KẾT CẤU THÉP

Từ Bách khoa toàn thư Việt Nam

KẾT CẤU THÉP, kết cấu mà các bộ phận chịu lực của nó được làm bằng vật liệu thép hoặc hợp kim của thép. KCT (Kết cấu thép) có rất nhiều ưu điểm nên được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực khác nhau của ngành xây dựng.

Các ưu điểm của KCT: 1) Khả năng chịu lực lớn do vật liệu thép có cường độ lớn và cấu trúc đồng nhất. Độ tin cậy cao do tính đàn hồi và dẻo của thép phù hợp với các giả thuyết tính toán kết cấu nên kết quả tính toán gần với sự làm việc của kết cấu thực. 2) Nhẹ: độ nhẹ của vật liệu được đánh giá bằng tỉ số giữa trọng lượng riêng và cường độ vật liệu. Tỉ số này càng bé vật liệu càng nhẹ, so với bê tông và ngay cả gỗ tỉ số này của thép nhỏ hơn. 3) Tính công nghiệp hóa cao: do vật liệu (thép cán) được sản xuất trong các nhà máy luyện kim, KCT được chế tạo trong các nhà máy chuyên ngành bằng các thiết bị cơ khí, vì vậy dễ công nghiệp hóa quá trình sản xuất. 4) Tính cơ động trong vận chuyển lắp ráp: KCT lắp ráp nhanh, dễ sửa chữa, tháo dỡ, di chuyển. 5) Tính kín: vật liệu thép không thấm nước và khí nên có thể dùng đựng các chất lỏng, khí.

Các nhược điểm của KCT: 1) Dễ bị ăn mòn: thép dễ bị gỉ trong môi trường xâm thực, vì vậy tùy theo mức độ ăn mòn của môi trường, phải có các biện pháp bảo vệ như sơn thường, sơn tĩnh điện, mạ, v.v. 2)Chịu nhiệt kém, ở nhiệt độ 500oC - 600oC thép chuyển sang dẻo, mất khả năng chịu lực,vì vậy tùy theo yêu cầu chịu nhiệt của các công trình phải có các biện pháp bảo vệ  thích hợp như sơn chống cháy, phủ gốm, vữa chống cháy, bọc bê tông, v.v.

KCT thường bao gồm nhiều cấu kiện cơ bản như cột thép, dầm thép, dàn thép được làm từ thép hình cán nóng (với thép cán nguội chiều dầy chỉ đạt từ 1đến 10mm) dạng chữ I, H, [, T, thép góc, hoặc tổ hợp từ thép tấm. Các cấu kiện cơ bản này được liên kết với nhau bằng đường hàn, bu lông hoặc đinh tán để tạo nên một hệ kết cấu thanh chịu lực hoàn chỉnh, đáp ứng yêu cầu sử dụng.

KCT được dùng trong xây dựng các loại công trình sau: 1) Nhà công nghiệp, làm khung chịu lực của các xưởng trong các nhà máy công nghiệp nhẹ hoặc nặng khác nhau. Phổ biến hiện nay là nhà thép tiền chế với các cấu kiện được sản xuất trong nhà máy và lắp ghép tại công trường bằng liên kết bu lông. 2) Nhà nhịp lớn (có nhịp từ 30m đến 40 m trở lên): nhà biểu diễn ca nhạc, thi đấu thể dục thể thao, nhà triển lãm, mái sân vận động, nhà chứa máy bay, v.v. Các loại công trình này thường có kết cấu dạng khung, vòm, cu pôn (cupola) bao gồm các vòm đặt theo phương bán kính tạo nên mái dạng tròn xoay, hình cầu hoặc elipxoit, mái dây (hệ thống các dây cáp cường độ cao chịu lực kéo). 3) Khung nhà nhiều tầng (20 đến 30 tầng trở lên) hoặc siêu cao tầng (chiều cao nhà lớn hơn 300m). Hiện nay loại nhà này thường dùng kết cấu liên hợp thép-bê tông (x. Kết cấu liên hợp thép-bê tông). 4) Các loại kết cấu đặc biệt: cột điện, cột ăng ten, tháp khoan dầu, cột điện gió, bể chứa chất lỏng, chất khí, vỏ lò cao, đường ống dẫn chất lỏng, chất khí. 5) Các loại kết cấu di động: cầu trục, cửa van, ăng ten parabol.  6) Cầu đường bộ, đường sắt.

Lịch sử phát triển của KCT gắn liền với sự phát triển của ngành luyện kim và cơ khí. Vào thế kỷ 19 khi bắt đầu cán được các thép hình thì KCT chính thức được sử dụng rộng rãi. Những công trình KCT nổi tiếng đầu tiên được xây dựng vào thời kỳ này: tháp Eiffel ở Pháp, một loạt các tòa nhà cao tầng tại Mỹ và châu Âu… Ở Việt Nam, các công trình KCT đầu tiên xuất hiện vào cuối thế kỷ 19: mái Nhà hát lớn Hà Nội, nhà máy xe lửa Gia Lâm, Ga Hà Nội, cầu Long Biên… Theo quá trình phát triển của đất nước, nhất là từ những năm 1990 trở lại đây KCT càng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của ngành xây dựng.

                                                                                   

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đoàn Định Kiến. Từ điển cơ bản-Thuật ngữ kỹ thuật xây dựng, Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1994.

2. Phạm Văn Hội (chủ biên), Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Đoàn Ngọc Tranh, Hoàng Văn Quang, Kết cấu thép-Công trình dân dụng và công nghiệp.Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2006.

3. Phạm Văn Hội (chủ biên), Nguyễn Quang Viên, Phạm Văn Tư, Lưu Văn Tường, Kết cấu thép - cấu kiện cơ bản, Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2009.

4. Thiết kế và thi công nhà siêu cao tầng, Chương trình nghiên cứu khoa học cấp Bộ do trường Đại học Xây dựng chủ trì, Hà Nội, 2015.

5. Под общей редакцией засл. деят. науки и техники РСФСР д-ра техни. наук проф. Е. И. Беленя. Металлическиеконструкции. Москвастройидат 1976.

6. Lexique de construction métallique et de résistance des matériaux. L'OTUA (office Technique pour l'Utilisation de l'Acier). CPS Publication Paris, 1992.