Kết cấu thép là gì? Điểm mạnh và hạn chế của nó là gì? Ứng dụng vào xây dựng … Kiến thức về kết cấu thép nói chung dường như chỉ phổ biến ở các công ty chuyên về lĩnh vực này. Điều này sẽ cung cấp cho bạn một cái nhìn tổng quan về lĩnh vực này.
Chúng ta hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về đội ngũ kỹ sư Giá Thi Công trong bài viết tiếp theo. Kết cấu thép là gì? Chúng hỗ trợ cho các công trình được thiết kế và xây dựng bằng thép. Đây là loại kết cấu được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt là do đặc tính hữu ích của thép trong các công trình xây dựng lớn (kết cấu thép tiền chế).
Kết cấu thép (KCT) là gì ?
vật liệu kết cấu thép được sản xuất với hình dạng và thành phần hóa học cụ thể theo yêu cầu kỹ thuật của từng công trình. Tùy thuộc vào thông số kỹ thuật cụ thể của dự án, thiết kế thép có hình dạng và kích thước khác nhau và được sản xuất bằng các phương pháp khác nhau (cán nóng, hàn, uốn). Các hình dạng phổ biến là Ibeam, HSS, thép cacbon, thép góc và thép nĩa.
Đặc tính tuyệt vời của thép
Ngày nay, với sự cải tiến không ngừng về chất lượng kim loại và quy trình sản xuất, thép đã trở thành một trong những vật liệu được sử dụng rộng rãi trên thế giới và đóng một vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Các ngành công nghiệp quan trọng là ô tô, xây dựng và vận tải. Thép có liên quan đến phát triển cơ sở hạ tầng đến nỗi ngành công nghiệp này thường được coi là thước đo cho sự phát triển kinh tế tổng thể của một quốc gia.
Thép là hợp kim hoặc sự kết hợp của sắt và cacbon. Các tổ hợp hợp kim khác nhau và tỷ lệ thép khác nhau được sản xuất, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của vật liệu. Các đặc tính như sức mạnh, độ bền và khả năng chịu nhiệt có thể được sản xuất dựa trên quy trình sản xuất và vật liệu được sử dụng trong hợp kim. Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và là sự lựa chọn hàng đầu cho các công trình xây dựng quy mô lớn.
Trong việc xây dựng các tòa nhà và công trình lớn như sân vận động, nhà chọc trời và cầu, KCT là kết cấu hỗ trợ của kết cấu. Thép nhẹ cũng có thể được sử dụng kết hợp với bê tông và gỗ để bổ sung thêm cốt thép cho kết cấu. Do các khía cạnh an toàn liên quan đến xây dựng, ngành thép có các tiêu chuẩn và quy định cụ thể. Hình dạng, kích thước, thành phần và cách bảo quản chính xác của thép được quy định trong các quy định này. Các dạng thép nhẹ phổ biến bao gồm Ibeam, HSS, thép cacbon, thép góc và thép nĩa. KCT có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau và được sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau (cán nóng, hàn, uốn), tùy thuộc vào các thông số kỹ thuật được áp dụng cho dự án. Dầm thép tiêu chuẩn được hình thành bằng quá trình cán (cán nóng, hàn thép tấm, hoặc uốn tấm thép).
Hiệp hội Kiểm tra và Thử nghiệm Hoa Kỳ (ASTM) đã thiết lập một tiêu chuẩn và hệ thống nhận dạng cho kết cấu thép ở Hoa Kỳ. Mỗi nhãn bắt đầu bằng chữ “A”, theo sau là hai, ba hoặc bốn số phân loại vật liệu theo loại hợp kim, độ bền, khả năng chống ăn mòn và các đặc tính khác.
Các loại kết cấu thép chính
Kết cấu khung: dầm và cột
Cấu trúc mạng: cấu trúc dạng lưới hoặc dạng vòm
Cấu trúc ứng suất trước
cầu dầm
Cầu dây văng
Cấu trúc giàn: thanh hoặc giàn
Câu hinh cung
Kiến trúc vòm
cầu treo
Cầu giàn: cấu trúc giàn
Điểm mạnh và điểm yếu của kết cấu thép là gì?
KCT có những ưu điểm vượt trội và được nhiều công ty, chủ đầu tư sử dụng phổ biến hiện nay trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Các lý do như sau:
Ưu điểm tuyệt vời
Mở rộng kết cấu thép linh hoạt và hiệu quả là gì?
Kết cấu thép nhẹ và linh hoạt, có thể dễ dàng vận chuyển bằng đường bộ hoặc đường biển với chi phí hợp lý. Ngoài ra, tính năng bắt vít giúp KCT dễ dàng tháo rời, vận chuyển và lắp đặt ở nơi khác. Các cuộc khảo sát thực địa đã chỉ ra rằng 80% KCT của nhà kho hoàn chỉnh tại sân bay Heathrow có thể được tái sử dụng. Chúng nhanh chóng được tháo rời và dễ dàng vận chuyển đến địa điểm mới.
Kết cấu thép cũng thể hiện tính linh hoạt để tăng diện tích, thay đổi bố cục và mở rộng không gian tòa nhà.
Tiết kiệm chi phí đầu tư
Thép kết cấu có thể dễ dàng tái chế mà không bị phá hủy hoàn toàn. Do đó, các tòa nhà cũ và các công trình kiến trúc tạm thời có thể được tái sử dụng để xây dựng mới nếu cần. Theo số liệu của Giá Thi Công tìm hiểu, khoảng 97,5% KCT được sử dụng trong công việc phá dỡ ở Anh được tái chế và tái sử dụng. Việc tái chế kết cấu thép cũng rất đa dạng loại và phương pháp. Các thành phần trong tình trạng hoàn hảo được tái chế trực tiếp mà không mất thêm chi phí cho việc nấu chảy hoặc xử lý lại. Khi kết cấu hết thời gian sử dụng, nhà đầu tư có thể thu hồi một phần đáng kể chi phí đầu tư bằng cách sử dụng các cấu kiện phù hợp cho dự án mới và bán phần còn lại cho nhà sản xuất thép. Tiết kiệm chi phí xây dựng và bảo trì
Kết cấu thép có kết cấu chắc chắn, khả năng chịu lực, chịu lực, chịu áp lực cao rất tốt. Đặc biệt, kết cấu thép có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao nên dầm chữ I kết cấu thép luôn nhẹ hơn, chắc hơn và ít hao phí hơn so với dầm làm bằng vật liệu khác như dầm gỗ hoặc bê tông. ..
Ngoài ra, các tính toán chính xác từ các bộ phận kết cấu giúp tối ưu hóa kích thước và trọng lượng của các bộ phận KCT . Bằng cách sử dụng kết cấu thép, nhà đầu tư có thể được hưởng nhiều lợi ích xây dựng như chi phí nền móng thấp hơn, thời gian lắp ráp nhanh hơn, chi phí nhân công thấp hơn, chất thải vật liệu thấp hơn và tỷ lệ tái chế cao hơn. Kết cấu thép cũng là một trong những vật liệu bền vững với chi phí bảo trì dài hạn thấp nhất.
Tính thẩm mỹ và kiến trúc cao
Trong kiến trúc hiện đại, vẻ đẹp của kết cấu thép đã chinh phục được nhiều kiến trúc sư bằng sự độc đáo và đường nét khỏe khoắn. Thép nhẹ có khả năng tạo ra các hệ thống hình vòm, các nhịp không được hỗ trợ lớn, và các cấu trúc độc đáo mà gỗ và bê tông không thể đáp ứng được.
Ngoài ra, kết cấu thép đóng góp đáng kể vào các công trình kiến trúc đô thị điển hình như cầu treo, tháp truyền hình, sân bay, ga tàu điện ngầm và sân vận động. Trong lĩnh vực công nghiệp nặng, KCT được tin dùng để xây dựng những không gian rộng và chắc chắn cho những dây chuyền sản xuất khổng lồ.
Bền vững theo thời gian
Kết cấu thép được tính toán và thiết kế để chống lại các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như gió lớn, lũ lụt và tuyết rơi. Đặc biệt, KCT cực kỳ thích hợp để chống động đất. Kết cấu này cũng không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm, mối mọt, côn trùng và nấm mốc. Trong điều kiện khí hậu lý tưởng, nhà khung thép có tuổi thọ hơn 100 năm.
Nhược điểm của kết cấu thép
Khả năng chống cháy kém của kết cấu thép
Giá thành hơi cao so với một số vật liệu thô khác như gỗ, sắt, v.v.
Có thể bị bào mòn do tác động của môi trường, nhiệt độ…
Chính vì vậy mà các công trình sử dụng kết cấu thép thường được phủ một lớp sơn bảo vệ, chống rỉ sắt thép.
Phạm vi ứng dụng của kết cấu thép trong các dự án, công trình nào
Thích hợp cho các công trình lớn cần độ bền cao như:
Thiết kế nhà công nghiệp, nhà máy, xí nghiệp: khung nhà công nghiệp đều là thép khi nhà cao, cầu trục nặng hoặc có thể là hỗn hợp cột bê tông cốt thép, vì kèo, dầm thép.
Khung nhà nhiều tầng: đặc biệt là nhà kiểu tháp ở thị trấn. Các công trình trên 15 tầng sử dụng kết cấu thép có ưu điểm hơn bê tông cốt thép.
Cầu đường bộ, đường sắt: thép khi nhịp vừa, nhịp lớn, khi thi công nhanh. Cầu treo bằng thép có thể kéo dài hơn 1000m. Cấu trúc tháp cao: cột tiện ích, ăng ten: như cột tiện ích, cột ăng ten vô tuyến điện hoặc một số cấu trúc đặc biệt như cấu trúc giàn khoan dầu khí.
Nhà nhịp lớn: là loại nhà yêu cầu nhịp khá lớn từ 30 – 40m như nhà trưng bày, nhà thi đấu, nhà trưng bày, nhà lán… sử dụng kết cấu bằng thép hợp lý nhất. Có những trường hợp nhịp đặc biệt lớn trên 100m thì chỉ áp dụng KCT .
Kết cấu dạng tấm: như bể chứa dầu khí, thiết bị lò cao nhà máy hóa chất, nhà máy hóa dầu. Đối với nhiều nước trên thế giới, thép là vật liệu quý hiếm vì thép cần thiết cho mọi ngành của nền kinh tế quốc dân.
Tại sao lại chọn KCT?
Giảm chi phí: Kết cấu thép được coi là lựa chọn kinh tế nhất về thiết kế và chi phí vật liệu. Loại cấu trúc này tốn rất ít chi phí sản xuất, lắp ráp và bảo trì so với các phương pháp truyền thống.
Tính sáng tạo: Thép có vẻ đẹp tự nhiên mà hầu hết các kiến trúc sư đều yêu thích. Kết cấu thép có thể tạo ra những giàn không gian có nhịp lớn, nhiều ánh sáng tự nhiên, có tính thẩm mỹ và kiến trúc cao.
Kiểm soát và điều khiển: Được sản xuất tại nhà máy và được lắp ráp nhanh chóng tại chỗ bởi các chuyên gia. Điều này giúp quá trình xây dựng hoàn toàn an toàn. Các nghiên cứu trong ngành đã nhiều lần chứng minh rằng kết cấu thép là giải pháp tốt nhất để quản lý xây dựng.
Tính linh hoạt: Có thể được sửa đổi để đáp ứng các ứng dụng mới, điều kiện tải, mở rộng theo chiều dọc và thay đổi theo yêu cầu của chủ sở hữu mà các hệ thống khung khác không thể cung cấp trong tương lai.
Độ bền: Chịu được lực khắc nghiệt và các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như gió mạnh, động đất, bão và tuyết rơi. Ngoài ra, các kết cấu này có khả năng chống rỉ sét và không giống như khung gỗ, không bị mối mọt, côn trùng và nấm mốc tấn công.
Thiết kế và thi công kết cấu thép
Xây dựng kết cấu thép
Cấu trúc chính của nhà thép bao gồm các thành phần sau:
Phần thép: Cột thép, vì kèo thép, thép dầm sàn. Kết cấu hệ thống nẹp: Có hai loại: nẹp mái và nẹp cột. Trong các kết cấu nhà tiền chế, hệ thống nẹp đặc biệt quan trọng và không nên bỏ qua. Phần mái che: bao gồm xà gồ mái, xà gồ tường, tôn vách …
Hạ tầng: tán, mái, mặt tiền …
Thiết kế KCT có vai trò gì?
Phần thiết kế là công việc đầu tiên và quyết định sự thành bại của dự án. Sau khi thống nhất mặt bằng và phương án kiến trúc, bước tiếp theo là tiến hành thi công kết cấu thép. Phương án thi công hợp lý sẽ giúp tiết kiệm chi phí vật tư, thời gian thi công và đảm bảo an toàn tuyết đối trong quá trình thi công.
Xây dựng hoàn tất KCT
Sau khi sản xuất tại nhà máy, các bộ phận được đưa đến công trường và sẵn sàng cho công việc lắp ráp.
Xây dựng kết cấu thép ngoài công trường bao gồm một số bước cơ bản.
Lắp bu lông chờ
Lắp ráp các cấu kiện: dầm, cột, kèo, xà gồ ..
Mái tôn mạ kẽm, máng xối, cống thoát nước …
Tôi hy vọng bài viết trên đã cho bạn cái nhìn tổng quan nhất về kết cấu thép là gì. Mọi thắc mắc cũng như ý tưởng đóng gói để hạng mục được hoàn thiện hơn, vui lòng liên hệ với chúng tôi hoặc gửi email cho chúng tôi những ý kiến đóng góp và tư vấn về sắt thép xây dựng tại địa chỉ giathicong@gmail.com.
