Khung bảo vệ cửa sổ Inox: chọn độ dày và khoảng cách nan an toàn

Khung bảo vệ cửa sổ Inox vừa là chi tiết an ninh, vừa là cấu kiện chịu lực trong xây dựng dân dụng. Bài viết này tập trung giải quyết hai câu hỏi quan trọng nhất: chọn độ dày/đường kính nan như thế nào và đặt khoảng cách nan bao nhiêu là an toàn, đồng thời đưa ra khuyến nghị vật liệu, liên kết và xử lý bề mặt để hệ khung bền đẹp, chống gỉ trong điều kiện Việt Nam.

Nguyên tắc an toàn cần biết trước khi chọn kích thước

– Mục tiêu an toàn: chống lọt người/tre em, chống cạy phá, hạn chế võng, không cản trở thoát nạn/cứu nạn.
– Tải thiết kế tham khảo cho nan (bản nan thẳng đứng) theo thực hành quốc tế:
– Nhà ở: tải tập trung 0.2 kN (≈20 kgf) tác dụng lên một nan tại giữa nhịp.
– Công trình công cộng/tầng thấp dễ tác động: cân nhắc 0.3–0.5 kN.
– Lưu ý: tải thực tế phân bổ qua nhiều nan và khung, nhưng nên kiểm một nan bất lợi để an toàn.
– Giới hạn võng khuyến nghị: L/240 đến L/300 (L là chiều dài tựa của nan).
– Khoảng cách khe hở an toàn với trẻ em:
– Tối đa 100 mm cho nhà ở.
– 80–90 mm cho căn hộ cao tầng, nhà có trẻ nhỏ, trường mầm non.
– Thoát nạn: nên có ít nhất 1 ô mở được (cánh mở/bật có chốt trong) kích thước thông thủy ≥ 500×600 mm theo thông lệ, không dùng khóa chìa phía trong khi có người ở. Tránh bịt kín 100%.

Chọn mác Inox theo môi trường sử dụng

– Inox 304 (A2): khuyến nghị tiêu chuẩn cho Hà Nội và nội địa; chịu ăn mòn tốt, dễ gia công. Fy ≈ 205 MPa.
– Inox 316 (A4): gần biển, khu công nghiệp hóa chất, mặt tiền hứng mưa axit/khói bụi nặng; chống “tea-staining” tốt hơn. Fy ≈ 205 MPa.
– Inox 201: chỉ nên dùng trong nhà, khô ráo, không sương muối/ẩm; kinh tế hơn 15–25% nhưng chống gỉ kém ngoài trời.
– Bề mặt: đánh xước hairline (No.4) hoặc bóng 400–600 grit cho ngoài trời để giảm bám bẩn.

Khoảng cách nan và kích thước nan: khuyến nghị thực hành

Khoảng cách nan (khoảng hở thông thủy)

– Nhà ở tầng 2 trở lên, không có trẻ nhỏ: ≤ 100 mm.
– Nhà có trẻ nhỏ, trường học, chung cư cao tầng: 80–90 mm.
– Tầng 1 mặt phố dễ cạy phá: 80–100 mm; kết hợp tăng đường kính/độ dày nan.
– Nan ngang: nếu dùng, áp khoảng hở theo tiêu chí trên và tránh tạo “thang leo” ở vị trí trẻ em dễ tiếp cận.

Đường kính/độ dày nan theo chiều dài tựa

Giả định:
– Nan liên kết cứng hai đầu vào khung (kiểu “kẹp cứng”), thép không gỉ E ≈ 193 GPa.
– Kiểm theo tải tập trung 0.2 kN/nan và võng giới hạn L/240. Với môi trường va đập mạnh/tầng 1, chọn cao hơn một cấp.

Khuyến nghị tối thiểu:
– L ≤ 700 mm:
– Tròn đặc Ø10–12 mm (304/316), hoặc
– Ống tròn Ø16×1.0–1.2 mm, hoặc
– Hộp vuông 15×15×1.0–1.2 mm.
– 700 mm < L ≤ 900 mm: - Tròn đặc Ø12–14 mm, hoặc - Ống tròn Ø19×1.2 mm, hoặc - Hộp vuông 20×20×1.0–1.2 mm. - 900 mm < L ≤ 1100 mm: - Tròn đặc Ø14–16 mm, hoặc - Ống tròn Ø22–25×1.2–1.5 mm, hoặc - Hộp vuông 25×25×1.2–1.5 mm. - 1100 mm < L ≤ 1300 mm: - Tròn đặc Ø16–18 mm, hoặc - Ống tròn Ø25–32×1.5 mm, hoặc - Hộp vuông 30×30×1.5 mm. Gợi ý nhanh: - Đại đa số cửa sổ nhà ở có chiều cao nan 700–900 mm: dùng Ø12 đặc (304) hoặc Ø19×1.2 ống là cân bằng thẩm mỹ – chịu lực. - Tầng 1/nhà mặt phố: ưu tiên Ø14 đặc hoặc ống Ø22×1.5; giảm khoảng hở xuống 80–90 mm.

Ví dụ tính nhanh kiểm võng nan

Bài toán: Nan tròn đặc Ø12 (Inox 304), chiều dài tựa L = 900 mm, tải tập trung 0.2 kN ở giữa.
– Mô men quán tính I tròn đặc Ø12: ≈ 1,018 mm4.
– Võng tối đa dầm kẹp cứng hai đầu: δ = F·L³/(192·E·I)
– δ ≈ 200 N × 900³ / (192 × 193,000 × 1,018) ≈ 3.9 mm.
– Giới hạn L/240 = 900/240 ≈ 3.75 mm → Ø12 hơi thiếu ở L=900 mm. Tăng lên Ø14:
– I Ø14 ≈ 1,884 mm4 → δ giảm còn ≈ 2.1 mm, đạt yêu cầu.
Kết luận: với L ≈ 900 mm, nên chọn Ø14 đặc (hoặc ống Ø22×1.2–1.5).

Kích thước khung bao và gân tăng cứng

– Khung bao ngoài:
– Hộp 30×60×1.2–1.5 mm (tường gạch, tầng cao).
– Tầng 1 hoặc khẩu độ > 1.2 m: 40×40×1.5–2.0 mm hoặc 30×60×1.5–2.0 mm.
– Khung trong/đố trung gian: hộp 20×40×1.0–1.2 mm.
– Bản mã/gân góc: tấm 3.0–4.0 mm, kích 40–60 mm để phân bố lực neo.
– Nếu cửa rộng > 1.2–1.5 m: thêm đố ngang giữa để giảm L nan xuống 700–900 mm.

Liên kết và neo vào tường an toàn

– Bu lông nở/neo hóa chất:
– Inox A2-70 M8–M10; chiều sâu neo ≥ 70 mm vào bê tông/tường gạch đặc (khoan đến bê tông cốt lõi khi tường rỗng).
– Bước neo: ≤ 400 mm dọc chu vi khung; neo tăng cường tại bốn góc và cạnh bản lề/cánh mở.
– Hàn: TIG/MIG với dây 308L (cho 304) hoặc 316L (cho 316). Hàn kín chân nan vào khung hai phía, mài mép, bịt đầu ống tránh nước đọng.
– Tránh ăn mòn điện hóa: cách ly inox với thép đen/nhôm bằng long đền nhựa/EPDM; không dùng ốc thép mạ kẽm lẫn với khung inox ngoài trời.

Nâng cấp chống cạy phá

– Nan đặc Ø14–16 hoặc ống Ø22×1.5, khoảng hở 80–90 mm cho tầng 1.
– Hàn kín mối lắp, mài trắng, không để lộ bu lông ở ngoài. Nếu dùng bu lông, chọn loại chống tháo (one-way/torx security).
– Cánh mở thoát nạn: dùng khóa chốt trong loại gài âm, lắp tấm che bản lề chống cạy. Có thể thêm chốt phụ ở đầu trên/dưới.

Xử lý bề mặt và chống gỉ “tea-staining”

– Sau hàn: tẩy mối hàn bằng gel axit (pickling) và thụ động hóa (passivation) bằng dung dịch gốc citric hoặc nitric theo hướng dẫn an toàn.
– Đánh xước đồng hướng, không dùng đá mài thép đen lên inox (tránh nhiễm Fe).
– Ngoài trời/ven biển: rửa vệ sinh định kỳ 3–6 tháng/lần, đặc biệt mặt tiền hướng gió.

Lỗi thường gặp và cách tránh

– Dùng Inox 201 cho ngoài trời: nhanh ố vàng, rỉ nâu. Giải pháp: chuyển 304/316.
– Nan dài > 1.0 m nhưng đường kính nhỏ (Ø10–12): võng lớn, dễ rung. Giải pháp: tăng đường kính hoặc thêm đố chia nhịp.
– Khe hở > 100 mm: nguy cơ lọt trẻ em. Giải pháp: tuân thủ 80–100 mm.
– Không có ô thoát nạn: vi phạm an toàn cháy. Giải pháp: bố trí cánh mở có chốt trong.
– Dùng bu lông thép thường: rỉ loang. Giải pháp: toàn bộ phụ kiện bằng inox A2/A4.

Quy trình 5 bước chọn cấu hình chuẩn

1) Xác định môi trường: trong nhà/ngoài trời/ven biển → chọn mác inox 304 hoặc 316.
2) Đo chiều dài tựa L của nan → tra gợi ý kích thước nan ở trên.
3) Chọn khoảng cách nan: 80–100 mm theo mức rủi ro và trẻ em.
4) Chọn khung bao: 30×60×1.2–1.5 mm (phần lớn trường hợp); tăng cấp nếu cửa rộng/tầng 1.
5) Thiết kế neo và cánh mở thoát nạn: M8–M10 inox, bước ≤ 400 mm; bố trí ô mở ≥ 500×600 mm.

Dự toán vật tư tham khảo (Hà Nội)

– Inox 201 (trong nhà): 900,000 – 1,400,000 đ/m².
– Inox 304 (khuyến nghị): 1,400,000 – 2,200,000 đ/m².
– Inox 316 (ngoài trời khắc nghiệt/ven hồ nước mặn): 2,200,000 – 3,200,000 đ/m².
Chi phí thay đổi theo đường kính nan, độ dày khung, kiểu bề mặt, số lượng ô mở và điều kiện lắp đặt.

Kết luận

– Khoảng cách nan an toàn: 80–100 mm, ưu tiên 80–90 mm khi có trẻ nhỏ/tầng cao.
– Kích thước nan nên dựa trên chiều dài tựa L: với L 700–900 mm, chọn tối thiểu Ø12–14 đặc (hoặc ống Ø19–22×1.2–1.5). L lớn hơn thì tăng cấp tương ứng.
– Khung bao dùng hộp 30×60×1.2–1.5 mm (tối thiểu), neo inox M8–M10 bước ≤ 400 mm, có ô thoát nạn.
– Vật liệu: 304 cho đa số công trình ở Hà Nội; 316 cho môi trường ăn mòn; hạn chế 201 ở ngoài trời.
Thực hiện đúng các khuyến nghị trên sẽ cho khung bảo vệ cửa sổ inox an toàn, cứng vững, thẩm mỹ và bền lâu năm trong điều kiện sử dụng thực tế tại Việt Nam.