì đúng, còn mọi thứ sinh ra từ mô hình vẫn sai: tệp NC chạy máy CNC cắt ra phôi sai, bảng thống kê khối lượng sai. Quy tắc không được phá: mọi sửa đổi đi qua mô hình, rồi xuất lại bản vẽ.

Không khóa mô hình sau khi được duyệt. Bản vẽ đã phát hành xuống xưởng và xưởng đang cắt dở. Người dựng hình vô tình chạm vào mô hình vì chưa khóa. Lần xuất sau lệch với hàng đang chế tạo. Mỗi lần phê duyệt phải ứng với một phiên bản mô hình được giữ lại và khóa.

Điểm chung của sáu lỗi trên: không lỗi nào do thiếu thao tác phần mềm. Tất cả đều thuộc về hiểu cấu tạo và giữ kỷ luật quy trình. Vì vậy phần liên kết, dung sai và đánh số chiếm thời lượng đáng kể trong khóa Tekla của Viện, dù học viên thường chỉ mong học cách xuất bản vẽ.

Bảng thống kê vật tư tin được đến đâu

Thống kê là chỗ mô hình tiết kiệm nhiều công nhất. Nó cũng là chỗ sai sót khó lộ nhất, vì bảng luôn trông gọn gàng dù dữ liệu bên dưới có lỗi.

Tekla xuất được nhiều loại bảng theo mẫu báo cáo tự đặt:

• Thép hình theo mác, tiết diện và chiều dài cắt từng thanh, dùng để đặt hàng và tối ưu cắt từ cây thép thương phẩm.
• Thép tấm theo độ dày và kích thước phôi từng bản mã, dùng để xếp phôi cho máy cắt.
• Bu lông, đai ốc, vòng đệm theo loại và đường kính, giao theo từng cụm lắp.
• Trọng lượng theo cụm lắp, dùng để chọn cẩu, xếp xe và chia đợt giao hàng.
• Diện tích sơn hoặc mạ theo từng cấu kiện, dùng cho dự toán và thanh toán.
• Bảng tổng hợp theo khu và theo đợt, khớp với cách chia thanh toán trong hợp đồng.

Bảng xuất từ Tekla chính xác tuyệt đối về mặt toán học. Nhưng nó chỉ đáng tin khi mô hình sạch, và mô hình sạch cần đủ ba điều kiện.

Mọi chi tiết được gán đúng mác vật liệu, không còn chi tiết nào để nguyên trạng thái mặc định hay chưa khai. Thuộc tính phân loại theo khu, đợt và pha được gán nhất quán theo tiến độ đóng gói và vận chuyển. Và đánh số đã chạy lại sau lần sửa cuối, không còn cấu kiện nào ở trạng thái chưa đánh số.

Còn một điều kiện nữa, nằm ngoài mô hình. Tekla xuất ra khối lượng tịnh. Kỹ sư khối lượng phải tự cộng thêm hệ số hao phí: hao phí cắt phôi thường lấy 3 đến 5 phần trăm, cộng thêm hao phí đường hàn và hao hụt do rỉ sét, tùy quy định trong hợp đồng. Lấy thẳng số của Tekla đi thanh toán là thiếu.

Cách kiểm nhanh: so tổng trọng lượng của bảng với tổng trọng lượng của mô hình. Khớp thì dữ liệu sạch. Còn cấu tạo có đúng hay không thì vẫn phải nhìn vào mô hình.

Với kỹ sư khối lượng của nhà thầu thép, bảng này là căn cứ để thanh toán. Bài Hồ sơ thanh quyết toán công trình gồm những gì? nói về phần hồ sơ đi kèm. Với người làm dự toán, bảng này thay cho việc bóc thép bằng tay. Bài Bóc tách khối lượng là gì? giải thích vì sao vẫn nên bóc tay một phần để kiểm tra.

Câu hỏi thường gặp

Shop drawing kết cấu thép có bắt buộc làm bằng Tekla không?

Không. Advance Steel, SDS/2 và cả cách vẽ tay bằng AutoCAD đều làm được. Điểm mạnh của Tekla là đánh số, bảng thống kê và dữ liệu cho máy cắt cùng đi ra từ một mô hình, nên sửa một chỗ thì cả bộ hồ sơ đi theo.

Ai phê duyệt shop drawing?

Thông lệ là tư vấn thiết kế xem hồ sơ có phù hợp thiết kế không, tư vấn giám sát xem đã đủ điều kiện thi công chưa. Yêu cầu cụ thể ghi trong hợp đồng và chỉ dẫn kỹ thuật của từng dự án.

Làm shop drawing cho một nhà xưởng mất bao lâu?

Không tính theo diện tích được. Thời gian phụ thuộc số chủng loại cấu kiện, độ phức tạp của liên kết, và số vòng sửa sau khi tư vấn có ý kiến. Một nhà xưởng lặp nhiều khung giống nhau làm nhanh hơn hẳn một công trình mà khung nào cũng khác.

Mô hình dựng để học khác mô hình dựng để chế tạo ở chỗ nào?

Ở chỗ mô hình chế tạo phải làm ra được ngoài xưởng. Bu lông đúng loại thật, khe hở đủ để lắp, đường hàn thợ với tới, dung sai nằm trong khả năng máy móc. Mô hình học thường bỏ qua những thứ đó nên trông vẫn đúng mà không sản xuất được.

Học xuất shop drawing bằng Tekla cần nền gì trước?

Cần đọc được bản vẽ thiết kế kết cấu thép và hiểu cấu tạo liên kết: bu lông, đường hàn, bản mã, dung sai. Người có nền này học 15 buổi là ra được bộ bản vẽ. Người chưa có nền vẫn dựng được mô hình trông đúng, nhưng xưởng cầm bản vẽ lên thì không chế tạo được.

Bài viết liên quan

• Tekla Structures là gì? Khi nào nên dùng Tekla thay vì Revit Structure
• Bóc tách khối lượng là gì? 7 lỗi người mới hay mắc
• Hồ sơ thanh quyết toán công trình gồm những gì?
• LOD trong BIM là gì? LOD 100 – 500 dùng ở giai đoạn nào
• Cài Tekla bản quyền sinh viên miễn phí: ba bước từ tạo tài khoản đến chạy được