Kết cấu phẳng dạng vòm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY BÀI THU HOẠCH CUỐI KÌ HỌC PHẦN: CẤU TẠO KIẾN TRÚC 2 ĐỀ TÀI: NHÀ NHỊP LỚN KẾT CẤU PHẲNG DẠNG VÒM

SVTH: LÊ THANH TÚ

1. Đặt vấn đề Kết cấu phẳng kiểu vòm là dạng kết cấu đã có từ lâu đời và đã phát triển thành các dạng kết cấu vòm thời hiện đại. Mặc dù trải qua bề dày lịch sử thế giới nhưng kết cấu vòm chưa bao giờ lỗi thời mà ngày càng phát triển thêm nhiều hình thức đa dạng và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều công việc khác nhau. Tương tự như là thiết kế mặt bằng hay hình khối kiến trúc bên ngoài của một công trình thì các giải pháp thiết kế kết cấu, cấu tạo nên công trình kiến trúc cũng không kém phần quan trọng. Một trong những kết cấu được sử dụng rộng rãi trong những thập niên gần đây thì kết cấu không gian phẳng dạng vòm là dạng kết cấu được ưu tiên sử dụng nhiều trong các công trình vượt khẩu độ lớn như: nhà thi đấu, sân vận động, nhà hát,…Bài thu hoạch sẽ trình bày đặc điểm cấu tạo và nêu ra những tính ứng dụng của nó trong thực tiễn để góp phần nhấn mạnh điểm khác biệt so với các hệ kết cấu thông thường.

2. Nhà nhịp lớn kết cấu phẳng dạng vòm

2.1. Khái niệm chung

Kết cấu phẳng kiểu vòm là kết cấu phẳng có thanh dầm được uốn cong và thường được dùng cho các công trình có mặt bằng hình chữ nhật Vật liệu được sử dụng để cấu tạo nên hệ kết cấu thường là BTCT hoặc là thép, gỗ. Hệ kết cấu này đã được sử dụng chủ yếu trên các nhịp rất dài trong các công trình như: nhà triển làm, cung văn hóa, chợ, bể bơi, nhà thi đấu thể dục thể thao, nhà ga,… So với kết cấu dầm, khung, kết cấu dạng vòm nhẹ hơn và tiết kiệm vật liệu hơn Phân loại kết cấu phẳng kiểu vòm ta chia thành hai loại là theo cấu tạo và theo sơ đồ kết cấu.

2.2. Ưu nhược điểm của kết cấu phẳng kiểu vòm

2.2.1. Ưu điểm

Ưu điểm của kết cấu phẳng kiểu vòm nằm ở khả năng vượt nhịp lớn so với một số loại kết cấu khác, phổ biến với L >=80m [1] Kết cấu phẳng dạng vòm có chức năng chính là cách nhiệt, cách âm và lấy sáng tự nhiên nên giúp người sử dụng tiết kiệm tối điện năng lượng tiêu thụ So với kết cấu phẳng kiểu dầm dàn và kiểu khung, kết cấu phẳng kiểu vòm có ưu điểm là tiết kiệm vật liệu hơn và tạo hình kiến trúc tốt hơn.

2.2.2. Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm mà kết cấu phẳng dạng vòm mang lại thì nó cũng có những nhược điểm không thể tránh khỏi. Đầu tiên, ta có thể nhận thấy là các dạng mái vòm khá cồng kềnh và nặng, vận chuyển và tháo lắp khó khăn Thứ hai là kết cấu khung vòm dễ biến dạng, tấm mái lắp đặt mỏng dễ bị vỡ, có những vùng khó sử dụng, đặc biệt là những vùng chân vòm và đỉnh vòm.

3. Đặc điểm của các loại kết cấu phẳng dạng vòm

2.3.1 Đặc điểm của loại kết cấu phẳng dạng vòm theo cấu tạo Theo cấu tạo được chia thành dạng vòm đặc và dạng vòm rỗng. Vòm đặc thường có tiết diện hình chữ I, thường là dạng vòm có cánh song song, ghép bởi 2 thanh thép chữ C, nối với nhau bằng bảng mã, chiều cao tiết diện thường bằng 1/50- 1/80 (L) [1]. Vòm rỗng thường sử dụng các loại dàn có cánh song song vì phù hợp với sơ đồ chịu lực, có khả năng tạo hình cho công trình kiến trúc.

1 NHÀ NHỊP LỚN KẾT CẤU PHẲNG DẠNG VÒM

a) Vòm đặc; b) Vòm rỗng; Hình 1: Các dạng cấu tạo của mái vòm [1]

2.3.2 Đặc điểm của loại kết cấu phẳng dạng vòm theo sơ đồ kết cấu

Theo sơ đồ kết cấu được chia thành vòm 0 khớp, vòm 2 khớp, vòm 3 khớp. Vòm 0 khớp tiết kiệm vật liệu làm vòm nên nhẹ hơn so với các loại vòm khác tuy nhiên yêu cầu móng lớn hơn. Vòm 2 khớp có khả năng chịu lực tốt, 2 khớp ở chân dễ thi công, là vòm sử dụng thuận tiện và phổ biến. Vòm 3 khớp có khả năng chịu lực kém hơn hai loại trên, thi công khớp đỉnh phức tạp, nhịp tương đối nhỏ

a) Vòm không khớp; b) Vòm 2 khớp; c) Vòm 3 khớp Hình 2: Các dạng sơ đồ kết cấu của vòm [2]

3. Công trình tiêu biểu

3.1. Công trình nhà thi đấu TDTT Phú Thọ

3.1.1. Giới thiệu chung

Nhà thi đấu Phú Thọ được khởi công xây dựng tại TP.HCM năm 2000, hoàn thành năm 2003 và được thiết kế bởi 2 kiến trúc sư Thái Ngọc Hương và Võ Quốc Khánh. Công trình nằm ở phường 15, quận 11, TP.HCM [3].

2

Hình 3: Nhà thi đấu Phú Thọ [3]

3.1.2 Đặc điểm cấu tạo Công trình Nhà Thi đấu Phú Thọ có kết cấu hệ khung phẳng kiểu vòm với hệ khung có khẩu độ và cao độ lớn nhất tại Việt Nam với khẩu độ 103m, cao độ 31m Hệ thống khung dàn thép đỡ mái của nó có nhịp dàn dài 100m với các thanh thép tròn chịu lực chính ở phía trên và được nối bởi các thanh thép nhỏ. Phần mái ngang được đỡ bằng hệ thống các cột bê tông cốt thép cao 15m đường kính 2m.

Hình 4: Cấu tạo mái nhà thi đấu Phú Thọ [3]

Hình 5: Hệ thống cột BTCT đỡ mái [3]

Hình 6: Mặt đứng nhà thi đấu Phú Thọ [3]

3

Bên ngoài là loại tường đầu hồi bằng bê tông. Riêng phần mái nghiêng được đỡ bởi hệ khớp nối với đất. Những cột trụ khác nhau tương ứng với kết cấu mái khác nhau để đảm bảo được khả năng chịu lực cho công trình.

Hình 7: Chi tiết chân vòm và cột BTCT [3]

3.2. Công trình nhà ga quốc tế nhà ga quốc tế St Pancras

3.2.1. Giới thiệu chung

Nhà ga quốc tế St Pancras nằm ở phía Bắc Luân Đôn nước Anh. Công trình được xây dựng lại vào năm 2001 và hoàn thành vào 2007 bởi 2 kiến trúc sư George Gilbert Scott và Henry Barlow.

Hình 8: Bên trong nhà ga St Pancras [4]

3.2.2. Đặc điểm công trình

Nhà ga là một trong những công trình có kết cấu mái khung thép dạng vòm lớn nhất thế giới, với nhịp lớn có khẩu độ lên đến 74,83m. Khối nhà ga được xây dựng bằng thép trong thời gian diễn ra cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất với mái vòm 5 khung dàn có trọng lượng đến 55 tấn, cao 30,48m (tính từ đường ray) Sau khi được xây dựng lại thì nơi đây là tổ hợp giữa nhà ga chính gồm 15 đường ray và khu khách sạn. Khu này cao khoảng 82m, là chiều cao được khống chế để không vượt quá chiều cao của mái vòm nhà ga

4

Hình 9: Mặt cắt ngang 15 tuyến đường sắt [5]

Hình 10: Mặt cắt ngang qua nhà ga và khu khách sạn mới [5]

4. Kết luận

Qua những phân tích chi tiết ở trên thì ta có thể biết được kết cấu phẳng dạng vòm mang đặc điểm cấu tạo là hệ khung phẳng vượt nhịp lớn, giải phóng hệ cột giúp tối ưu hoá không gian sử dụng bên dưới mái vòm. Ngoài ra, nó còn có nhiều tính ứng dụng thực tế vào các công trình nhà nhịp lớp như công trình công cộng hay là nhà công nghiệp. Sau cùng, kết cấu phẳng kiểu vòm đã củng cố thêm những kiến thức cơ bản và giúp ta hiểu hơn những xu hướng hiện đại từ việc thiết kế mái vòm từ thép hoặc gỗ để góp phần làm giảm sự bê tông hoá cho công trình cũng như những ứng dụng từ vật liệu đó để tạo nên nét thẫm mĩ riêng cho công trình. Đây cũng là những ví dụ và kinh nghiệm thực tế để sắp tới có thể áp dụng vào đồ án công trình công cộng và nhà công nghiệp liên quan đến kết cấu này.

5

.

Tài liệu tham khảo

[1] Cao Sơn Phạm, “ Kết cấu mới: Mái vòm”, 15/12/2018 [Trực tuyến]. Địa chỉ: https://issuu.com/caosonpham/docs/new_structure [Truy cập ngày 14/12/2022].

[2] Đại học Kiến trúc TP.HCM, “Bài giảng cấu tạo kiến trúc 3”, TP.HCM.

[3]NhậtQuang, “NHÀ THI ĐẤU PHÚ THỌ - Chuyên đề không gian nhịp lớn”, 24/7/2019.[Trựctuyến].

Địa chỉ: https://issuu.com/nhatquang21/docs/khong_gian_nhip_lon_20.05 [Truy cập ngày 14/12/2022]

[4] Wolfgang Schueller, “ Buiding Support Structures – Example model files”, phần Arch Structures, tái bản lần thứ 2. Nơi xuất bản: CSI Đức, 2015.

[5] Lê Hữu Thịnh, “ Dự án tái phát triển Nhà ga quốc tế St Pancras, London, Anh” , 11/10/2016. [Trực tuyến]. Địa chỉ: http://bmktcn.com/index.php?option=com_content&task=view&id=8214&Itemid=184 [Truy cập ngày 17/12/2022]

Vĩnh Long, ngày 23 tháng 12 năm 2022

Sinh viên thực hiện

LÊ THANH TÚ

6

Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook