Mái treo mặc dù không sử dụng cho các công trình nhà dân bình thường nhưng trong những công trình nhịp lớn với quy mô diện tích rộng như nhà thi đấu, sân vận động…thì kết cấu mái dây treo vô cùng cần thiết và không thể thiếu. Tuy nhiên cũng có khá nhiều loại mái dây treo, mỗi loại có đặc điểm kết cấu khác nhau nên chúng ta cần hiểu rõ để có sự lựa chọn phù hợp nhất cho công trình.
Đặc điểm và ứng dụng của kết cấu mái dây treo
Khả năng chịu lực của mái dây được xác định theo độ bền bởi chúng chỉ có lực kéo. Kết cấu làm việc chịu kéo lên chúng sử dụng triệt để khả năng chịu lực của dây cáp, đồng thời với cường độ cao của vật liệu trọng lượng của kết cấu chịu lực tương đối nhỏ. Với dạng kết cấu này khi nhịp tăng cho hiệu quả sử dụng kết cấu tăng. Ưu việt hơn nữa là kết cấu dây treo dễ vận chuyển có khả năng lắp ráp không cần dàn giáo, chúng vượt nhịp lớn, có nhịp đến 60m. Hệ lưới thanh không gian phẳng thực chất là một hệ thống dàn cánh song song đặt giao nhau.
Nhược điểm của kết cấu mái dây treo:
– Biến dạng lớn: Vì mô đun đàn hồi của cáp thấp E = (1,5 => 1,8).10˄6daN/cm2 nhỏ hơn thép cán. Song khả năng làm việc đàn hồi của thép cường độ cao lại lớn hơn thép thường nên biến dạng tỉ đối trong giai đoạn đàn hồi lớn hơn so với thép CT3 vài lần.
– 1 đặc điểm nữa của kết cấu mái dây treo mái treo là có tính biến hình lớn. Khi sơ đồ tác dụng của trọng tải thay đổi thì sơ đồ hình học của hệ có thay đổi lớn. Để giảm nhẹ chuyển vị động, các mái thường được thiết kế căng trước và có giải pháp cấu tạo đặc biệt làm tăng khả năng ổn định hình dạng của hệ.
Kết cấu mái dây treo kiểu một lớp
Đối với các công trình nhịp lớn như gara, hănga, nhà triển lãm, nhà thi đấu, sân vận động…có thể dùng kết cấu mái dây treo một lớp. Các công trình này thường có mặt bằng hình chữ nhật, tròn, bầu dục, elip. Kết cấu dây 1 lớp có thể vượt được nhịp lớn vào khoảng 70 ÷ 100m. Các dây được neo chắc vào hệ gối cứng, vành cứng.
Kiểu kết cấu mái dây treo 2 lớp
Kết cấu hệ dây 2 lớp gồm: Lớp dây võng xuống là lớp dây chịu lực, gọi là lớp dây chủ, lớp dây vồng lên là lớp dây căng, gọi là lớp dây ổn định. Liên hệ giữa 2 lớp dây là các thanh chống cứng chịu nén hoặc chịu kéo.
Đối với kết cấu mái dây treo 2 lớp nhờ có lớp dây căng cùng làm việc với lớp dây chủ làm tăng độ ổn định hình dạng cho hệ dây, làm cho hệ có độ cứng và có khả năng chịu được tải trọng đổi chiều. Để lớp dây căng có đủ khả năng cùng làm việc với lớp dây chủ, cần phải căng trước lớp dây này sao cho trong nó lực kéo do căng trước luôn lớn hơn nội lực nén cho tải trọng.
Kết cấu mái dây treo kiểu dàn dây
Dây dàn cáp là hệ kết cấu dây 2 lớp cải tiến. Các thanh cánh của dàn dây là dây chủ và dây căng như hệ 2 lớp dây. Liên hệ giữa 2 lớp dây này là hệ thanh bụng dạng tam giác, đó là các dây xiên.
Để hệ kết cấu này làm việc như dàn, cần phải căng trước tạo cho tất cả các thanh của dàn luôn có nội lực kéo dưới bất kì tổ hợp tải trọng nào của hệ.
Kết cấu mái dây treo kiểu dây hình yên ngựa
Kết cấu dây hình yên ngựa là hệ kết cấu không gian tạo nên từ 2 lớp dây trực giao, neo chắc vào gối cứng là các vành biên hoặc dầm biên. Hai lớp dây này cũng gồm 1 lớp dây chủ (dây võng xuống, dây chịu lực) và một lớp dây căng (dây vồng lên). Với kết cấu mái dây treo hình yên ngựa lớp dây căng đặt trực tiếp trên lớp dây chủ và được căng trước.
Nhà có lớp dây căng trước sao cho trong các dây luôn có nội lực kéo với bất kì tổ hợp tải trọng nào, đã làm tăng độ ổn định hình dạng và độ cứng cho hệ cũng như làm giảm được sự gia tăng độ võng của hệ khi chịu tải trọng.
Kết cấu mái dây treo kiểu hỗn hợp dây và thanh
Hệ kết cấu này gồm có các xà (dàn, dầm) côngxôn và các dây cáp treo các xà này, các dây được liên kết chắc vào xà kéo vượt qua đỉnh cột trụ neo vào các kết cấu ở các phòng phụ trợ (không phải làm các kết cấu neo đặc biệt).
Kết cấu mái dây treo vỏ mỏng
Vỏ mỏng là hệ thanh không gian có mặt ngoài cong theo một chiều, dùng cho các công trình có mặt bằng hình chữ nhật nhịp đến 90m. Các ô lưới của vỏ đơn giản nhất là dạng hình thoi, tuy nhiên kiểu ô này không có các thanh chóng dọc nhà nên không đảm bảo độ cứng của kết cấu theo phương dọc. Kết cấu lúc này làm việc giống như vòm theo phương ngang nhà.
Kết cấu mái dây treo vỏ mỏng, hệ chịu lực của mái treo có thể là vỏ mỏng bằng các tấm kim loại. Vỏ được liên kết vào vành biên bê tông cốt thép tiết diện 4000 x 1000mm, vành này tựa trên hệ thống cột BTCT tiết diện 1400 x 500mm. Với hệ kết cấu như vậy đã tạo cho công trình chịu lực tốt nhất là khi chịu gió bốc, làm công trình có khả năng ổn định cao, hạn chế được biến dạng quá mức của vỏ mỏng khi chịu tải trọng không đều. Kết cấu giải quyết như vậy đã giúp cho việc xử lý thoát nước mái được thuận lợi.
Mái treo được thiết kế phải dựa trên sơ đồ, bản vẽ chi tiết với những tính toán kỹ lưỡng về khoảng cách, về kết cấu…Nhịp lớn là yếu tố quyết định để chúng ta lựa chọn sử dụng kết cấu mái dây treo thay cho mái tôn. Có nhiều loại mái treo để các bạn lựa chọn, trong đó phổ biến là các kiểu mái dây 1 lớp, 2 lớp…Vì thế trước khi quyết định thi công hãy nhờ kiến trúc sư tư vấn để đảm bảo hiệu quả cho công trình.