Cấu kiện kết cấu vòm thép là các thành phần cấu trúc được sử dụng để tạo ra hệ thống vòm thép trong các công trình xây dựng. Cấu kiện này thường được sử dụng trong các công trình như các nhà ga, nhà thi đấu, nhà máy sản xuất, và các công trình công nghiệp khác nơi cần đến các hệ thống vòm hoặc cấu trúc cong để hỗ trợ và tạo ra không gian mở rộng.
Bài viết dưới đây của DNVcons sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về loại kết cấu này và những ưu nhược điểm của nó.
Kết cấu vòm thép là gì?
Kết cấu mái vòm thép được hiểu đơn giản là kết cấu thép dạng vòm. So với kết cấu dầm và khung, kết cấu vòm có mô men uốn nhỏ hơn nên sẽ tiết kiệm vật liệu hơn. Loại kết cấu này mang đến tính thẩm mỹ cao, độ bền tốt cho công trình công nghiệp như triển lãm, cung văn hóa, bể bơi, nhà thi đấu,…
Phân loại kết cấu vòm thép
Kết cấu Vòm rỗng
Vòm rỗng là một loại kết cấu vòm được tạo ra bằng cách sử dụng các khung thép và các tấm vật liệu phẳng để tạo thành một cấu trúc hình vòm trống không có bất kỳ vật liệu nào ở giữa. Việc sử dụng cấu trúc vòm rỗng trong kết cấu thép trong công trình có thể tiết kiệm được vật liệu xây dựng và làm cho kết cấu nhẹ hơn, giảm chi phí vận chuyển và lắp đặt.
Do không sử dụng vật liệu nào để chống đỡ bên trong khung thép nên cấu trúc vòm rỗng sẽ không được rắn chắc như vòm đặc, tuy nhiên vòm rỗng vẫn được sử dụng rộng rãi trong các công trình hiện đại nhờ ưu điểm tạo được các không gian rộng lớn mà không cần sử dụng cột chống đỡ bên trong.
Để đảm bảo tính ổn định của kết cấu, các khung thép cần phải được thiết kế chắc chắn và gắn kết với nhau một cách chính xác. Bên cạnh đó, cần phải đảm bảo tính thẩm mỹ của kết cấu bằng cách sử dụng các tấm vật liệu phẳng có độ bền cao và sắc nét.
Kết cấu Vòm đặc
Vòm đặc là loại kết cấu được tạo ra bằng cách sử dụng các khung thép với các tấm vật liệu phẳng để tạo thành một hình vòm có các tấm vật liệu nằm ở giữa. Cấu trúc vòm đặc có nhiều ưu điểm như tăng tính thẩm mỹ, có sức chịu tải tốt, độ bền cao và khả năng tạo ra không gian rộng lớn mà không cần sử dụng cột chống đỡ bên trong.
Tuy nhiên, vì cần sử dụng thêm các tấm vật liệu nằm ở giữa nên cấu trúc này không có khả năng tiết kiệm được vật liệu xây dựng. Ngoài ra, vì có khối lượng lớn hơn so với vòm rỗng nên vòm đặc có thể làm tăng chi phí vận chuyển và lắp đặt.
Việc thiết kế và xây dựng vòm đặc cần đến kỹ thuật xây dựng và tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo cấu trúc vòm đặc đủ chắc chắn và an toàn. Các tấm vật liệu phẳng cần phải được thiết kế và lắp đặt một cách chính xác để đảm bảo tính ổn định và thẩm mỹ của kết cấu.
Ưu điểm và nhược điểm của kết cấu mái vòm thép
Ưu điểm của kết cấu mái vòm thép
- Khả năng chịu tải trọng lớn: Thép là vật liệu cực kỳ mạnh mẽ, giúp kết cấu vòm thép chịu được các tải trọng lớn và duy trì hình dạng ổn định trong thời gian dài.
- Thiết kế linh hoạt: Thiết kế linh hoạt của kết cấu vòm thép cho phép tạo ra các hình dạng và kích thước khác nhau, từ các vòm nhỏ đến các cấu trúc cong lớn, phù hợp với mọi nhu cầu và yêu cầu thiết kế.
- Tiết kiệm thời gian: Sử dụng kết cấu vòm thép thường giảm thiểu thời gian thi công so với các phương pháp xây dựng truyền thống, giúp dự án hoàn thành nhanh chóng và tiết kiệm chi phí lao động.
- Tiết kiệm chi phí: Mặc dù chi phí vật liệu có thể cao hơn so với các vật liệu khác, nhưng các lợi ích dài hạn của kết cấu vòm thép thường làm giảm tổng chi phí sở hữu và bảo trì, nhờ tính chất bền vững và ít yêu cầu bảo dưỡng.
Nhược điểm của kết cấu vòm thép
- Có khối lượng nặng và cồng kềnh gây khó khăn trong quá trình chuyên chở, tháo lắp.
- Không gian sử dụng của vòm bị hạn chế khá nhiều.
- Khả năng chịu nhiệt của thép không được cao so với bê tông nên cần phải có các biện pháp chống cháy hiệu quả trước khi thi công.
- Do không gian kín nên bên trong công trình dễ ẩm ướt và ngột ngạt do đó nhà thầu và chủ đầu tư cần phải tìm biện pháp để khắc phục tình trạng này trước khi thiết kế thi công.
- Không gian sử dụng của vòm thép thường hạn chế hơn các loại mái khác. Ngoài ra, so với bê tông thì thép có khả năng chịu nhiệt và chịu cháy không tốt bằng.
Ứng dụng của kết cấu mái vòm thép
Kết cấu vòm thép có nhiều ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng, bao gồm:
1. Công Trình Công Nghiệp
Nhà xưởng, nhà máy sản xuất, nhà ga hàng không và nhà ga đường sắt là những ví dụ phổ biến về ứng dụng của kết cấu vòm thép trong công nghiệp. Cấu trúc vòm thép cung cấp không gian rộng lớn và không cần sự hỗ trợ của cột, tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động sản xuất và lưu trữ.
2. Công Trình Văn Hóa và Giải Trí
Kết cấu vòm thép thường được sử dụng trong các công trình văn hóa và giải trí như nhà hát, nhà thi đấu, trung tâm triển lãm và cả các sân vận động. Các cấu trúc vòm cong mang lại không gian mở rộng, không gian linh hoạt và khả năng tạo ra một trải nghiệm thị giác ấn tượng cho khán giả.
3. Công Trình Dân Dụng
Kết cấu vòm thép cũng được áp dụng trong các công trình dân dụng như các nhà ở, biệt thự và khu phức hợp. Các kiểu dáng và kích thước của kết cấu vòm có thể được tùy chỉnh để phù hợp với mọi nhu cầu thiết kế và môi trường sống của cư dân.
4 Công Trình Giao Thông
Trên cả các cầu cống và các gian hàng dịch vụ, kết cấu vòm thép có thể được sử dụng để tạo ra các không gian mở rộng và không cần sự hỗ trợ của cột, giúp tối ưu hóa không gian và tạo ra sự thoải mái cho người sử dụng.
5. Công Trình Phụ Trợ
Ngoài ra, kết cấu vòm thép còn được sử dụng trong các công trình phụ trợ như nhà kho, nhà chứa hàng và nhà ga tạm. Sự linh hoạt và tính năng không cần sự hỗ trợ của cột giúp tối ưu hóa không gian và tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng và vận hành các công trình này.
Kết cấu vòm thép không chỉ là một giải pháp cấu trúc mạnh mẽ, linh hoạt và tiết kiệm thời gian trong xây dựng mà còn là biểu tượng của sự đa dạng và sáng tạo trong thiết kế kiến trúc. Chọn kết cấu vòm thép không chỉ là một lựa chọn vững chắc mà còn là sự đầu tư vào sự bền vững và sáng tạo trong tương lai của mọi dự án xây dựng.
