KẾT CẤU MÁI KHÔNG GIAN NHÀ NHỊP LỚN - GIÀN KHÔNG GIAN

Giàn không gian(Space Frame Structure) là hệ kết cấu giàn mà các phần tử kết cấu của nó chịu lực theo nhiều chiều trong không gian. Giàn không gian được thiết kế mô phỏng theo mô hình kết cấu phân tử hóa học của Natri, Cacbon , kim cương…

Giàn không gian có ưu điểm vượt trội là có kết cấu vững chắc, kiến trúc đẹp, độc đáo. Kết cấu giàn không gian được sử dụng nhiều trong việc xây dựng các công trình công cộng trên thế giới do tận dụng tối đa khả năng làm việc của các phần tử thanh (chịu lực dọc) dẫn đến tiết kiệm vật liệu và an toàn trong sử dụng

Lịch sử giàn không gian:

Kỹ thuật về giàn không gian đã được ứng dụng rộng rãi tại các quốc gia phát triển như Đức, Pháp, Nga, Mỹ… từ những năm 1950. Ngành xây dựng nói chung và kết cấu giàn không gian nói riêng của Việt Nam cũng bắt đầu có những bước tiến vượt bậc chục năm trở lại đây. Một vài năm gần đây, kết cấu giàn không gian đã dần thay thế những kết cấu mái thép và bê tông thông thường. Chính những ưu điểm vượt trội của nó đã giúp cho các nhà kết cấu lựa chọn phương án giàn không gian thay vì kết cấu vì kèo thép hoặc bê tông như trước kia.

Đặc điểm kết cấu mái không gian :

• Tải trọng được truyền theo hai phương; mọi phân tố dọc, ngang của hệ đều tham gia chịu lực. Kết cấu không gian nhẹ hơn kết cấu phẳng, thông thường có dáng kiến trúc đẹp hơn. • Tính toán chính xác kết cấu không gian đòi hỏi nhiều công sức hơn và phải có sự trợ giúp của phần mềm tính toán kết cấu. • Hệ kết cấu thép mái không gian nhịp lớn thường dùng là dạng hệ lưới thanh không gian liên kết. • Nhược điểm là nút liên kết rất phức tạp, việc chế tạo và lắp ráp đòi hỏi độ chính xác cao.

Phân loại: Chia làm 2 loại chính là:

1. Hệ kết cấu mái lưới thanh không gian:

Dùng cho các công trình nhịp lớn L 50~60 m, được cấu tạo từ ba lớp lưới thanh gồm: lớp lưới cánh trên theo mặt mái, lớp lưới cánh dưới thường bố trí song song với cánh trên và lớp thứ ba là hệ thanh bụng liên kết lưới thanh cánh trên với lưới thanh cánh dưới, để bảo đảm độ cứng cần thiết cho hệ kết cấu. Mặt bằng bố trí 2 phương hoặc 3 phương, dạng chữ nhật, tam giác, đa giác , bất kỳ… Cột bố trí dạng 2 hàng biên, cột bố trí theo chu vi, cột bố trí lui vào trong. Các dạng sơ đồ bố trí hệ thanh: Hệ mái ghép bới các đơn nguyên hình tháp 4 mặt, 5 mặt hoặc 7 mặt. Các cách ghép này tạo nên các giàn chéo trong mái. Về phương diện cấu tạo, hệ kết cấu lưới thanh là hệ bao gồm nhiều cấu trúc giống nhau ghép lại, gọi là hệ cấu trúc tinh thể. Hình lập phương, hình chop tứ giác, hình chóp tứ diện, hình lăng trụ tam giác.

2. Hệ kết cấu không gian dạng vỏ: Dùng cho mặt bằng công trình hình chữ nhật với dạng 1 lớp hình trụ. Giải pháp kết cấu của hệ thanh không gian dạng vỏ có thể thiết kế 1 lớp hoặc 2 lớp phụ thuộc vào diện tích công trình. Hệ thanh không gian dạng vỏ 1 lớp có ô lưới dạng hình thoi, có thể thiết kế có hoặc không có thanh dọc nhà hoặc thanh ngang nhà. Góc nghiêng thanh với phương dọc từ 45˚~60˚ Hệ khung cỏ có thể sử dụng thép hình, thép ống, thép dập hoặc dàn nhẹ, tiết diện tỉ lệ 1/80~1/120 với chiều cao nhịp vỏ. Phải tính toán đến tính ổn định của vỏ 1 lớp, cấu tạo biên của vỏ phải chịu được lực xô ngang và hai đầu hồi nhà phải đặt vách cứng.