Tìm Hiểu Về Kết Cấu Vòm Thép - Vietmysteel

Chuyển đến nội dung

Trang chủ » Gia công kết cấu thép » Tìm hiểu về kết cấu vòm thép | Cấu tạo và Ưu nhược điểm

Tìm hiểu về kết cấu vòm thép | Cấu tạo và Ưu nhược điểm

1. Kết cấu vòm thép là gì?
2. Nguyên lý chịu lực của kết cấu thép vòm
3. Cấu tạo cơ bản của kết cấu thép vòm
4. ❖ Ưu điểm của kết cấu vòm là gì
5. ❖ Nhược điểm của kết cấu vòm.
6. Ứng dựng của kết cấu vòm thép.
7. Mốt số công trình sử dựng kết cấu vòm thép phổ biến.

Những ngôi nhà bằng kết cấu thép cho phép bạn có thể thiết kế và thi công dưới bất kỳ hình dạng và kích thước nào, kể cả dạng kết cấu vòm thép. Có rất nhiều lợi ích mà bạn có thể có được khi sử dụng kết cấu vòm thép cho công trình của mình. Vậy bạn đã biết kết cấu vòm thép là gì chưa? Cùng theo dõi bài viết sau để có được câu trả lời.

Kết cấu vòm thép là gì?

Kết cấu vòm thép tiền chế thực chất là kết cấu thép được biến tấu dưới dạng hình vòm. Ưu điểm mà kết cấu vòm mang lại là tạo thiện cảm với người sử dụng bằng việc thân thiện với môi trường, đặc biệt là tính thẩm mỹ nghệ thuật cao.

Kết cấu thép là cấu trúc được hình thành từ việc kết hợp có tổ chức cấu kiện thép được thiết kế riêng biệt, đáp ứng theo những yêu cầu về mặt kỹ thuật và kiến trúc của người sử dụng. Kết cấu thép ngày nay đã được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các công trình xây dựng quy mô vừa và nhỏ, tính linh hoạt của nó cho phép các kiến trúc sư có thể linh hoạt biến tấu hình dáng kết cấu thép thành nhiều dạng, kể cả kiểu vòm.

• Những kết cấu kiểu này mang đến cho người sử dụng sự thân thiện với môi trường, hiệu quả năng lượng cũng như tính thẩm mỹ và độ bền vững cao. Chúng không chỉ giúp công trình của bạn tiết kiệm năng lượng mà nó còn góp phần làm tăng tính thẩm mỹ cho thiết kế.
• Tương tự như những kiểu nhà bằng kết cấu thép khác, loại kết cấu này khi được đưa vào sử dụng cũng mang đến cho người sử dụng nhiều ưu và nhược điểm khác nhau.

Xem thêm: Sản xuất gia công kết cấu thép và giải pháp thiết kế kết cấu miễn phí chỉ có tại VMSTEEL

Nguyên lý chịu lực của kết cấu thép vòm

Kết cấu thép vòm được thiết kế dựa trên nguyên lý chuyển hóa tải trọng thẳng đứng thành lực nén dọc theo chiều cong của vòm. Khác với kết cấu dầm phẳng chủ yếu chịu uốn, vòm chủ yếu làm việc theo cơ chế nén. Điều này giúp kết cấu thép vòm đạt khả năng vượt nhịp lớn mà vẫn đảm bảo ổn định và giảm khối lượng kết cấu.

Cụ thể:

• Tải trọng thẳng đứng (như trọng lượng mái, tuyết, gió…) được truyền xuống hệ khung vòm.

• Hình dạng cong của vòm dẫn đến phần lớn tải trọng được phân bổ thành lực nén dọc theo thân vòm.

• Phản lực ngang tại chân vòm sinh ra do tải trọng nén sẽ được triệt tiêu hoặc giảm thiểu nhờ hệ giằng, thanh neo hoặc tường/kết cấu móng vững chắc.

• Để tăng độ ổn định, kết cấu thép vòm thường được bổ sung hệ giằng ngang, xà gồ, thanh chống gió… nhằm chống biến dạng ngang và dao động.

Nhờ nguyên lý này, kết cấu thép vòm có thể vượt nhịp lớn (thậm chí trên 100m) mà không cần nhiều cột giữa, tạo không gian thông thoáng – điều đặc biệt quan trọng cho các công trình như sân vận động, nhà thi đấu, kho bãi lớn.

Cấu tạo cơ bản của kết cấu thép vòm

Cấu tạo của kết cấu thép vòm thường bao gồm những bộ phận chính sau, mỗi bộ phận đảm nhiệm một vai trò quan trọng:

1. Thân vòm (Arc Members)

• Là bộ phận chịu lực chính, tạo nên hình dạng cong đặc trưng.

• Có thể làm từ thép hình (H, I, ống tròn, hộp chữ nhật) hoặc kết cấu hàn tổ hợp.

• Có thể thiết kế dạng vòm 1 lớp, vòm 2 lớp hoặc vòm không gian (space frame) tùy theo quy mô và công năng.

2. Xà gồ mái (Purlins)

• Liên kết ngang giữa các khung vòm, đỡ tấm lợp mái.

• Phân bổ tải trọng mái về các thân vòm.

• Thường sử dụng thép hình C, Z, hoặc hộp vuông.

3. Hệ giằng và thanh chống gió (Bracing Systems)

• Bao gồm giằng mái, giằng cột, thanh chống gió… giúp tăng độ cứng tổng thể.

• Ngăn biến dạng ngang, hạn chế rung lắc do gió hoặc động đất.

4. Liên kết (Connections)

• Bao gồm mối hàn, bu lông hoặc liên kết tổ hợp.

• Phải tính toán kỹ để chịu được lực nén, lực kéo, mô men uốn và lực cắt tại các điểm giao nhau.

5. Chân vòm và móng

• Bộ phận truyền toàn bộ tải trọng xuống nền đất.

• Phải được tính toán đủ khả năng chịu phản lực ngang lớn sinh ra do lực nén của vòm.

6. Phụ kiện và kết cấu phụ trợ

• Bao gồm tấm lợp mái, hệ thống thoát nước, chiếu sáng, cửa mái…

• Được bố trí phù hợp để đảm bảo công năng, thẩm mỹ và độ bền.

Cấu tạo kết cấu thép vòm dựa trên sự phối hợp chặt chẽ giữa thân vòm chịu nén, hệ xà gồ phân bổ tải trọng, hệ giằng tăng cứng và móng chịu phản lực ngang. Tất cả tạo thành một hệ thống chịu lực tổng thể, bền vững và linh hoạt, phù hợp cho công trình vượt nhịp lớn và yêu cầu thẩm mỹ cao.

❖ Ưu điểm của kết cấu vòm là gì

• Có tính bền vững cao, nó mang đến sự chắc chắn và bền vững cho công trình, mọi thiết kế vòm thép đều được tính toán cẩn thận, đảm bảo tính đồng bộ trong lắp đặt.
• Vòm thép phù hợp với nhiều loại hình trang trí khác nhau, kết cấu vòm thép được ứng dụng nhiếu cho những công trình dân dụng, thương mại và thể thao. Từ những công trình nhỏ như nhà ở, nhà để xe cho đến những công trình yêu cầu tính thẩm mỹ cao khách sạn, nhà hàn, nhà thi đấu…
• So với những kết cấu khác, kết cấu vòm thép mang đến hiệu quả năng lượng bền vững. Nhiệt được hấp thụ và thoát ra thông qua phần mặt tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài.
• Mái vòm chính là một lớp cách nhiệt lý tưởng cho những công trình có không gian lớn, cần độ thoáng khí và thoát nhiệt tốt. Do diện tích bề mặt nhỏ nên năng lượng nhiệt cũng được chuyển giao tốt hơn, giúp công trình sau khi xây dựng không bị hầm bí.
• Khi đưa vào sử dụng loại cấu trúc này tỏ ra rất thân thiện với môi trường. Kết cấu vòm sử dụng các tấm lợp có chức năng chính là cách nhiệt, cách âm và lấy sáng, vì vậy nó giúp người sử dụng tiết kiệm tối đa điện năng tiêu tiêu thụ. Kết cấu vòm thép cũng dễ dàng tái chế lại, vì vậy nó góp phần không nhỏ trong việc bảo vệ môi trường.
• Một ngôi nhà mái vòm cũng chỉ sử dụng khoảng 50-75% nguyên liệu so với những công trình xây dựng thông thường khác. Điều này giúp chủ đầu tư tiết kiệm được nhiều khoảng phí khác nhau như phí lắp đặt, phí thuê nhân công, phí bảo trì…

❖ Nhược điểm của kết cấu vòm.

Bất kỳ một kết cấu nào khi đưa vào sử dụng cũng tồn tại những nhược điểm nhất định, kết cấu vòm thép cũng không ngoại lệ.

• Nhược điểm đầu tiên mà người sử dụng có thể thấy ở những căn nhà mái vòm đó là chúng khá cồng kềnh và nặng nề, vì vậy việc vận chuyển trở nên khó khăn hơn, quá trình tháo lắp cũng không hề đơn giản. Ngược lại, nếu sử dụng loại mái vòm không có khả năng cách âm thì rất dễ khiến môi trường bên trong công trình bị nhiễu tiếng ồn.
• Kết cấu vòm khiến không gian sử dụng bị hạn chế khá nhiều, đây có lẽ là một trong những bất tiện lớn nhất mà những ngôi nhà mái vòm sở hữu.
• Khi thi công, chủ đầu tư cũng cần trao đổi cụ thể với nhà thầu về các biện pháp chống cháy hữu hiệu vì khả năng chịu nhiệt của thép không được cao so với vật liệu bằng bệ tông.
• Do tính kín của mái vòm nên không gian bên trong công trình cũng khá ẩm ướt và ngột ngạt, điều này khiến nhà thầu phải đau đầu suy nghĩ nhiều giải phát để khác phục tình trạng này.
• Vòm thép khi được ứng dụng cho những công trình quy mô cỡ lớn như nhà thi đấu olympic sẽ đòi hỏi kết cấu phức tạp hơn so với những công trình nhà tiền chế thông thường, điều này đòi hỏi mức chi phí cao hơn cho việc đầu tư.

Dù còn nhiều hạn chế nhưng với những ưu điểm cũng như tính ứng dụng của kết cấu vòm thép trong xây dựng, đây vẫn được xem là một trong những lựa chọn ưu tiên hàng đầu dành cho những công trình đòi hỏi sự độc đáo trong kiến trúc và thân thiện với môi trường.

Ứng dựng của kết cấu vòm thép.

• Kết cấu mái vòm thép đã được sử dụng chủ yếu trên các nhịp rất dài trong đó trọng lượng chết của cấu trúc chiếm một phần đáng kể tải trọng được hỗ trợ. Xu hướng ngày nay trong kiến ​​trúc hướng tới một tự do hơn về hình thức đã làm tăng sự phổ biến của vòm cho các nhịp ngắn hơn nhiều. Khoảng cách có hiệu quả có thể được kéo dài·bằng thép dầm và kèo trong uốn cong đơn giản, hoặc bằng khung cứng không xác định, thường sử dụng hình thức vòm để đạt được một hiệu ứng thẩm mỹ.
• Kết cấu mái vòm thép có hiệu quả tương đương trong việc chống lại ứng suất nén vì nó chịu được độ bền kéo và ứng suất uốn, nó là một vật liệu lý tưởng cho xây dựng vòm. Trọng lượng tối thiểu của vật liệu luôn luôn nhận ra và đơn giản, chi tiết cấu trúc sạch sẽ có thể dễ dàng đạt được.Ổn định tổng thể của vòm theo phương ngoài mặt phẳng uốn được đảm bảo bằng các hệ giằng ngang, các thanh chống dọc và hệ xà gồ. Khoảng cách giữa các điểm cố kết không bố trí vượt quá từ 16-20 lần chiều rộng cánh vòm.

Mốt số công trình sử dựng kết cấu vòm thép phổ biến.

Dạng mái vòm cho hội trường, nhà thi đấu, siêu thị…

• Mái vòm cho các công trình như hội trường, nhà thi đấu hay nhà xưởng đòi hỏi nhịp của kèo xa hơn so với mái hiên hay mái vòm cổng chào. Do đó vật liệu thép sử dụng cũng lớn hơn, đa phần làm thép ống sơn phủ hoặc thép mạ kẽm nhúng nóng
• Về kết cấu mái vòm dạng này cũng tương tự như các dạng mái cổng chào hay mái hiên, gồm ba thanh chính và liên kết zichzac. Vật liệu khung thép bao gồm: Thép ống mạ kẽm nhúng nóng, xà gồ mạ kẽm
• Nếu như trong kiến trúc của mái vòm cổng chào hay mái vòm dành cho mái hiên tấm lợp làm từ vật liệu lấy sáng là chủ đạo thì trong kết cấu mái vòm của các công trình hội trường, nhà máy sử dụng tấm lợp tôn là sự lựa chọn hàng đầu.
• Trên là dạng mái vòm không gian, thép sử dụng là thép ống tròn mạ kẽm nhúng nóng. Khung thép liên kết bằng các ổng nhỏ hơn theo hình dạng Zichzac, kết cấu có màu sắc sáng đẹp không cần sơn phủ, kết hợp với thép mạ nhôm liên kết vít, hạn chế các mối hàn khi tham gia thi công và lắp đặt.
• Mái vòm là dạng kiến trúc trang trí mặt tiền, ngoài việc che mưa mái còn có công năng lấy sáng, do đó việc lợp tấm lấy sáng là sự kết hợp hoàn hảo cho mái vòm ứng dụng cho các công trình như: Mái vòm cổng, mái vòm trước nhà. Trên là dạng mái lấy sáng Poly đặc ruộc, tấm lấy sáng uốn cong theo bán kính dễ dàng, màu sắc có nhiều sự lựa chọn

Dạng mái vòm cho mái hiên, canobi.

• Giống như kết cấu mái vòm cổng chào, khung thép mái vòm cho mái hiên cũng làm dạng tương tự, tuy nhiên khoảng vượt nhịp mái hiên tương đối nhỏ và gần với sàn, do đó yếu tố thẩm mỹ cũng đòi hỏi cao hơn
• Vật liệu cho mái vòm che hiên nhà thông thường ta sử dụng là thép Inox, màu sắc thép sáng đẹp, kết hợp với tấm lấy sáng vừa tạo cho công trình sang trọng mà còn giúp cho việc che mưa lấy sáng thuận tiện cho sinh hoạt.
•  Vật liệu mái vòm: Thép Inox, thép mạ nhôm kẽm cường độ cao, tấm lấy sáng xanh
• Vật liệu mái vòm: Thép Inox, thép mạ nhôm kẽm cường độ cao, tấm lấy sáng trắng đục
• Tấm lợp chính của mái vòm mái hiên là tấm lấy sáng, màu sắc tấm lấy sáng cũng rất đa dạng: Màu trắng, màu xanh, màu xám đục…tùy vào mức độ lấy sáng ta chọn vật liệu thích hợp

Dạng mái vòm cho cổng chào thép tiền chế

• Mái vòm là dạng kết cấu khá phổ biến cho các công trình hiện nay, đặc điểm của mái vòm là khung thép hay làm dạng kèo không gian, thép được uốn cong theo bán kính vòng cung, tạo không gian sang trọng và thoáng mát. Vật liệu sử dụng cho mái vòm thông thường hay làm bằng thép ống mạ kẽm hay dạng thép Inox.
• Dưới đây là dạng mái cổng chào tại khu công nghiệp Tân Bình. Vật liệu chính: Thép ống mạ kẽm nhúng nóng kết hợp với thanh thép mạ nhôm kẽm cường độ cao, tấm poly đặc ruộc.

Công ty Vietmysteel với 10 năm kinh nghiệm về sản xuất gia công và thi công lắp dựng kết cấu thép, Xây dựng nhà xưởng tiền chế. Đội ngũ kỹ sư hùng hậu và nhiệt huyết cùng đội thợ thi công tay nghề cao. Chúng tôi có 3 nhà máy chuyên sản xuất gia công các loại kết cấu thép tại TP.HCM; Bình Dương và Long An. Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn về thiết kế thi công kết cấu vòm thép; kết cấu giàn không gian thép vui lòng liên hệ ngay cho đội ngũ kỹ sư của chúng tôi để được hỗ trợ tư vấn và báo giá chính xác cho công trình của bạn.

Tên Diện thoại Yêu cầu Gửi TỔNG HỢP BÀI VIẾT LIÊN QUAN Tìm hiểu về kết cấu vòm thép | Cấu tạo và Ưu nhược điểm

Tìm hiểu tổng quan về kết cấu vòm thép, ưu điểm nhược điểm và ứng ựng trong xây dựng công nghiệp. VMSTEEL thiết kế gia 10 loại công trình phổ biến cần gia công kết cấu thép tại Việt Nam

Tìm hiểu các loại công trình phổ biến tại Việt Nam cần gia công kết cấu thép: nhà xưởng, nhà cao tầng, cầu thép, giàn Ứng dụng của kết cấu thép trong xây dựng hiện đại | VMSTEEL

Ứng dụng của kết cấu thép trong xây dựng hiện đại. Tổng hợp những công trình được xây dựng bằng kết cấu thép lớn trên Báo giá sơn chống cháy kết cấu thép |Thi công sơn chống cháy

Báo giá sơn chống cháy kết cấu thép, đặc điểm tính chất của 5 loại sơn chống cháy tốt nhất hiện nay. Giá thi công Sơn kết cấu thép | Quy trình sơn kết cấu thép đúng chuẩn kỹ thuật

Sơn kết cấu thép. Quy trình sơn kết cấu thép Epoxy chống gỉ tốt nhất bảo vệ công trình kết cấu thép của bạn bền Bồn chứa công nghiệp – Báo giá thi công bồn chứa công nghiệp

Thiết kế – thi công bồn chứa công nghiệp. Đặc điểm cấu tạo, quy trình thi công và báo giá thi công bồn chứa công Thép tổ hợp là gì? Quy trình gia công thép tổ hợp | VMSTEEL

Thép tổ hợp là gì?. Quy trình sản xuất khung, kèo, dầm thép chữ i tổ hợp. Báo giá gia công thép hình tổ hợp Professional Customized Steel Structure Warehouse Export to Africa

Professional Customized Steel Structure Warehouse Export to Africa. If you want to import structural steel products from Vietnam | VMSTEEL

Xem thêm