Kết cấu giàn không gian: Cấu tạo và tiêu chuẩn thiết kế

Dàn không gian hay giàn không gian là kết cấu được sử dụng nhiều trong việc xây dựng các công trình công cộng trên thế giới và cả ở Việt Nam. Cùng tìm hiểu dàn không gian là gì và có ưu điểm vượt trội như thế nào so với các kết cấu truyền thống khác.

Từ những năm 1950, dàn không gian đã được ứng dụng trong các công trình lớn tại các quốc gia phát triển như Đức, Pháp, Nga, Mỹ… Khoảng chục năm trở lại đây, kết cấu dàn không gian của Việt Nam cũng bắt đầu có những bước tiến vượt bậc. Đặc biệt là vài năm gần đây, dàn không gian đã dần thay thế cho những kết cấu mái thép và bê tông thông thường.

Dàn không gian là gì ?

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

Khái niệm

Các bạn có thể hiểu khái niệm Giàn (dàn) không gian một cách chung và dễ hiểu như sau:

Kết cấu giàn không gian hay kết cấu dàn không gian là một kết cấu chịu lực trong lĩnh vực công trình xây dựng, kết cấu này được tổ hợp bởi các phần tử mang tính kết cấu dạng thanh, thường được làm bằng thép. Kết cấu dàn không gian thường dùng khi người ta muốn tạo nhịp lớn (có thể đến hàng chục mét) cho công trình mà với kết cấu bê tông, gạch đá thì khó làm hoặc làm không hiệu quả. Kết cấu này được thấy nhiều nhất ở phần mái của công trình có không gian lớn (như nhà thi đấu, sân vận động, nhà hát, nhà công nghiệp, giàn khoan trên biển,…). Nhiều hình thức của kết cấu dạng này góp phần làm tăng vẻ đẹp thẩm mỹ cho công trình.

Chi tiết cấu trúc giàn không gian

Các cụ thể cấu trúc dàn không gian gồm có những thanh chịu lực ( nhiều kích cỡ khác nhau ) và những cụ thể nối, tương hỗ .Chú thích

1. Nút cầu
2. Ống lồng
3. Đầu côn
4. Thanh giàn
5. Bu lông

Hiện nay cấu trúc giàn thép không gian này càng được những kiến trúc sư, những nhà đầu tư ưu tiên sử dụng với nhiều ưu điểm và xác lập được những điểm yếu kém của cấu trúc này rồi tìm giải pháp khắc phục .

Đặc điểm của cấu trúc giàn không gian

• Tải trọng của mái được truyền theo hai phương; mọi phân tố dọc, ngang của hệ kết cấu đều tham gia chịu lực.
• Kết cấu không gian nhẹ hơn so với kết cấu phẳng, thông thường có dáng kiến trúc đẹp hơn.
• Tính toán chính xác được kết cấu không gian đòi hỏi người kiến trúc sư nhiều công sức hơn và phải có sự trợ giúp của phần mềm tính toán kết cấu chi tiết.
• Hệ kết cấu thép mái không gian nhịp lớn thường dùng là dạng hệ lưới thanh không gian liên kết. Nhược điểm của kết cấu này là nút liên kết rất phức tạp, việc chế tạo và lắp ráp bắt buộc đòi hỏi độ chính xác cao.
• Kết cấu mái không gian thép chia làm hai loại chính là: hệ kết cấu mái lưới thanh không gian và hệ kết cấu không gian dạng vỏ. 
• Dùng cho các công trình nhịp nhỏ (l < 30 m), nhịp vừa ( l =30- 60m) hoặc nhịp lớn L > 60 m.

Xem chi tiết về kiến thức các loại hệ lưới không gian của kết cấu, các bạn có thể tham khảo trong tài liệu Giáo trình Kết cấu mái không gian nhà nhịp lớn.

Phân loại cấu trúc giàn không gian

Giàn không gian hoàn toàn có thể chia thành 3 loại hệ giàn cơ bản sau :

Hệ giàn phẳng

Hệ giàn phẳng là hệ cấu trúc giàn mà những thành phần cấu trúc của nó chịu lực trong một mặt phẳng thao tác, thường thì hệ giàn phẳng còn được gọi là hệ giàn vì kèo .

Hệ giàn không gian

Hệ giàn không gian là hệ cấu trúc giàn mà những thành phần cấu trúc của nó chịu lực theo nhiều chiều trong không gian. Hệ giàn không gian có ưu điểm tiêu biểu vượt trội và được sử dụng nhiều trong việc thiết kế xây dựng những khu công trình công cộng trên quốc tế do tận dụng tối đa năng lực thao tác của những thành phần thanh ( chịu lực dọc ) dẫn đến tiết kiệm ngân sách và chi phí vật tư và bảo đảm an toàn trong sử dụng. Kết cấu giàn không gian phổ cập là dạng mạng lưới tinh thể, ngoài những còn có một số ít dạng khác như : hệ giàn 2 lớp, hệ vòm cong 1 lớp, vòm đạc, …

Hệ cấu trúc mái lưới thanh không gian

Hệ cấu trúc mái lưới thanh không gian được cấu trúc từ ba lớp lưới thanh gồm : lớp lưới cánh trên theo mặt mái, lớp lưới cánh dưới thường sắp xếp song song với cánh trên và lớp thứ ba là hệ thanh bụng link lưới thanh cánh trên với lưới thanh cánh dưới, để bảo vệ độ cứng thiết yếu cho hệ cấu trúc ;

Tính toán size dàn không gian

Chỉ với cấu trúc đơn thuần như trên, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tạo nên những khu công trình có size lớn nhờ giàn không gian. Vậy cụ thể cách giám sát size mà dàn không gian hoàn toàn có thể đạt được là bao nhiêu, tất cả chúng ta cần nắm được những yếu tố cơ bản sau :

1. Các giả thiết tính toán dàn
2. Tải trọng tác dụng lên dàn
3. Tính toán xà gồ mái
4. Xác định nội lực trong thanh dàn
5. Chiều dài tính toán và độ mảnh giới hạn của thanh dàn.
6. Tiết diện thanh dàn
7. Tiết diện hợp lý của thanh dàn
8. Chọn tiết diện thanh dàn

Để xem chi tiết cách tính toán cho từng yếu tố trên, các bạn tham khảo giáo trình dàn thép không gian.

Ưu điểm và điểm yếu kém

Lý do những nhà cấu trúc lựa chọn dàn không gian thay vì cấu trúc vì kèo thép hoặc bê tông như trước kia là do những ưu điểm tiêu biểu vượt trội riêng có của nó .

Ưu điểm của dàn không gian

Ưu điểm tiêu biểu vượt trội của dàn không gian là có cấu trúc vững chãi, kiến trúc đẹp, độc lạ. Nó có năng lực tận dụng tối đa năng lực thao tác của những thành phần thanh ( chịu lực dọc ) từ đó giúp tiết kiệm chi phí vật tư và bảo đảm an toàn trong sử dụng .

• Có tính thẩm mỹ cao, đáp ứng được các yêu cầu về kiến trúc.
• Công trình có khả năng vượt nhịp lớn.
• Giảm thiểu tối đa trọng lượng cho phần móng cho công trình.
• Kết cấu giàn không gian có độ ổn định, bền vững cao, giúp chống chọi với điều kiện thời tiết khắc nghiệt như gió, mưa, bão…
• Dễ dàng vận chuyển do tính chất tháo lắp và có khối lượng nhẹ hơn so với kết cấu bê tông.
• Dễ dàng sửa chữa, thay thế những bộ phận bị hư hỏng riêng lẻ trong toàn bộ kết cấu

Dàn không gian tương thích với những khu công trình có không gian lớn như nhà hát, trạm thu phí, nhà thi đấu đa năng, nhà xưởng, mái che, … Dàn không gian không những phân phối được những nhu yếu kỹ thuật cao mà còn khẳng định chắc chắn tầm vóc của khu công trình, đem lại vẻ đẹp hoành tráng, độc lạ .

Sự ra đời của kết cấu dàn không gian được coi là một giải pháp tối ưu cho sự dung hoà giữa mỹ thuật và kinh tế, giúp các nhà kết cấu giải quyết được bài toán hóc búa của những công trình lớn.

Nhược điểm của dàn không gian

• Quá trình thi công giàn không gian khá phức tạp, đòi hỏi đội ngũ thực hiện phải có tay nghề cao
• Chỉ phù hợp với các công trình có nhịp lớn để tối ưu chi phí.

Ứng dụng của hệ giàn thép không gian

Kết cấu này cung ứng nhu yếu khu công trình có vượt nhip lớn ( ≥ 40 m ) như nhà thi đấu, nhà xưởng, mái che sự sinh ra của cấu trúc dàn không gian là một giải pháp tối ưu cho sự dung hoà giữa mỹ thuật và kinh tế tài chính .Giàn không gian có ưu điểm tiêu biểu vượt trội về cấu trúc vững chãi, kiến trúc đẹp, phong phú, độc lạ. Kết cấu này đã và đang được sử dụng nhiều trong việc kiến thiết xây dựng những khu công trình công cộng trên quốc tế do tận dụng tối đa năng lực thao tác của những thành phần thanh ( chịu lực dọc ) dẫn đến tiết kiệm chi phí vật tư và bảo đảm an toàn trong sử dụng .

Quy trình kiến thiết cấu trúc giàn không gian

Quy trình thi công kết cấu giàn không gian

Bước 1 : Kế hoạch và công tác làm việc sẵn sàng chuẩn bị tại công trường thi công

• Khảo sát công trường
• Kiểm tra vị trí để tập kết vật tư hàng hóa
• Căn cứ vào điều kiện mặt bằng để lập kế hoạch thi công
• Cần đảm bảo tiến độ cung cấp hàng hóa đồng bộ với các bộ phận khác.
• Tiến hành kiểm tra và khảo sát các vị trí đấu nối sử dụng điện trước khi thi công
• Tổ chức huấn luyện ATLĐ cho công nhân.
• Kiểm tra thiết bị thi công, toàn bộ dụng cụ, thiết bị, và máy móc làm việc bình thường.

Bước 2 : Kiểm tra khảo sát vị trí bulong neo

• Trước khi lắp đặt kết cấu thép, cần tiến hành khảo sát lại vị trí và cao độ bulong neo.
• Các mốc định vị, cao độ phải được dựa theo cao độ thiết kế yêu cầu.
• Mọi thiết bị khảo sát phải được kiểm định chính xác.
• Bulong neo phải được chống dịch chuyển vị trí.

Bước 3 : Giao nhận vật tư tại công trường thi công

• Yêu cầu có phiếu giao hàng và bên tiếp nhận, bên giao vật tư ký xác nhận đầy đủ. Q
• Đảm bảo đầy đủ các vật tư, cấu kiện để đảm bảo quá trình thi công lắp dựng được liên tục.

Bước 4 : Bảo quản vật tư trên công trường thi công

• Chọn 1 khu vực vững chắc, được đầm nén chặt và khô ráo làm kho tạm chứa vật tư phụ.
• Vật tư được xếp chồng tại các vị trí tương ứng sao cho thuận tiện trong phân loại và giao hàng trong suốt quá trình thi công.
• Vật tư phải bảo quản đúng quy định tránh ảnh hưởng tới chất lượng vật tư và công trình.
• Không được đi lại, dẫm đạp lên vật tư, cấu kiện.
• Toàn bộ bulong, đai ốc, ốc vít, bản mã nhỏ và phụ tùng phải được đóng gói và ghi tên thích hợp.

Bước 5 : Lắp dựng tại công trường thi công

• Trình tự/ biện pháp thi công phải được nghiên cứu và lập kế hoạch để có thể tiến hành thi công một cách an toàn, tiết kiệm và hiệu quả.
• Quy trình biện pháp thi công cụ thể cho từng công trình phải được thảo luận trước, thể hiện chi tiết các yêu cầu trước khi triển khai thi công. Tùy từng đặc thù của từng công trình sẽ áp dụng biện pháp thi công khác nhau
• Quy trình lắp dựng kết cấu thép

Bước 6 : Kế hoạch giám sát và Kiểm tra nghiệm thu sát hoạch

a. Kiểm tra nghiệm thu

Quá trình ghiệm thu lắp dựng cấu trúc giàn không gian được thực thi theo những bước :

• Kiểm tra từng hạng mục trước khi chuyển bước (nghiệm thu nội bộ)
• Kiểm tra nghiệm thu hoàn thành hạng mục (đại diện TVGS nghiệm thu)
• Kiểm tra nghiệm thu hoàn thành bàn giao công trình (đầy đủ các bên tham gia)

b. Kế hoạch giám sát và kiểm tra

• Kiểm tra gian khóa
• Kiểm tra lực siết bulong
• Kiểm Tra Phương vị

c. Nghiệm thu

• Việc nghiệm thu nội bộ phải thực hiện trước. Việc nghiệm thu này nhằm đảm bảo các yêu cầu chất lượng, cũng như để có kế hoạch căn chỉnh, lau chùi và sơn dặm.

Các khu công trình nổi tiếng

Công trình dàn thép không gian lúc bấy giờ thường dễ gặp ở khắp mọi nơi. Khi bạn chuyển dời tới những khu vực, địa phương khác nhau sẽ thấy được những cấu trúc có quy mô, size từ nhỏ tới lớn, từ hình dáng cơ bản cho tới những cấu trúc phức tạp .Dưới đây chúng tôi xin san sẻ 1 số ít hình ảnh về khu công trình giàn không gian đẹp và tiêu biểu vượt trội cho những bạn chiêm ngưỡng và thưởng thức .

Công trình dàn thép của chúng tôi

Các khu công trình cấu trúc giàn không gian thép đã được Công trình thép Việt xây đắp và chuyển giao :

Các khu công trình dự án Bất Động Sản cấu trúc giàn không gian mới nhất

Các khu công trình dự án Bất Động Sản cấu trúc giàn không gian cũ hơn

Hình ảnh thi công mái cho nhà đa năng Trường đại học Phenika năm 2020 của Công trình thépCông trình mái không gian chi nhánh Vietcombank tại Hưng Yên – thi công năm 2019 của Công trình thép

Công trình không gian nổi tiếng quốc tế

Kết cấu không gian Nhà hát Ópera de Arame – công trình thép hoành tráng nổi tiếng thế giớiDàn không gian sân vận động Emirates của CLB bóng đá ArsenalDàn không gian tạo phần giàn mái ấn tượng cho Đập sông Thames

Báo giá phong cách thiết kế thiết kế lắp ráp giàn không gian với Công trình thép

Báo giá thiết kế thi công lắp đặt kết cấu không gian phụ thuộc vào nhiều yếu tố và chúng tôi không thể cho bạn báo giá cố định. Tuy nhiên một điều may mắn là các bạn hoàn toàn có thể yêu cầu các kỹ sư của chúng tôi cung cấp cho bạn báo giá kết cấu mái nhanh và chính xác nhất nếu bạn đã bản vẽ thiết kế. Trong trường hợp bạn chưa có chúng, Công trình thép sẽ làm việc chi tiết với bạn về bản vẽ thiết kế MIỄN PHÍ. Sau đó bạn sẽ làm việc các bước tiếp theo với chúng tôi,

Công trình thép công ty chuyên xây đắp những dàn không gian với gần 10 năm kinh nghiệm tay nghề trong nghành tư vấn phong cách thiết kế thiết kế khu công trình thiết kế xây dựng mái. Với đội ngũ kiễn trúc sư ; kỹ sư giàu kinh nghiệm tay nghề. Chúng tôi tự tin mang đến cho quý khách những khu công trình mang tính thời đại, vũng chắc cùng hiệu suất cao kinh tế tài chính tốt nhất .Trên đây là những thông tin mà chúng tôi ra mắt chung tới cho những bạn về khái niệm, chi tiết cụ thể cấu trúc, giám sát cùng những ưu điểm yếu kém trong thực tiễn của giàn không gian trong đời sống lúc bấy giờ .

Các bạn cần thêm thông tin gì về loại cấu trúc văn minh này, hãy liên hệ với chúng tôi qua email : [email protected] hoặc số điện thoại thông minh : 0966357123 để được trao đổi, tư vấn không tính tiền mọi yếu tố tương quan .

Source: https://vh2.com.vn
Category : Trái Đất