Giải pháp thiết kế gia tăng tính bền vững của công trình nhà thép tiền chế

Tính bền vững luôn là một trong những mối quan tâm của các doanh nghiệp khi tiến hành xây dựng một công trình. Vì khái niệm nhà thép tiền chế là một thuật ngữ khá mới, gần đây các nhà khoa học tập trung nhiều vào việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp bền vững cho loại hình công trình này. Bài viết này sẽ phân tích về một số giải pháp thiết kế hiệu quả giúp nhà thép tiền chế bền vững hơn so với kết cấu thép thông thường.

1. Nhà thép tiền chế bền vững

Tính bền vững luôn là một trong những mối ưu tiên hàng đầu trong ngành xây dựng. Để đánh giá một công trình nhà thép tiền chế có bền vững hay không, ta phải xem xét nhiều khía cạnh. Thứ nhất, công trình phải đáp ứng yêu cầu không tiêu tốn nguyên vật liệu, năng lượng và không gian. Thứ hai, công trình có sức chống chịu cao dưới tác động thời tiết, địa hình khắc nghiệt và thiên tai. Cuối cùng, công trình đó có thể được tái sử dụng và tái chế, và không gây ô nhiễm cho môi trường sau khi hết vòng đời.

2. Tính bền vững của nhà thép tiền chế

Có nhiều lý do nhà thép tiền chế bền vững hơn so với các tòa nhà thông thường. Phần này của bài viết sẽ tập trung phân tích ba khía cạnh bao gồm trọng lượng khung, chuyển dịch theo chiều ngang (dao động) và chuyển dịch theo chiều dọc  (độ lệch) của khung.

2.1 Trọng lượng khung

Trước hết, với cùng chiều dài nhịp khung, cùng nhịp bay và cùng tải trọng, người ta tính được rằng nhà thép tiền chế nhẹ hơn so với khung nhà thép thông thường. Một nghiên cứu của các nhà khoa học tại Ả Rập Saudi chỉ ra rằng với chiều dài nhịp 30m và nhịp 6m, trọng lượng nhà thép tiền chế thấp hơn khoảng 30% so với công trình nhà thép truyền thống. Trong trường hợp nhịp dài hơn hoặc khoảng cách giữa các gian lớn hơn, trọng lượng khung của nhà thép truyền thống còn thấp hơn nữa.

2.2 Chuyển dịch theo chiều ngang (dao động)

Ngoài trọng lượng khung, chuyển dịch ngang hay còn gọi là dao động, cũng là một yếu tố quan trọng quyết định khả năng chịu tải của nhà thép tiền chế chịu tải. Các cấu trúc dao động được biết đến là linh hoạt hơn và được thiết kế để chịu gió, động đất và các loại tải trọng động khác. Theo nghiên cứu, nhà thép tiền chế dao động ít hơn so với kết cấu nhà thép truyền thống. Điều này là nhờ các kỹ sư áp dụng một cách hiệu quả các phương pháp kích thước mặt cắt ngang và phương pháp làm gọn trong quá trình thiết kế và xây dựng công trình

2.3 Chuyển dịch theo chiều dọc (Độ lệch)

Tương tự như chuyển dịch theo chiều ngang, chuyển dịch theo chiều dọc cũng được tính đến khi xem xét các yếu tố quyết định công trình nhà thép tiền chế bền vững. Trong xây dựng, độ lệch (độ cong) đề cập đến mức độ uốn cong hoặc biến dạng của các cấu trúc dưới tác động của một số lực. Các cấu trúc có thể bị ảnh hưởng bởi độ lệch (bị làm chuyển dịch theo chiều dọc) là dầm hoặc cột. Nghiên cứu cho thấy các khung của nhà thép tiền chế có độ lệch thấp hơn so với khung thép cán nóng thông thường.

3. Giải pháp thiết kế gia tăng tính bền vững của công trình nhà thép tiền chế

Như đã nói ở trên, tính bền vững của một công trình nhà thép tiền chế phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Phần này của bài viết sẽ tập trung vào quá trình thiết kế, phân tích hai phương pháp làm giảm lực địa chấn và lực trọng trường cũng như giảm thiểu chi phí sản xuất, xây dựng và vận chuyển.

3.1 Kích thước mặt cắt ngang

Thông thường, nhà thép tiền chế sử dụng kết hợp các cấu kiện thép cán nóng và thép hình nguội. Phương pháp thép cán nóng thường được sử dụng cho các kết cấu chính của công trình, chịu tải trọng và ứng suất cao, ví dụ như cột và dầm. Phương pháp thép tạo hình nguội, thường sử dụng các quy trình như cán và ép, được sử dụng cho các kết cấu đỡ như xà gồ và dầm giúp giữ mái và tường. Tuy kích thước của các cấu kiện thép cán nguội thường có thể nhỏ hơn so với các cấu kiện cán nóng, nhưng chúng vẫn đủ chắc chắn để chịu tải. Việc xem xét cân nhắc kỹ lưỡng và thay đổi cân đối giữa phương pháp nóng và lạnh khi sản xuất các bộ phận thép có thể có thể giúp giảm một lượng lớn vật liệu và năng lượng.

3.2 Phương pháp làm gọn các đoạn thép

Phương pháp làm gọn các đoạn thép được sử dụng để giảm trọng lượng của tòa nhà, cải thiện tính thẩm mỹ và tối ưu hóa hiệu suất kết cấu của nó. Phương pháp phổ biến nhất để làm gọn là phương pháp cán. Trong quá trình cán, các đoạn thép như dầm hay cột được truyền liên tục qua các con lăn để làm giảm chiều rộng và độ dày của chúng. Ngoài phương pháp cán, cắt và hàn cũng là những phương pháp hiệu quả để làm gọn các đoạn thép. Tuy nhiên, các phương pháp này đòi hỏi tiêu tốn thời gian và chi phí hơn. Do đó, cân đối giữa các phương pháp làm gọn các đoạn thép là một lựa chọn tốt để giảm chi phí và năng lượng.

Trên đây là một số giải pháp thiết kế gia tăng tính bền vững của nhà thép tiền chế. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích. Truy cập trang web của BMB Steel để đọc thêm về nhà thép tiền chế và cấu trúc thép. Bạn cũng có thể liên hệ với chúng tôi khi có nhu cầu tư vấn thiết kế và xây dựng nhà thép.

>>> Xem thêm: Những lưu ý quan trọng khi thiết kế nhà xưởng