Cấu tạo mái ngói và các loại kết cấu mái ngói phổ biến

Mái ngói là một trong những loại mái được sử dụng phổ biến trong nhiều công trình. Để hệ mái duy trì độ bền và ổn định theo thời gian, việc hiểu rõ cấu tạo mái ngói là điều rất quan trọng. Thông qua bài viết này, BMB Steel sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết các bộ phận cấu thành mái ngói, các loại kết cấu mái phổ biến, một số lưu ý khi thi công mái ngói, và một số mẫu ngói lợp được ưa chuộng hiện nay.

1. Cấu tạo mái ngói

Cấu tạo mái ngói gồm nhiều bộ phận liên kết chặt chẽ nhau

Mái ngói là một hệ thống hoàn chỉnh gồm nhiều bộ phận liên kết chặt chẽ với nhau. Cấu tạo mái ngói thường gồm: hệ kết cấu chịu lực, hệ thống lợp bảo vệ, liên kết hệ khung kèo và kết cấu chính.

1.1. Hệ kết cấu chịu lực

Hệ kết cấu chịu lực là phần quan trọng nhất, có nhiệm vụ tiếp nhận toàn bộ tải trọng từ lớp vật liệu lợp, sau đó truyền lực xuống hệ cột, dầm và móng của công trình. Hệ kết cấu này thường bao gồm các bộ phận chính sau:

Vì kèo

Vì kèo là hệ khung được tạo thành từ các thanh thép hoặc gỗ liên kết với nhau thành dạng tam giác, giúp kết cấu có độ ổn định cao. Bộ phận này có nhiệm vụ vượt qua các nhịp lớn giữa tường hoặc cột, đồng thời tạo thành khung sườn chính để nâng đỡ toàn bộ hệ mái. Nhờ cấu trúc tam giác đặc trưng, vì kèo có khả năng phân bố tải trọng hiệu quả và đảm bảo sự vững chắc cho mái nhà.

Xà gồ

Xà gồ có nhiệm vụ tiếp nhận và phân bổ tải trọng từ lớp mái lợp xuống các cấu kiện bên dưới của công trình. Xà gồ thường được chế tạo từ sắt hộp hoặc gỗ. Xà gồ còn đóng vai trò nâng đỡ và liên kết với các cấu kiện khác trong hệ mái như vì kèo, tường hoặc dầm thép.

Cầu phong

Cầu phong là các thanh dầm được đặt dọc theo chiều dốc của mái và tựa lên hệ vì kèo. Chức năng chính của cầu phong là tạo nên mặt phẳng nghiêng của mái, đồng thời trực tiếp chịu tải từ lớp vật liệu lợp phía trên. Khoảng cách giữa các thanh cầu phong thường được tính toán phù hợp với yêu cầu chịu lực của từng loại mái.

Li tô (mè)

Li tô (hay mè) là các thanh gỗ hoặc thép hộp có kích thước nhỏ hơn, được bố trí vuông góc với cầu phong và song song với nhau. Đây là vị trí để đặt và cố định các viên ngói. Khoảng cách giữa các thanh li tô cần được chia chính xác theo kích thước của loại ngói sử dụng nhằm đảm bảo độ gối chồng giữa các viên ngói, giúp mái đạt hiệu quả chống dột tốt.

1.2. Hệ thống lợp và bảo vệ

Hệ thống lợp và bảo vệ là lớp hoàn thiện bên ngoài của mái ngói, có nhiệm vụ che chắn công trình khỏi các tác động của thời tiết như mưa, nắng, gió bão. Hệ thống này thường gồm các thành phần sau:

Màng chống thấm

Màng chống thấm là lớp vật liệu chuyên dụng, thường được làm từ bitum hoặc polymer, được trải trên bề mặt hệ cầu phong và nằm dưới lớp li tô. Mặc dù đôi khi bị bỏ qua trong quá trình thi công, lớp màng này đóng vai trò như một lớp bảo vệ bổ sung. Khi ngói bị nứt hoặc nước mưa tạt vào khe ngói, màng chống thấm sẽ ngăn nước thấm xuống bên dưới, góp phần bảo vệ kết cấu mái.

Ngói lợp

Ngói lợp là lớp vật liệu hoàn thiện nằm trên cùng của mái nhà. Chức năng chính của lớp ngói là dẫn nước mưa chảy theo bề mặt mái, giảm tác động của bức xạ nhiệt và tạo nên vẻ đẹp kiến trúc đặc trưng cho công trình.

Hệ phụ kiện đồng bộ

Ngoài ngói lợp chính, mái ngói còn cần hệ phụ kiện đi kèm như ngói nóc, ngói rìa, ngói cuối mái và vít cố định ngói chuyên dụng. Các phụ kiện này giúp hoàn thiện những vị trí giao nhau hoặc điểm kết thúc của mái, vốn là khu vực dễ bị nước xâm nhập nếu không được xử lý đúng kỹ thuật.

1.3. Liên kết hệ khung kèo và kết cấu chính

Dù hệ khung kèo được thiết kế chắc chắn, nếu không được neo giữ đúng kỹ thuật vào thân nhà thì vẫn có nguy cơ mất ổn định khi gặp các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Thông thường, hệ vì kèo thép hoặc gỗ sẽ được liên kết trực tiếp với hệ dầm bê tông hoặc đỉnh cột thông qua các bản mã thép và bulong neo chuyên dụng. Các chi tiết liên kết này giúp cố định hệ khung kèo vào kết cấu chính của công trình, tăng khả năng chống lại lực nâng do gió giật gây ra, hạn chế nguy cơ bị tốc mái và đảm bảo độ an toàn trong quá trình sử dụng.

2. Các loại kết cấu mái ngói thông dụng

Kết cấu mái ngói được lựa chọn tùy theo thiết kế kiến trúc, tải trọng công trình và yêu cầu thi công. Dưới đây là một số dạng kết cấu mái ngói phổ biến:

2.1. Kết cấu mái ngói kèo thép

Kết cấu mái ngói kèo thép sử dụng hệ khung kèo thép

Ngoài hệ vì kèo gỗ truyền thống, nhiều công trình hiện nay sử dụng hệ khung kèo thép kết hợp với rui mè bằng sắt hộp hoặc hệ khung kèo thép nhẹ. Khi thi công, nhà thầu thường sử dụng hệ kèo 2 lớp hoặc 3 lớp.

Đây là dạng kết cấu mái ngói được ứng dụng phổ biến trong nhà ở dân dụng, đặc biệt phù hợp với các loại ngói đất nung hoặc ngói xi măng màu.

Cấu tạo cơ bản của hệ mái ngói kèo thép thường gồm 4 lớp chính:

• Vì kèo: Hệ giàn mái bằng thép mạ kẽm có trọng lượng nhẹ.
• Xà gồ: Thường sử dụng thép hộp kích thước khoảng 40 × 80 mm hoặc 50 × 100 mm, khoảng cách bố trí từ 1-1,5 m tùy theo nhịp vì kèo.
• Cầu phong: Thường dùng sắt hộp kích thước 30 × 60 mm hoặc 40 × 80 mm.
• Li tô: Sử dụng thép hộp nhỏ, thường khoảng 30 × 30 mm.

2.2. Kết cấu mái ngói nền mái bê tông

Mái ngói nền mái bê tông có kết cấu kiên cố

Kết cấu mái ngói nền mái bê tông là dạng mái sử dụng bản bê tông cốt thép làm nền, sau đó tiến hành lợp hoặc dán ngói lên bề mặt. Đây là kiểu kết cấu mái khá phổ biến trong nhiều công trình nhà ở truyền thống.

Cấu tạo của mái bê tông thường bao gồm các thành phần như: cốt thép, lớp bê tông, lớp Gachmat chống nóng kết hợp lưới gia cường, cùng với lớp vữa xi măng dùng để dán ngói và lớp ngói lợp hoàn thiện bên trên.

Ưu điểm:

• Kết cấu kiên cố và có khả năng chịu lực tốt.
• Tuổi thọ cao, mái bê tông có thể sử dụng trong thời gian dài.
• Bề mặt mái liên tục, thuận lợi cho việc thi công các loại ngói dán như ngói bitum phủ đá.
• Có thể tạo nhiều hình dạng mái khác nhau theo thiết kế kiến trúc.

Nhược điểm:

• Trọng lượng lớn, làm tăng tải trọng lên hệ kết cấu bên dưới.
• Chi phí thi công nền mái bê tông khá cao.
• Thời gian thi công dài do phải thực hiện nhiều công đoạn như lắp cốp pha, đan thép, đổ bê tông và hoàn thiện bề mặt.

Vì vậy, kết cấu mái bê tông thường được áp dụng cho các công trình có hình dạng mái phức tạp hoặc cần độ kiên cố cao.

2.3. Kết cấu mái ngói cemboard

Kết cấu mái ngói cemboard thi công nhanh chóng

Cemboard (hoặc Smartboard) là loại vật liệu xi măng nhẹ được sản xuất từ xi măng mịn kết hợp với sợi hữu cơ. Nhờ tạo được bề mặt phẳng và có khả năng bắt vít tốt, vật liệu này có thể sử dụng làm nền mái cho nhiều loại ngói.

Ưu điểm:

• Trọng lượng nhẹ hơn so với bê tông, giúp giảm tải trọng cho mái.
• Thi công nhanh do vật liệu được sản xuất sẵn.
• Chất lượng đồng đều và tính thẩm mỹ cao.
• Có nhiều độ dày khác nhau, giúp dễ dàng lựa chọn theo nhu cầu.

Nhược điểm:

• Vật liệu tương đối giòn, dễ nứt vỡ nếu thiết kế không phù hợp.
• Khó tạo các bề mặt cong do cấu tạo dạng tấm phẳng.
• So với nhiều vật liệu công nghiệp khác, Cemboard vẫn có trọng lượng tương đối lớn.
• Tuổi thọ thường không cao bằng mái bê tông, thời gian sử dụng trung bình thường khoảng 10 năm trở lại.

2.4. Kết cấu mái ngói phẳng dạng khung xương

Loại kết cấu này sử dụng tấm Cemboard hoặc ván OSB làm nền mái, kết hợp với khung xương bằng gỗ hoặc sắt hộp.

Một số ưu điểm của kết cấu này gồm:

• Trọng lượng nhẹ so với mái bê tông, giảm tải cho kết cấu công trình.
• Ít xảy ra hiện tượng cong vênh trong quá trình sử dụng.
• Thời gian thi công nhanh do vật liệu được sản xuất sẵn.
• Bề mặt mái đồng đều, đảm bảo tính thẩm mỹ.

Loại mái này thường phù hợp với các công trình có kết cấu nhẹ như nhà ở nhỏ, homestay hoặc nhà nghỉ. Vì vậy, khi lựa chọn vật liệu lợp, nên ưu tiên các loại ngói có trọng lượng nhẹ, điển hình như ngói bitum phủ đá để giảm tải cho hệ mái.

2.5. Kết cấu mái ngói ván công nghiệp

Ván công nghiệp cũng có thể được sử dụng làm nền mái trong một số công trình. Đây là giải pháp khá phổ biến ở nhiều quốc gia. Khi sử dụng ván công nghiệp làm nền cho mái ngói bitum phủ đá, kết cấu mái sẽ nhẹ và thuận tiện hơn trong quá trình thi công. Tuy vậy, khi lựa chọn vật liệu, cần ưu tiên các loại ván có khả năng chịu ẩm tốt và áp dụng các biện pháp bảo vệ phù hợp để đảm bảo độ bền trong quá trình sử dụng lâu dài.

Ưu điểm:

• Trọng lượng nhẹ nên thi công nhanh và dễ dàng.
• Giảm đáng kể tải trọng cho hệ kết cấu mái.
• Một số loại ván Plywood mỏng có thể gia công uốn cong theo thiết kế.
• Khả năng chịu lực tốt hơn, không giòn như cemboard, an toàn hơn khi thi công.

Nhược điểm:

• Khả năng chống ẩm và chống nước hạn chế.
• Tuổi thọ phụ thuộc nhiều vào chất lượng vật liệu và kỹ thuật thi công, trung bình 5-10 năm.
• Mái ván không phù hợp với các dạng mái có nhiều chi tiết hoặc hình dạng phức tạp do khả năng uốn cong của vật liệu còn hạn chế.
• Khả năng chống cháy không cao nên cần chú ý đến giải pháp phòng cháy.

Loại kết cấu này thường phù hợp với các công trình nhẹ như nhà thép tiền chế, bungalow hoặc homestay.

2.6. Kết cấu mái ngói nền mái panel

Mái ngói nền mái panel cách nhiệt và cách âm tốt

Tấm panel (tôn xốp cách nhiệt) thường được sử dụng làm vách trong xây dựng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, vật liệu này vẫn có thể dùng làm nền mái. Với cấu tạo bề mặt phẳng từ lớp tôn và khả năng bắt vít hoặc đóng đinh, tấm panel có thể được sử dụng làm nền mái cho các loại ngói như ngói bitum phủ đá.

Ưu điểm:

• Khả năng cách nhiệt và cách âm tốt.
• Có thể sản xuất theo chiều dài yêu cầu nên thi công nhanh.
• Trọng lượng không quá lớn, giúp giảm tải cho kết cấu mái.
• Một số loại panel có khả năng chống cháy tốt.

Nhược điểm:

• Kả năng uốn cong kém, khó thi công với mái có hình dạng phức tạp.
• Việc cắt tấm panel tương đối phức tạp đối với mái nhiều chi tiết.
• Lớp tôn bên ngoài có thể bị gỉ sét nếu không được bảo vệ tốt.
• Chi phí vật liệu khá cao.

Kết cấu mái ngói sử dụng tấm panel phù hợp với các thiết kế mái đơn giản, ít chi tiết nhằm hạn chế việc cắt tỉa.

2.7. Kết cấu mái ngói nền mái tôn

Trong một số trường hợp, tôn cũng được sử dụng làm nền mái để lợp ngói. Loại tôn thường dùng là tôn phẳng hoặc tôn 13 sóng, trong đó tôn 13 sóng được sử dụng phổ biến hơn. Khi thi công, phần sóng lớn của tôn thường được đặt hướng lên trên để tạo bề mặt tương đối phẳng cho việc lợp ngói.

Ưu điểm:

• Trọng lượng rất nhẹ, chỉ vài kg/m2.
• Các gân sóng nhỏ giúp tăng độ cứng tương đối cho bề mặt nền mái.
• Thi công nhanh do tôn có thể cắt theo chiều dài yêu cầu.
• Không cháy và có chi phí vật liệu tương đối thấp.
• Chi phí vật liệu không quá cao.

Nhược điểm:

• Bề mặt không phẳng hoàn toàn do cấu tạo dạng sóng.
• Tôn mỏng nên vít cố định ngói có thể bị lỏng nếu thi công không đúng kỹ thuật.
• Dễ bị gỉ sét theo thời gian.
• Khả năng cách nhiệt kém, cần bổ sung các giải pháp chống nóng.

3. Lưu ý để thi công mái ngói an toàn

Để đảm bảo mái ngói đạt độ bền và an toàn trong quá trình sử dụng, quá trình thi công cần được thực hiện đúng kỹ thuật và theo từng bước rõ ràng. Thông thường, thi công mái ngói được chia thành 2 phần chính gồm: thi công hệ khung xương mái và thi công lợp mái hoàn thiện.

• Đối với phần khung mái: Với mái sử dụng khung gỗ hoặc khung sắt, độ dốc mái có thể thiết kế lớn hơn 35° để giúp thoát nước tốt hơn. Trong khi đó, với mái bê tông cốt thép, độ dốc thường nên nhỏ hơn 35° để đảm bảo sự ổn định của kết cấu do bê tông có đặc tính giòn hơn so với gỗ hoặc thép.
• Đối với phần lợp mái: Các viên ngói có thể được lắp đặt theo kiểu lợp so le hoặc lợp thẳng hàng. Khi thi công các chi tiết hoàn thiện cần thực hiện đúng trình tự, thường bắt đầu từ ngói bò cạnh rồi mới đến ngói bò nóc. Ngoài ra, cần chuẩn bị vữa có độ dẻo phù hợp, tránh sử dụng vữa quá ướt.

4. Các mẫu ngói lợp đẹp, phổ biến

Hiện nay, các mẫu ngói lợp mái trên thị trường rất đa dạng về màu sắc, kiểu dáng và chất liệu. Dưới đây là một số mẫu ngói lợp phổ biến trong các công trình hiện nay:

Ngói đất nung

Ngói đất nung được sản xuất từ đất sét nung ở nhiệt độ cao

Ngói đất nung là một trong những loại ngói truyền thống được sử dụng phổ biến trong nhiều công trình nhà ở. Loại ngói này được sản xuất từ đất sét nung ở nhiệt độ cao, tạo nên độ bền và khả năng chống thấm tốt. Ngoài màu đỏ đặc trưng, ngói đất nung hiện nay còn có nhiều màu sắc khác nhau, giúp tạo hiệu ứng thẩm mỹ nổi bật cho mái nhà.

Ngói phẳng dạng chữ nhật

Ngói phẳng dạng chữ nhật có giá thành hợp lý

Ngói phẳng dạng chữ nhật là loại ngói có thiết kế đơn giản. Nhờ giá thành hợp lý và kiểu dáng gọn gàng, loại ngói này được nhiều gia đình lựa chọn. Bên cạnh đó, bề mặt phẳng của ngói còn giúp mái nhà trông đồng đều và tinh tế hơn.

Ngói sóng màu xanh

Ngói sóng màu xanh là lựa chọn của nhiều gia đình

Ngói sóng màu xanh là lựa chọn được nhiều gia đình yêu thích nhờ mang lại vẻ đẹp khác biệt so với mái ngói đỏ truyền thống. Thiết kế dạng sóng giúp tăng khả năng thoát nước mưa và tạo điểm nhấn thẩm mỹ cho công trình.

Ngói vảy cá

Ngói vảy cá mang lại vẻ đẹp cổ điển và trang nhã

Ngói vảy cá là loại ngói có hình dạng đặc trưng giống như lớp vảy cá xếp chồng lên nhau. Màu đỏ nung truyền thống của loại ngói này mang lại vẻ đẹp cổ điển và trang nhã cho công trình. Ngói vảy cá thường được sử dụng trong các công trình muốn kết hợp giữa nét cổ điển và hiện đại.

Ngói âm dương

Ngói ấm dương mang ý nghĩa phong thuỷ

Ngói âm dương là loại ngói mang đậm dấu ấn kiến trúc cổ, thường được sử dụng trong các công trình như đình, chùa, đền thờ, từ đường. Kiểu ngói này được lắp đặt xen kẽ giữa viên ngói âm và ngói dương, tạo nên kết cấu mái độc đáo và mang ý nghĩa phong thủy. Tuy nhiên, do đặc điểm thiết kế và chi phí thi công, loại ngói này ít được sử dụng trong các công trình nhà ở dân dụng hiện nay.

Mái ngói bao gồm nhiều bộ phận liên kết chặt chẽ với nhau như hệ kết cấu chịu lực, hệ thống lợp và các chi tiết liên kết với kết cấu chính của công trình. Mỗi bộ phận đều giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo khả năng chịu lực, chống thấm và độ bền lâu dài cho mái nhà.

Hy vọng những thông tin mà BMB Steel chia sẻ sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cấu tạo mái ngói, các loại kết cấu mái phổ biến cũng như những lưu ý quan trọng khi thiết kế và thi công hệ mái cho công trình.