Kết cấu giàn không gian

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.

CÔNG NGHỆ VÀ KẾT CẤU MỚI

B1.8 KẾT CẤU GIÀN KHÔNG GIAN

BỘ XÂY DỰNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

GVHD: Ths.KTS Lê Hồng MạnhSVTH: Phó Thị Minh Thùy Lớp 19k5

MSSV: 1951010400TIỂU LUẬN MÔN HỌC

CÔNG NGHỆ KẾT CẤU MỚI

KẾT CẤU GIÀN KHÔNG GIAN

GVHD: Ths.KTS Lê Hồng MạnhSVTH: Phó Thị Minh Thùy

Lớp: 19K5MSSV: 1951010400

DỤNG CỤ THỂ

THỂ LOẠI CÔNG TRÌNH, ĐỊA ĐIỂM, TÁC GIẢ

VẬT LIỆU, CÔNG NGHỆ

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

1 Giới thiệu

Khái niệm:

Kết cấu giàn không gian hay kết cấu dàn không gian là một kết cấu chịulực trong lĩnh vực công trình xây dựng, kết cấu này được tổ hợp bởi cácphần 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 (cóthể đến hàng chục mét) cho công trình mà với kết cấu bê tông, gạch đá thìkhó làm hoặc làm không hiệu quả Kết cấu này được thấy nhiều nhất ởphần 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 củakết cấu dạng này góp phần làm tăng vẻ đẹp thẩm mỹ cho công trình

Chi tiết cấu tạo giàn không gian

Các chi tiết cấu tạo dàn không gian gồm có các thanh chịu lực (nhiều kíchthước khác nhau) và các chi tiết nối, hỗ trợ

Cấu tạo chi tiết giàn không gian

Chú thích

1.Nút cầu2.Ống lồng3.Đầu côn4.Thanh giàn5.Bu lôngHiện nay kết cấu giàn thép không gian này càng được các kiến trúc sư, cácnhà đầu tư ưu tiên sử dụng với nhiều ưu điểm và xác định được các nhượcđiểm của kết cấu này rồi tìm giải pháp khắc phục

2 Tính chất đặc điểm, phân loại.

a, Đặc điểm của kết cấu 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

b, Phân loại kết cấu giàn không gian

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

Hệ giàn phẳng

Hệ giàn phẳng là hệ kết cấu giàn mà các phần tử kết cấu của nó chịu lực trong một mặt phẳng làm việc, thông thường hệ giàn phẳng còn được gọi là hệ giàn vì kèo

Hệ giàn không gian

Hệ giàn không gian là hệ kết cấu giàn mà các phần tử kết cấu của nó chịu lực theo nhiều chiều trong không gian Hệ giàn không gian có ưu điểm vượt trội và được sử dụng nhiều trong việc xây dựng các công trình công cộng trên thế giới do tận dụng tối đa khả năng làm việc của các phần tử thanh (chịu lực dọc) dẫn đến tiết kiệm vật liệu và an toàn trong sử dụng Kết cấu giàn không gian phổ biến là dạng mạng lưới tinh thể, ngoài ra còn có một số dạng khác như: hệ giàn 2 lớp, hệ vòm cong 1 lớp, vòm đạc,…

Hệ kết cấu mái lưới thanh không gian

Hệ kết cấu mái lưới thanh không gian được cấu tạo từ ba lớp lưới thanh gồm: lớp lưới cánh trên theo mặt mái, lớp lưới cánh dưới thường bố trí song song với cánh trên và lớp thứ ba là hệ thanh bụng liên kết lưới thanh cánh trên với lưới thanh cánh dưới, để bảo đảm độ cứng cần thiết cho hệ kết cấu

3 Phạm vi ứng dụng

Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, kết cấu dàn thép không gian được ứng dụng khá phổ biến trong ngành xây dựng công nghiệp, đặc biệt đối với các công trình lớn như: sân vận động, nhà ga, sân bay, bảo tàng, nhà thi đấu,… Đây là một loại kết cấu chịu lực được tổ hợp bởi các phần tử dạng thanh liên kết trên nhiều mặt phẳng tạo ra các kết cấu chịu lực đa chiều, rất chắc chắn có thể vượt qua những khẩu độ rất lớn mà đối với kết cấu bê tông, gạch đá thì khó làm hoặc làm không hiệu quả Có nhiều hình thức của kết cấu dàn thép không gian góp phần làm tăng vẻ đẹp thẩm mỹ cho công trình, các bộ phận kết cấu hợp lý nên hình thức liên kết của kết cấu rất nhẹ, ít tốn nguyên vật liệu Đây là giải pháp kinh tế nhất cho các công trình không gian nhịp lớn trên 30m

Ưu điểm Kết Cấu Giàn Không Gian Thép

•Có tính thẩm mỹ cao, đápứng được các yêu cầu về kiếntrúc

•Có khả năng vượt nhịp lớn.•Giảm thiểu tối đa trọng lượngcho phần móng

•Có độ ổn định, bền vững cao,giúp chống chọi với thời tiếtkhắc nghiệt như gió, mưa,bão…

•Dễ dàng vận chuyển do khốilượng nhẹ

•Dễ dàng lắp ráp, gia công.•Dễ dàng sửa chữa, thay thếnhững bộ phận bị hư hỏng

Nhược điểm kết cấu giàn không

gian thép

•Quá trình thi công phức tạp, đòi hỏiđội ngũ thực hiện phải có tay nghềcao

•Chỉ phù hợp với các công trình cónhịp lớn để tối ưu chi phí

4 Đánh giá

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

Quy trình thi công kết cấu giàn không gian

5 Các công trình ứng dụng cụ thể

a, Kết cấu không gian Nhà hát Ópera de Arame – công trình théphoành tráng nổi tiếng thế giới

Thể loại công trình: Nhà hát Địa điểm: Curitiba, Paraná, Brazil

suốt

Ópera de Arame được xây dựng từ thép và được phủ bằng polycarbonatetrong suốt Công trình kiến trúc ấn tượng này được lắp ráp chỉ trong 75ngày Nhà hát chính thức khánh thành và đưa vào sử dụng vào năm 1992.Trong suốt 20 năm kể từ khi hoàn thành và đưa vào sử dụng, nhà hát là nơitổ chức những sự kiện văn hóa quan trọng nhất Brazil.

b, Dàn không gian sân vận động Emirates của CLB bóng đá Arsenal

Thể loại công trình: Sân vận động

của HOK Sport (bây giờ đã được đổi tên sang Populous), tư vấn trong công cuộc xây dựng AYH, và công ty kỹ thuật Buro Happold

Thi công bởi: công ty Sir Robert McAlpine.

- Với sức chứa 60.272 chỗ ngồi, Emirates là sân vận động lớn thứ ba ởnước Anh sau Wembley và Old Trafford Vị trí của Emirates Stadium kháđặc biệt vì nó được xây dựng trong khuôn viên của khu công nghiệpAshburton Grove, nằm giữa đường Holloway và nhà ga tàu điện ngầmArsenal trên tuyến Piccadilly, nhà ga Drayton Park trên tuyến First CapitalConnect cũng rất gần sân vận động.

- Ý tưởng xây dựng một sân bóng xuất hiện từ những năm cuối thập niên90 của thế kỷ trước Khi đó với sức chứa 38.542 chỗ ngồi, Highbury khôngđủ đáp ứng nhu cầu của những cổ động viên HLV Arsene Wenger đã mô tảsự kiện trên là “quyết định lớn nhất trong lịch sử Arsenal” kể từ khi Hội

c, Dàn không gian tạo phần giàn mái ấn tượng cho Đập sông Thames

c

- Được xây dựng với chiều dài khoảng 3 km (1,9 mi) về phía đông của Isleof Dogs (Đảo Chó), bờ bắc của đập ở Silvertown tại quận Wandsworth củaLondon và bờ nam của nó ở khu vực New Charlton thuộc quận Greenwich.Đập rào cản gồm 10 cổng bằng thép, dài tổng cộng 520m (1,700 ft) bắcqua sông Khi đập mở, các cổng nằm bẹt dưới đáy sông và khi đóng, cáccổng được quay đứng dậy cho tới khi nó ngăn nước chạy qua 4 cổngchính, mỗi cổng dài 61.5 m (200 ft), cao hơn 20 m và nặng hơn 3.000 tấn.Đập mất từ 75-90 phút để đóng các cổng, bắt từ các cổng ở bên ngoài cho

Thể loại công trình: Nhà thi đấu Phú ThọĐịa điểm: 219 Lý Thường Kiệt, phường 15, quận 11, TP.HCMTác giả: kts Thái Ngọc Hương – Võ Quốc Khánh

Kết cấu:Vượt nhịp lớn khung phẳng chịu lực với giàn thépHình thức: gồm có giàn mái vòm và giàn mái ngang

Ngày hoàn thành: 20/11/2003

d, Nhà thi đấu Phú Thọ

v

- Phần hệ giàn máiđược đỡ bằng cáchnối vào 3 vị trí lõibê tông cốt thép ( 2lõi thang ở phía Bắcvà 1 tường bê tônglớn ở phía Nam)- Phần mái vòmđược đỡ bằng cáchnối xiên vào các gốiđỡ bằng bê tông cốtthép nối xuống hệmóng ở dưới đất.

- Phần mái phẳng được đỡ bằng hệ thốngcác liên kết thép 4 đầu đỡ xuống thẳng cộtbê tông cốt thép cao 15m có đường kính2m

Tài liệu tham khảo:

- vietmysteel.com- congtrinhthep.vn- tienphong.vn- vietsensetravel.com- issuu.com

- dainghiasteel.com