Kết cấu vòm thép thường được dùng cho các công trình như nhà triển lãm, nhà thi đấu, sân vận động, hội chợ, bể bơi,… So với hệ dầm và khung, hệ vòm có mô men uốn nhỏ hơn nên tiết kiệm vật liệu hơn. Theo sơ đồ kết cấu có thể là vòm hai khớp, ba khớp hoặc không khớp.
Phổ biến nhất là vòm hai khớp, nhờ có sự quay tự do của khớp gối nên nên vòm có thể biến dạng được. Do đó không nảy sinh ứng suất khi thay đổi nhiệt độ và lún gối tựa.
Vòm ba khớp là hệ tĩnh định, móng nhẹ hơn, không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, song nội lực trong vòm lớn hơn so với vòm 2 khớp. Mặt khác, khớp ở đỉnh làm khó khăn cho cấu tạo vòm và mái.
Vòm không khớp có sự phân bố mômen tương đối đều hơn do đó tiết kiệm vật liệu nhất, nhẹ hơn so với kết cấu vòm hai khớp và ba khớp. Tuy nhiên, vòm không khớp yêu cầu kết cấu móng to hơn, chịu ảnh hưởng của lún gối tựa và thay đổi nhiệt độ.
Khi vòm liên kết khớp với móng, ta thường cấu tạo thanh căng (đặt ở dưới mặt nền) để chịu lực đạp ngang, móng chỉ chịu phần tải trọng đứng nên sẽ nhẹ đi rất nhiều.
Hình bên dưới chỉ sự phân bố mômen của ba loại vòm chịu tải trọng phân bố đều : mômen trong vòm 2 khớp tương đối đều, trong vòng không khớp mômen bé hơn cả (trừ phần gần gối tựa).
Có thể bạn quan tâm : xây dựng nhà xưởng công nghiệp giá rẻ tại Bình Dương, TPHCM
Tóm tắt nội dung
Đặc điểm cấu tạo kết cấu vòm
Trục của vòm nên lấy gần trùng với đường áp lực để vòm chủ yếu chịu lực nén. Khi tải trọng tác dụng chính trên vòm là tải phân bố đều và đối xứng thì trục vòm nên thiết kế ở dạng parabol bậc 2.
Trong thực tế, để đơn giản cho thiết kế và chế tạo, trục vòm được thiết kế ở dạng cung tròn. Khi vòm có chiều cao lớn, tải trọng gió tác dụng hai chiều gây ra nội lực tương đối lớn thì trục vòm được xác định như hình bên dưới :
Ban đầu giả thuyết đường trục là một cung tròn (đường 1), sau đó tính đường cong của trục vòm do gió tác động hai chiều (đường 2), cuối cùng trục vòm (đường 3) là đường trung bình của hai đường 2 (vẽ lại thành đường 4).
Vòm thường kê gối lên các khung (bê tông hoặc thép), khung chịu lực xô ngang đồng thời kết hợp làm khán đài và các phòng chức năng. Khi vòm kê trực tiếp trên mặt đất thì không gian nhà ở gần chân vòm không sử dụng được do hạn chế về chiều cao. Để sử dụng được không gian này, phần gần gối vòm được làm thẳng. Với dạng đường viền này, kết cấu vòm làm việc gần giống hệ khung nhưng chi phí vật liệu sẽ giảm đi đáng kể.
Khớp vòm
Gối khớp là bộ phận phức tạp nhất trong kết cấu vòm.
Khớp gối có 3 kiểu : khớp bản, khớp cối và khớp đu. Trong vòm rỗng, phần gần gối tựa được thiết kế sang dạng tiết diện đặc nên khớp gối của vòm rỗng và vòm đặc đều có cấu tạo giống nhau.
Khớp bản có cấu tạo đơn giản nhất và được sử dụng khi phản lực gối không lớn lắm.
Khớp cối dùng khi phản lực gối lớn hơn, gồm 2 vỏ trụ cứng tiếp xúc với nhau, bulong neo để gắn cối dưới vào móng. Tại vị trí truyền lực, bản bụng và bản cánh của vòm được gia cường bằng các sườn cứng.
Khớp đu dùng khi phản lực gối rất lớn (800 – 1200 kN).
Cấu tạo của khớp gối gồm 2 thớt : trên và dưới. Giữa hai thớt đặt một thanh trụ đặc (cổ trục). Vòm được gắn vào thớt trên qua tấm thép, hàn theo chu vi tiết diện vòm và bắt bulong vào thớt trên. Thớt dưới rộng hơn thớt trên để đảm bảo điều kiện ứng suất truyền vào móng nhỏ hơn cường độ chịu nóng của móng.
Với công trình lợp mái nhẹ, để đề phòng gió bốc có khả năng gây kéo ở chân vòm, ta bố trí bulong neo cho gối. Bulong được đặt dọc theo đường trục vòm để chúng không cản trở sự quay của khớp.
Khớp tại đỉnh vòm có thể dùng khớp bản hoặc khớp đu có cấu tạo tương tự như khớp gối. Khi vòm rất nhẹ, có thể dùng khớp đỉnh dạng tấm hoặc bulong. Cấu tạo của khớp dạng tấm gồm hai tấm thép đặt dọc theo trục vòm (không làm cản trở sự quay của tiết diện) để truyền lực dọc, các tấm thép này được mở rộng ra và để lỗ liên kết với giằng.
Ưu nhược điểm của kết cấu vòm thép
Ưu điểm
1. Tính bền vững cao, mang lại sự chắc chắn cho công trình.
2. Phù hợp với nhiều loại công trình đòi hỏi tính thẩm mỹ cao.
3. So với các kết cấu khác, kết cấu vòm mái thép mang lại hiệu quả tốt hơn hẳn.
4. Thân thiện với môi trường, làm đẹp cho công trình.
5. Tiết kiệm tối đa điện năng tiêu thụ.
6. Dễ dàng tái chế sử dụng lại.
Nhược điểm
1. Khá cồng kềnh và nặng nề. Quá trình chuyên chở, tháo lắp khó khăn.
2. Không gian sử dụng bị hạn chế
3. Không gian bên trong công trình dễ ẩm ướt và ngột ngạt. Do đó, trước khi thiết kế nhà thầu và chủ đầu tư cần trao đổi kỹ về biện pháp khắc phục tình trạng này.
Gia công lắp dựng vòm thép công nghiệp với Shun Deng
Công ty Shun Deng – đơn vị xây dựng nhà xưởng công nghiệp có hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực tư vấn thiết kế, thi công công trình công nghiệp – dân dụng. Với đội ngũ kiến trúc sư, kỹ sư xây dựng giàu kinh nghiệm, chúng tôi tự tin sẽ mang đến cho quý khách những công trình mang tính thời đại, vững chắc cùng hiệu quả kinh tế tốt nhất.
Nếu bạn đang có nhu cầu gia công kết cấu thép thì hãy nhanh chóng liên hệ ngay với chúng tôi để tận hưởng những dịch vụ chất lượng nhất.
CÔNG TY TNHH SHUNDENG TECHNOLOGY
Địa chỉ : Số 20 Vsip II, đường số 1, KCN VSIP II, P. Hòa Phú, TP. Thủ Dầu Một, T. Bình Dương
Hotline : 0979012177 (Mrs. Thắm)
Email : shundeng.vp@gmail.com
