Kết cấu thép là các công trình được xây dựng với khung bằng thép nhằm tạo nên sức chống chịu cho tòa nhà. Ngày nay, nhờ có nhiều ưu điểm (sức mạnh, độ bền, tính linh hoạt,v.v.) mà kết cấu thép đang ngày càng trở nên phổ biến trong xây dựng.
Một số dạng kết cấu thép thông dụng
Hiện nay, có nhiều dạng kết cấu thép được xây dựng và ứng dụng. Mỗi loại kết cấu có thiết kế khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của khách hàng. Dưới đây là một số dạng kết cấu thép thông dụng:
Kết cấu khung thép
Đây là loại kết cấu thép phổ biến nhất và được sử dụng trong nhiều công trình, từ văn phòng cao tầng đến nhà ở. Cấu trúc khung thép bao gồm các cột thép thẳng đứng, dầm thép ngang và các kết nối thép liên kết các chi tiết với nhau. Các dầm và cột được liên kết với nhau bằng hàn hoặc bắt vít, tạo nên một kết cấu vững chắc và ổn định.
Ưu điểm:
- Kết cấu được lắp ráp nhanh chóng, giảm thời gian xây dựng và chi phí lao động.
- Kết cấu này nhẹ và quá trình làm nền móng đơn giản hơn so với kết cấu bê tông.
- Ngoài ra, vật liệu thép là một vật liệu bền vững và có thể tái chế nên kết cấu khung thép được xem là lựa chọn thân thiện với môi trường.
Nhược điểm:
- Kết cấu khung thép có thể đắt hơn các phương pháp xây dựng khác.
- Quá trình xây dựng đòi hỏi việc lập kế hoạch và thiết kế cẩn thận để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.
- Hiệu quả sử dụng năng lượng của tòa nhà có thể bị ảnh hưởng nếu không được cách nhiệt đúng cách.
Kết cấu khung kèo thép
Kết cấu khung kèo thép sử dụng một loạt các hình tam giác được kết nối với nhau để phân bổ trọng lượng đồng đều trên toàn bộ cấu trúc. Kết cấu này thường được sử dụng cho mái nhà và cầu, hay cũng có thể được ứng dụng cho các công trình cần có nhịp dài..
Ưu điểm:
- Dạng kết cấu này nhẹ và cần ít vật liệu hơn so với các loại cấu trúc khác, góp phần tiết kiệm chi phí.
- Công trình cũng dễ dàng được lắp ráp, giảm thời gian xây dựng và chi phí lao động.
- Kết cấu này cũng bền và có thể chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt như gió lớn và động đất.
Nhược điểm:
- Việc thiết kế và xây dựng công trình kết cấu khung kèo phức tạp hơn so với các công trình khác.
- Công trình cũng đòi hỏi bảo dưỡng cẩn thận nhằm tránh ăn mòn và các tác động khác theo thời gian.
- Kết cấu khó sửa đổi hoặc mở rộng nên có thể hạn chế tính linh hoạt của việc sử dụng công trình tương lai.Kết cấu khung kèo thép
Kết cấu vòm thép
Kết cấu vòm thép được sử dụng cho các cây cầu và tòa nhà đòi hỏi nhịp dài. Kết cấu này bao gồm một vòm thép được tạo thành từ loạt các thành phần thép được kết nối thành hình cong có vai trò nâng đỡ trọng lượng của cấu trúc.
Ưu điểm:
- Kết cấu có thể dùng để nối dài khoảng cách xa mà không cần nền hỗ trợ trung gian nên rất thích hợp để ứng dụng trong việc xây dựng cầu và các cấu trúc nối qua sông hay qua thung lũng.
- Kết cấu nhẹ và đòi hỏi ít vật liệu hơn so với các loại cấu trúc khác, góp phần tiết kiệm chi phí xây dựng.
- Kết cấu vòm thép bền và có thể chống chịu điều kiện môi trường khắc nghiệt như gió lớn và động đất.
- Nhờ có một không gian phía dưới mái vòm nên các kỹ sư có thể dễ dàng tiếp cận với kết cấu và bảo trì, sửa chữa.
Nhược điểm:
- Việc xây dựng kết cấu tương đối phức tạp hơn so với các kết cấu khác, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm và thiết bị hiện đại.
- Kết cấu cần được bảo dưỡng cẩn thận để tránh bị ăn mòn và hư hỏng.
- Kết cấu khó được sửa đổi và mở rộng nên bị hạn chế tính linh hoạt trong tương lai.Kết cấu vòm thép
Kết cấu cáp thép
Kết cấu cáp thép là công trình sử dụng cáp thép để tạo lực đỡ kết cấu tạo ra một hệ thống treo, thường được sử dụng trong việc xây dựng cầu treo hoặc mái nhà. Kết cấu cáp thép bao gồm các dây cáp thép được neo vào tháp hoặc cột ở hai đầu của công trình. Sau đó, các dây cáp được kéo căng qua nhịp của cấu trúc tạo ra một hệ thống treo để chống đỡ. Các dây cáp cũng có thể được neo vào đất hoặc các khối bê tông để tăng tính ổn định.
Ưu điểm:
- Kết cấu có thể được sử dụng nối dài trong khoảng cách xa mà không cần nền hỗ trợ trung gian nên rất thích hợp để ứng dụng trong việc xây dựng cầu và các cấu trúc nối qua sông hay qua thung lũng.
- Kết cấu cáp nhẹ và đòi hỏi ít vật liệu hơn so với các cấu trúc khác, góp phần tiết kiệm chi phí xây dựng.
- Kết cấu cáp thép bền và có thể chống chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Kết cấu có thể được bảo trì một cách dễ dàng do các dây cáp có thể được kiểm tra và thay thế dễ dàng.
Nhược điểm:
- Việc xây dựng kết cấu tương đối phức tạp hơn so với các kết cấu khác, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm và thiết bị hiện đại.
- Kết cấu cần được bảo dưỡng cẩn thận để tránh bị ăn mòn và hư hỏng.Kết cấu cáp thép
Kết cấu không gian thép
Cấu trúc không gian thép là công trình sử dụng khung ba chiều của ống thép để tạo lực đỡ của cấu trúc. Kết cấu khung không gian thép thường được sử dụng cho các công trình lớn như sân bay, nhà thi đấu thể thao. Cấu trúc khung không gian bằng thép bao gồm một loạt các ống thép được hàn lại với nhau để tạo ra một khung ba chiều. Khung sau đó được phủ bằng vật liệu lợp và ốp để tạo ra cấu trúc hoàn chỉnh.
Ưu điểm:
- Kết cấu có thể được sử dụng nối dài trong khoảng cách xa mà không cần nền hỗ trợ trung gian nên rất thích hợp để ứng dụng trong việc xây dựng cầu và các cấu trúc nối qua sông hay qua thung lũng.
- Kết cấu cáp nhẹ và đòi hỏi ít vật liệu hơn so với các cấu trúc khác, góp phần tiết kiệm chi phí xây dựng.
- Kết cấu cáp thép bền và có thể chống chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Việc bảo trì công trình là khá dễ dàng vì khung có thể được dễ dàng kiểm tra và sửa chữa.
Nhược điểm:
- Việc xây dựng kết cấu tương đối phức tạp hơn so với các kết cấu khác, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm và thiết bị hiện đại.
- Kết cấu cần được bảo dưỡng cẩn thận để tránh bị ăn mòn và hư hỏng.
- Kết cấu khó được sửa đổi và mở rộng nên bị hạn chế tính linh hoạt trong tương lai.Kết cấu không gian thép
Kết cấu thép nhẹ
Kết cấu thép nhẹ sử dụng khung thép nhẹ để làm khung đỡ, thường được sử dụng cho các tòa nhà dân cư và tòa nhà thương mại nhỏ. Kết cấu thép nhẹ bao gồm các khung thép được tạo hình nguội thành các chi tiết hình chữ C hoặc Z. Các chi tiết được lắp ráp với nhau bằng vít hoặc bu lông.
Ưu điểm:
- Kết cấu có thể được dễ dàng lắp ráp cũng, góp phần giảm thời gian xây dựng và chi phí lao động.
- Kết cấu nhẹ và việc xây dựng nền móng đơn giản hơn so với kết cấu bê tông.
- Vật liệu thép nhẹ được xem là vật liệu bền vững, có thể dễ dàng tái chế nên đây là một lựa chọn thân thiện với môi trường.
- Công trình thép nhẹ cũng có thể được bảo trì và thay thế dễ dàng.
Nhược điểm:
- Các khung thép mỏng có thể không phù hợp với các tòa nhà chịu tải trọng cao hoặc nhịp dài vì các tấm thép mỏng không đủ độ bền.
- Mặc dù khi trong quá trình xây dựng, các lớp phủ và vật liệu chống cháy có thể được thêm vào để cải thiện khả năng chống cháy của kết cấu nhưng nhìn chung khả năng chống cháy của kết cấu kém hơn so với các công trình xây dựng khác.
Kết cấu nhà thép tiền chế
Kết cấu nhà thép tiền chế công trình xây dựng sử dụng các cấu kiện tiêu chuẩn được gia công sẵn và lắp ráp tại công trường. Kết cấu nhà thép tiền chế được sử dụng phổ biến cho các công trình công nghiệp như nhà xưởng, nhà kho, trung tâm phân phối. Kết cấu nhà thép tiền chế bao gồm các cấu kiện đã được tiêu chuẩn hóa như cột, dầm, xà gồ, dầm thép được thiết kế để có thể lắp ghép với nhau một cách dễ dàng.
Thuận lợi:
- Kết cấu có thể được lắp ráp dễ dàng, nhanh chóng, góp phần tiết kiệm thời gian và chi phí xây dựng.
- Các chi tiết thép được tiêu chuẩn hóa nên tiết kiệm chi phí hơn so với các cấu trúc tùy chỉnh.
- Công trình có thể được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu cụ thể như khả năng chịu tải, khả năng cách nhiệt, hoặc khả năng chống chịu các yếu tố môi trường.
- Kết cấu nhà thép tiền chế khá bền và có thể chống chịu tốt các điều kiện môi trường khắc nghiệt như gió lớn, động đất và hỏa hoạn.
- Công trình nhà thép tiền chế có thể dễ dàng được bảo trì, thay thế, hoặc thay đổi kích thước.
Nhược điểm:
- Do các kích thước chi tiết được chuẩn hóa nên kết cấu khó phù hợp với các tòa nhà có yêu cầu riêng đặc biệt.
- Các chi tiết chuẩn hóa có thể hạn chế tính linh hoạt của các thiết kế tùy chỉnh.
- Về mặt thẩm mỹ, kết cấu nhà thép tiền chế không đạt được yêu cầu giống như các kết cấu công trình khác.Trên đây là một số thông tin các dạng kết cấu thép thông dụng trong ngành xây dựng. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích.
