Kết cấu thép nhẹ thành mỏng và triển vọng – Phần 1

Ngày 12/10/2015 12:57
Trong hơn chục năm gần đây trên thế giới đã hình thành khuynh hướng mới của công nghiệp xây dựng – sản xuất và ứng dụng các kết cấu thép nhẹ thành mỏng (KTTM) từ thép profil uốn nguội trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Thép nguyên liệu là thép cuộn tráng kẽm dày từ 0,6mm đến 4,0mm với giới hạn chảy từ 250 đến 350MPa. Lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của KTTM là các kết cấu chịu lực và bao che thi công nhanh tòa nhà và các công trình công năng khác nhau.

Chưa có ảnh

Kết cấu kim loại hiện đại

Trong hơn chục năm gần đây trên thế giới đã hình thành khuynh hướng mới của công nghiệp xây dựng – sản xuất và ứng dụng các kết cấu thép nhẹ thành mỏng (KTTM) từ thép profil uốn nguội trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Thép nguyên liệu là thép cuộn tráng kẽm dày từ 0,6mm đến 4,0mm với giới hạn chảy từ 250 đến 350MPa. Lĩnh vực ứng dụng chủ yếu của KTTM là các kết cấu  chịu lực và bao che thi công nhanh tòa nhà và các công trình công năng khác nhau.

KTTM trong các nhà xưởng sản xuất công nghiệp và nông nghiệp


Khung từ profil uốn chập đôi

Trong sơ đồ truyền thống đối với khung dầm kết cấu của các nhà xưởng này là hệ thống khung vì kèo dựng song song, các thanh xà mái, các thanh cột, thanh giằng được chế tạo từ thép uốn profil tiết diện chữ U, sigma hay zeto. Khẩu độ khung dầm không lớn hơn 18 m, các xà và cột được thực hiện từ thép profil chữ U ghép đôi hay tiết diện kiểu sigma, hình thành tiết diện chữ I và liên kết bằng bu lông qua các bản liên kết.

Các khung dầm có khẩu độ lớn hơn 18m được khuyến cáo sử dụng với hệ thống xà hai mái chiều cao cố định và các cột tiết diện thay đổi theo chiều cao nhà.

Đối các khung dầm khẩu độ 18 - 24m, đề xuất sử dụng giải pháp kết cấu trung gian với hệ thống xà và cột. Giải pháp này được gọi là khung Moskalev (lấy theo tên của kỹ sư, nhà khoa học nổi tiếng N.S. Moskalev đã đề xuất giải pháp khung này). Giải pháp này cho phép giảm khẩu độ tính của xà, tăng phần môment gối tựa của xà và giảm môment ở phần khẩu độ của nó. Cách tiếp cận này mở ra khả năng lớn không chỉ để giảm khối lượng xà và chiều cao tiết diện của nó mà còn cho phép tăng khẩu độ dầm với việc giảm độ phức tạp chế tạo. Chiều cao khung dầm không phụ thuộc kết cấu và thường không lớn hơn 7,2m. Kết cấu khung dầm có thể được hình thành với sử dụng các vì kèo cùng khẩu độ để đạt khẩu độ tới 36 m với các đai giằng song song, kiểu dạng hình thang hoặc tam giác, dựng trên các cột thép khung liên kết thẳng đứng. Các vì kèo được chế tạo từ thép uốn profil  chiều cao tới 350mm từ thép tráng kẽm dày chưa tới 3mm.

Trong các nhà xưởng có môi trường xâm thực yếu và trung bình thì khuyến cáo bố trí  khung thép nằm ngoài gian có môi trường xâm thực. Kết cấu khung thép được cách ly với môi trường xâm thực của gian xưởng bằng trần treo và tường bao che, liên kết với các mặt trong của kết cấu kim loại. Khoảng không gian giữa trần treo và mái có bố trí các thanh xà mái phải được thông gió tích cực qua các khoảng hở của hai đầu nhà.

Nhà vòm không khung dầm từ KTTM


Mái vòm cung thể thao sử dụng KTTM

Trong thời gian gần đây công nghệ chế tạo và lắp dụng các mái vòm không khung dầm đã có ứng dụng rộng rãi. Công nghệ này được phát triển đầu tiên tại Mỹ.

Đây là loại mái che được xếp vào loại kết cấu thép thành mỏng KTTM, khi làm việc  với các tải thống kê và động khác biệt hẳn với các kết cấu truyền thống.

Các mái vòm không khung dầm từ thép profil uốn nguội thành mỏng được chế tạo từ thép cuộn ngay tại công trường nhờ thiết bị di động. Tại Nga và các nước SNG sử dụng hai loại profil: П-110 và П-180 chiều cao 110mm và 180mm, áp dụng cho các mái khẩu độ tương ứng đến 24 - 36m.

Việc sử dụng các mái ba lớp (lớp giữa là vật liệu cách nhiệt) cho phép không những cách nhiệt tốt mà còn cho phép tăng khẩu độ  nhà và liên kết làm việc của cả hai lớp mái vòm kim loại.

Nhà lắp dựng nhanh kiểu Honco từ KTTM

Tại Nga đang áp dụng rộng rãi  hệ thống KTTM mới cho nhà lắp dụng nhanh kiểu Honco – Canada. Hệ thống bao gồm các tấm sóng từ thép dày gần 2 mm tráng kẽm hình thành mái và tường không khung. Điều thú vị là tại các tường có các gờ sóng cao gần 170mm lại có các gờ sóng nhỏ song song với nhau làm tăng độ cứng của các tấm tường gân sóng.


Mô hình nhà mái vòm với thông gió


Nhà kho khẩu độ 70 m sử dụng KTTM

Mái nhà khẩu độ lên tới 90m tạo thành kết cấu dạng vòng cung phần biên mái trên và biên ngang phần mái dưới từ các tấm sóng. Các biên trên và dưới của mái được liên kết với hệ thống các thanh thép uốn. Tất cả các liên kết không gian trong kết cấu được thực hiện bằng các bu lông. Khoảng không giữa phần cao nhất và thấp nhất của mái tạo thành phần gác lửng được thông gió bởi các cửa sổ có tại hai đầu nhà, cho phép  thông gió. Nhờ đó an toàn phòng cháy  của nhà được nâng cao đáng kể bên cạnh việc các mặt trong của mái và tường đều có vật liệu cách nhiệt.

KTTM cho xây dựng nhà dân dụng và thấp tầng


Nhà ở 3 tầng sử dụng KTTM

Tại Nga mỗi năm, khối lượng sử dụng KTTM  trong xây dựng nhà ở thấp tầng tăng 10-12%, tuy nhiên chỉ chiếm không lớn hơn 5% tổng diện tích nhà ở xây dựng. Khung nhà chiều cao đến 3 tầng  được lắp dựng từ thép profil tráng kẽm uốn nguội dày 0,7 đến 1,5 mm sử dụng vít bắn để liên kết (không dùng hàn để tránh gỉ). Trong các tòa  khung KTTM thường sử dụng vật liệu cách nhiệt là tấm bông thủy tinh hoặc bazan. Mặt ngoài thường được ốp bằng gốm, bên trong ốp bằng tấm thạch cao.

Công nghệ xây dựng  nhà từ các bloc modul chế tạo sẵn tại nhà máy với khung từ KTTM có nhiều triển vọng. Các bloc modul này có kích thước 3x12 m có khả năng cạnh tranh. Tại Thụy Sĩ, phổ biến công nghệ xây dựng các nhà ở đến 6 tầng với các cột từ ống thép uốn, phía trên là các bloc modul khung KTTM.

Các tòa nhà khung KTTM đáp ứng các yêu cầu đối với điều kiện sống tiện nghi và giá rẻ, đơn giản  theo các giải pháp kết cấu và độ bền lâu (ứng cử viên lý tưởng cho nhà ở giá rẻ). Một số các ví dụ là các tòa nhà hộ riêng biệt và nhà chung cư kết cấu KTTM  đã được xây dựng chỉ sau 2-3 tháng tại ngoại ô thành phố Moskva, thành phố Arkhangelsk, Lipestk, Ioskar-Ole, Leningrad, Rostov,… và cả ở Siberia. Chúng chứng tỏ về độ tin cậy và kinh tế ứng dụng kết cấu KTTM trong lĩnh vực nhà ở.


⇒ Mời Quý vị và các bạn xem tiếp Phần 2...

Trung tâm Thông tin (Theo tạp chí Stroitelstvo)

Thăm dò ý kiến

Lĩnh vực nào bạn quan tâm nhiều nhất trên website?



OK  Kết quả