Kết cấu thép là gì? Thiết kế và thi công

Nếu bạn đang khó khăn trong việc tìm kiếm một loại hình công trình mà tiết kiệm được chi phí nhưng chất lượng vẫn đảm bảo thì kết cấu thép là giải pháp lý tưởng nhất.

Kết cấu thép là gì?

Kết cấu thép hay kết cấu khung thép là một cấu trúc kim loại có khả năng chịu lực được dùng tại các công trình xây dựng được làm bằng thép, đặc biệt là những công trình quy mô lớn (nhà thép tiền chế) có thiết kế và cấu tạo hoàn toàn bằng thép vì những đặc tính hữu ích của nó.

Kết cấu thép là gì

mũi tênCó thể bạn sẽ quan tâm: Nhà thép tiền chế

Trong ngành xây dựng ngày nay, kết cấu khung thép được sử dụng phổ biến cho các loại kết cấu công trình bao gồm: nhà máy công nghiệp nặng; tòa nhà văn phòng cao tầng; nhà hàng hoặc trung tâm hội nghị; cơ sở hạ tầng, cầu, tháp, sân bay…

Thép được chế tạo từ thành phần hóa học cụ thể với nhiều hình dạng khác nhau để phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của từng công trình. Tùy thuộc vào chi tiết kỹ thuật áp dụng cho từng dự án, thép có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, cách chế tạo khác nhau (cán nóng, hàn các tấm thép với nhau hoặc uốn cong tấm thép). Các hình dạng phổ biến bao gồm I-beam, HSS, thép chữ C, thép góc và thép dĩa…

các loại Kết cấu thép

mũi tênCó thể bạn sẽ quan tâm: Quy trình lắp dựng nhà thép tiền chế

Các loại kết cấu khung thép

  • Cấu trúc khung: Dầm và cột
  • Cấu trúc lưới: cấu trúc dạng lưới hoặc mái vòm
  • Kết cấu dự ứng lực
  • Cầu dầm
  • Cầu cáp văng
  • Cấu trúc giàn: thanh hoặc giàn
  • Cầu vòm
  • Kiến trúc vòm
  • Cầu treo
  • Cầu giàn: cấu kiện giàn

Ưu điểm và nhược điểm của kết cấu thép:

Ưu điểm

  • Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp.
  • Có khả năng chịu lực lớn và độ tin cậy cao.
  • Trọng lượng nhẹ
  • Tính kín, không thấm nước
  • Tính công nghiệp hóa cao.

Nhược điểm

  • Chịu lửa kém
  • Có thể bị xâm thực bởi tác động của môi trường, nhiệt độ… Do vậy, những công trình xây dựng có sử dụng kết cấu khung thép thường được bao phủ bởi lớp sơn bảo vệ, chống gỉ thép
  • Giá thành khá cao so với một số vật liệu thô khác như gỗ, sắt…

Ưu và nhược điểm của kết cấu thép

mũi tênCó thể bạn sẽ quan tâm: Cấu tạo nhà thép tiền chế

Ứng dụng của kết cấu thép

Phù hợp cho những công trình lớn và cần độ bền cao như:

– Nhà công nghiệp, nhà xưởng, nhà máy, nhà kho: khung nhà công nghiệp được làm toàn bộ bằng thép. Khi nhà cao thì cần trục nặng.

– Cầu đường bộ, đường sắt: các dự án nhịp vừa, nhịp lớn hoặc cần thi công nhanh thì cần làm bằng thép. Cầu treo bằng thép có thể vượt nhịp trên 1000m.

– Nhà nhịp lớn: những loại nhà cần sử dụng nhịp khá lớn từ 30 – 40m như: nhà thi đấu thể thao, nhà triển lãm, nhà chứa máy bay…nên dùng kết cấu thép là hợp lý nhất. Riêng với các trường hợp đặc biệt nhịp lớn trên 100m thì phương án duy nhất là kết cấu khung thép.

– Khung nhà cao tầng: với những loại tòa nhà kiểu tháp ở thành phố. Nhà cao trên 15 tầng thì sử dụng kết cấu thép sẽ lợi hơn bê tông cốt thép.

Ứng dụng của kết cấu thép

mũi tênCó thể bạn sẽ quan tâm: Sàn nhà thép tiền chế

Thiết kế kết cấu thép

Cấu tạo chính của một công trình thép gồm những thành phần như sau:

– Phần khung thép: cột thép, kèo thép, dầm sàn thép.

– Kết cấu hệ giằng: gồm 2 loại là giằng mái và giằng cột. Trong công trình nhà tiền chế thì hệ giằng là đặc biệt quan trọng và không được bỏ qua.

– Phần bao che: gồm xà gồ mái, xà gồ vách, tôn mái tôn vách…

– Các kết cấu phụ: Canopy, nóc gió, mặt dựng…

Vai trò của việc thiết kế kết cấu thép

Phần thiết kế là công tác đầu tiên và cũng là quyết định sự thành bại của một dự án. Sau khi thống nhất được phương án mặt bằng và phương án kiến trúc thì bước tiếp theo là thiết kế kết cấu thép. Một phương án thiết kế hợp lý sẽ giúp tiết kiệm được chi phí nguyên vật liệu, thời gian thi công và đảm bảo an toàn tuyết đối khi lắp dựng.

Thi công kết cấu thép

Sau khi sản xuất trong nhà máy, các cấu kiện được chuyển ra ngoài công trường chuẩn bị cho công tác lắp dựng.

Công tác lắp dựng kết cấu thép ngoài công trường bao gồm một số bước cơ bản:

  • Lắp đặt bu lông chờ
  • Lắp dựng các cấu kiện: dầm, cột, kèo, xà gồ…
  • Lợp mái tôn, máng nước, ống thoát…

Với đội ngũ kỹ thuật nhiều năm kinh nghiệm, đội ngũ thợ lắp dựng lành nghề đã tham gia rất nhiều công trình kết cấu thép lớn nhỏ. Cùng với hệ thống xe, cẩu và các máy móc thiết bị phục vụ công tác lắp đặt. VSTEEL đủ năng lực để tham gia bất kỳ dự án nào với bất kỳ yêu cầu nào của chủ đầu tư.

thi công kết cấu thép

Tại sao nên sử dụng kết cấu thép

1. Tiết kiệm chi phí

Kết cấu khung thép được xem là loại tiết kiệm nhất về chi phí vật liệu, thiết kế, thi công và bảo hành so với các phương pháp truyền thống.

2. Thẩm mỹ

Thép là loại nguyên vật liệu mà đa phần các kiến trúc sư đều rất yêu thích. Kết cấu thép có thể tạo nên các hệ khung vượt nhịp lớn, nhiều ánh sáng tự nhiên và có tính thẩm mỹ kiến trúc rất cao.

3. An toàn và nhanh chóng

Thép được gia công tại nhà máy và lắp dựng nhanh chóng tại công trường bởi đội ngũ nhân viên lành nghề. Điều này giúp quá trình thi công diễn ra an toàn tuyệt đối. Có rất nhiều nghiên cứu trong ngành đã chứng minh kết cấu thép là giải pháp tối ưu trong quản lý xây dựng.

4. Linh hoạt

Có thể linh động sửa đổi trong tương lai để phù hợp với các ứng dụng mới, điều kiện tải, mở rộng thêm hoặc thay đổi theo yêu cầu của chủ đầu tư mà các hệ khung khác không thể thực hiện được.

5. Bền vững

Có thể chịu được các tác độn cực mạnh hoặc các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như: gió mạnh, động đất, bão… Kết cấu này cũng không dễ bị ăn mòn, gỉ sét và cũng không bị ảnh hưởng bởi mối, nấm móc giống như khung gỗ.

Xem các bài viết khác