Các loại vật liệu và kết cấu sử dụng trong nhà công nghiệp 1 tầng

      Comments Off on Các loại vật liệu và kết cấu sử dụng trong nhà công nghiệp 1 tầng

1. Các loại vật liệu sử dụng trong nhà công nghiệp một tầng
nhà công nghiệp một tầng kết cấu chịu lực chủ yếu là móng, cột, dầm hoặc giàn đỡ mái, cột chống gió, giằng tạo thành khung chịu lực của nhà và quyết định độ bền chắc của nhà. Tuỳ theo cấp công trình, đặc điểm sản xuất bên trong để lựa chọn vật liệu cho khung nhà và kết cấu bao che phù hợp. Hiện nay ở Việt Nam cũng như ở nhiều nước trên thế giới vật liệu chủ yếu dùng cho khung nhà công nghiệp là BTCT và thép.

a) Vật liệu ETCT:
ưu điểm: Chịu được lực nén và lực kéo tốt, cho phép tạo được kết cấu với đủ các loại hình dáng khác nhau. Chống được cháy, ăn mòn do đó được dùng phổ biến trong tất cả các lĩnh vực sản xuất.
Nhược điểm: Kết cấu nặng nề, chịu tải trọng động kém. Hiện tại do KHKT phát triển trong nhà công nghiệp sử dụng loại BTCT dự ứng lực, vòm vỏ mỏng do vậy kết cấu BTCT không những vượt được khẩu độ lớn mà hình dáng cũng thanh thoát, chất lượng thẩm mỹ cao.

b) Vật liệu thép:
ưu điểm: Chịu được lực kéo và tải trọng lớn, chịu được các lực gây tác động biến dạng như lực xô, động đất, chịu được nhiệt độ cao, có trọng lượng bản thân nhỏ (so với BTCT cùng chịu lực tương đương), thi công xây lắp nhanh, dễ dàng trong việc tạo các loại hình dạng khác nhau, kết cấu thanh mảnh.
Nhược điểm: Chịu lực nén kém, dễ bị gỉ phải tốn kinh phí cho bảo dưỡng, không chịu được môi trường xâm thực mạnh như môi trường có axit, bazơ V.V…. Giá thành lớn (so với BTCT) do vậy chỉ dùng cho nhà có khẩu độ lớn.

c) Gạch + gổ:
Ưu điểm: Là vật liệu địa phương giá thành không cao, thi công đơn giản.
Nhược điểm: Độ bền, chịu nén, kéo đều kém, không chịu được các chấn động mạnh. Riêng gỗ dễ cháy, dễ mục nát.

2. Một số hình thức kết cấu sử dụng trong nhà công nghiệp một tầng

2.1. Kết cấu khẩu độ trung bình
Kết cấu khẩu độ 18m, 24m trong nhà công nghiệp một tầng được coi là nhà có khẩu độ trung bình. Do khẩu độ không lớn nên kết cấu đỡ mái thường sử dụng kết cấu phang dạng dầm vì cấu tạo lắp dựng đơn giản. Tuy nhiên với khẩu độ 18m nhiều nhà công nghiệp một tầng cũng hay sử dụng kết cấu đỡ mái dạng dàn.
Dầm sử dụng loại dầm phẳng cho nhà mái bằng, dầm dốc một phía hoặc hai phía sử dụng cho nhà mái dốc. Để giảm nhẹ trọng lượng của dầm và có tính đến sơ đồ phân bố lực người ta thường đục lỗ tròn ở thân dầm. Do phần trên của dầm chịu lực nén và trực tiếp nhận tải trọng từ mái do vậy cánh thượng được mở rộng. Còn cánh hạ chịu lực kéo tiết diện nhỏ hơn. Dầm được liên kết với cột bằng bulông. Các panen BTCT gối trực tiếp lên dầm và hàn chắc với dầm. Đối với các tấm mái BTCT nhỏ hoặc vật liệu mỏng sử dụng xà gồ gối lên dầm, các tấm mái được liên kết với xà gồ nhờ các chi tiết như mỏ móc, đinh bulông, đinh vít v.v… Xà gồ thường dùng thép hình tiết diện chữ I, u, z v.v…

2. Kết cấu không gian lớn
Nhà công nghiệp một tầng không gian lớn đáp ứng tới mức tối đa những yêu cầu linh hoạt và đa năng của công nghệ, đặc biệt đối với một số ngành công nghiệp như đóng tàu, chế tạo máy bay, hanga máy bay. Các nhà máy này không thể thiếu được các xưởng có kích thước mái rộng đôi khi tới hàng trăm mét. Tuy nhiên việc xây dựng nhà không gian lớn còn bị hạn chế do kết cấu mái phức tạp, khó thống nhất hoá cấu kiện và tốn nhiều công lao động trong xây lắp. Ngoài ra cũng khó thực hiện việc treo các đường ống kỹ thuật cũng như cầu trục vào mái không gian lớn.
Tính kinh tế của nhà không gian lớn phụ thuộc chủ yếu vào kết cấu mái vì giá thành của mái thường vượt quá nửa giá thành nhà. Do vậy việc tạo kết cấu mái không gian lớn đơn giản, kinh tế là công việc rất bức thiết.
Mái không gian lớn chia ra mái kết cấu phẳng khẩu độ lớn, mái không gian, mái treo, kết cấu sử dụng khí nén.

a) Mái kết cấu phẳng khẩu độ lớn
Mái kết cấu phẳng khẩu độ lớn không khác mái khẩu độ bình thường, tuy nhiên loại mái này cấu tạo phức tạp hơn. Theo hình dáng và đặc tính chịu lực kết cấu phẳng khẩu độ lớn phân ra loại dàn gối lên cột (hoặc dàn phụ), vòng cung, khung liền (cột và dầm liền khối).
Kết cấu chịu lực và bao che trong nhà hệ kết cấu phẳng khẩu độ lớn làm việc độc lập do vậy chi phí vật liệu cũng như trọng lượng riêng tăng gấp bội khi tăng độ lớn của khẩu độ, đó cũng là một nguyên nhân làm cho mái kết cấu phẳng khẩu độ lớn ít được sử dụng.
Một số loại kết cấu phẳng khẩu độ lớn:
– Dàn đỡ mái BTCT hoặc thép.
– Trong kết cấu phẳng dàn khẩu độ 30m trở lên được coi là dàn khẩu độ lớn.

Dàn đỡ mái kết cấu phẳng khẩu độ lớn rất đa dạng tùy theo yêu cầu của hình khối kiến trúc nhưng thông dụng là loại dàn phẳng (cánh thượng và cánh hạ song song), hình thang, tam giác, cánh cung v.v… Dàn có thể được sản xuất hoàn chỉnh tại nhà máy hoặc từ các đoạn thẳng được chuyên chở tới công trường và lắp ráp thành dàn. Trên cánh thượng của dàn có thể bố trí khung cửa mái để lấy ánh sáng, thông thoáng. Nếu dàn bằng BTCT trong khoảng không gian của dàn có bố trí các phòng phụ hoặc đường ống kỹ thuật. Dàn có thể chỉ có thanh liên kết đứng với khoảng cách 3m, không có thanh liên kết nghiêng do đó giảm được chi phí nhân công so với dàn có thanh liên kết nghiêng.
Hình 2.22 a giới thiệu dàn mái hệ kết cấu phẳng khẩu độ 96m bằng BTCT được lắp ráp từ các thanh rời, liên kết ở các góc bằng cách hàn các tấm thép chờ, sau đó trát vữa xi măng mác cao. Dàn được sản xuất từ bê tông mác 500, thanh cánh hạ bằng cốt thép dự ứng lực.
Hình 2.22b giới thiệu hanga của Mỹ, mái bằng thép dự ứng lực gối lên hai hàng cột và có độ vươn của côngson 42m. Cánh thượng bằng thép dự ứng lực làm từ thép hình chữ T có bản rộng kết hợp với 6 thanh kéo đường kính 28,4mm và được neo chặt vào các tấm ở phần nhà nhiều tầng của hanga. Phần neo chặt của dàn được bao bằng lớp vỏ BTCT.
– Kết cấu hình vòng cung (hình 2.22 c, e, 1, m) gồm hai phần: Phần vòng cung có thể làm từ BTCT hoặc thép và phần trụ gối bằng BTCT, sử dụng hợp lý ở các khẩu độ lớn trên 40m. Kết cấu hình vòng cung chia ra các loại:
+ Liên kết bằng ba khớp gồm hai khớp ở hai trụ gối và khớp ở giữa.
+ Hai khớp ở hai trụ gối
+ Liên kết liền với trụ gối

Trụ gối của vòng cung có thể là cột hoặc móng đặc biệt. Khi khẩu độ lớn vòng cung nối liền trực tiếp với móng (không qua khớp). Trong thực tế phổ biến nhất là vòng cung hai khớp vì gia công lắp dựng đơn giản. Khi bị tác động của nhiệt độ vòng cung có thể bị uốn, xoay tự do trong khớp do vậy không làm tăng độ nén trong tiết diện vòng cung. Trong vòng cung hai khớp cánh cung nhận lực kéo và truyền lực này xuống trụ gối.
+ Vòng cung liền không khớp khi gối trực tiếp lên móng không chịu lực kéo.