Kết cấu mái ngói kèo thép là gì? Lưu ý thi công chi tiết

Kết cấu mái ngói kèo thép đang dần trở thành sự lựa chọn phổ biến trong các công trình nhà ở và dân dụng. Tuy nhiên, để hệ mái đảm bảo độ bền lâu dài, việc hiểu rõ cấu tạo, vật liệu, ưu nhược điểm, các lưu ý trong thiết kế và thi công là điều cần thiết. Bài viết dưới đây, BMB Steel sẽ giúp bạn hiểu chi tiết về kết cấu mái ngói kèo thép và những yếu tố quan trọng cần quan tâm trước khi lựa chọn giải pháp này.

1. Kết cấu mái ngói kèo thép là gì?

Kết cấu mái ngói kèo thép là hệ khung chịu lực của mái, được tạo thành từ vì kèo, xà gồ, cầu phong và lito. Hệ kết cấu này liên kết với nhau để nâng đỡ toàn bộ lớp ngói bên trên.

Cấu tạo kết cấu mái ngói kèo thép

Cụ thể, kết cấu mái ngói kèo thép bao gồm các thành phần chính sau:

• Vì kèo: Là khung chịu lực chính của mái, được gia công từ thép mạ kẽm có độ bền cao, trọng lượng nhẹ, giúp giữ sự ổn định cho mái.
• Xà gồ: Thường sử dụng thép hộp kích thước 4x8cm hoặc 5x10cm, được lắp đặt cách nhau khoảng 1-1.5 mét tùy theo khoảng cách giữa các vì kèo.
• Cầu phong: Là các thanh sắt hộp có kích thước 3x6cm hoặc 4x8cm, được bố trí theo phương vuông góc với xà gồ và song song với vì kèo.
• Lito: Là các thanh sắt nhỏ, thường có kích thước khoảng 3x3cm, được lắp đặt vuông góc với cầu phong.

2. Phân loại kết cấu mái ngói kèo thép

Kết cấu mái ngói kèo thép có thể được phân loại dựa trên 2 cách phổ biến là theo chất liệu sử dụng và theo kết cấu của hệ khung giàn.

2.1. Theo chất liệu

Dựa vào vật liệu chế tạo vì kèo và các cấu kiện chính, kết cấu mái ngói kèo thép thường được chia thành 2 loại sau:

• Mái ngói kèo thép hộp/thép đen: Đây là hệ kèo được gia công từ thép hộp hoặc thép đen truyền thống, các chi tiết liên kết với nhau chủ yếu bằng phương pháp hàn. Ưu điểm của hệ mái này là độ bền cao, chi phí đầu tư hợp lý nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại hình công trình phổ thông.
• Mái ngói kèo thép siêu nhẹ: Loại mái này được sản xuất từ hợp kim nhôm kẽm hoặc thép mạ màu, các cấu kiện liên kết với nhau bằng vít cường độ cao. So với thép hộp hoặc thép đen, hệ kèo thép siêu nhẹ có trọng lượng nhẹ hơn và khả năng chống rỉ sét tốt hơn. Tuy nhiên, chi phí của giải pháp này thường cao hơn.

Kết cấu mái ngói kèo thép siêu nhẹ bằng hợp kim nhôm kẽm

2.2. Theo kết cấu

Ngoài cách phân loại theo vật liệu, kết cấu mái ngói kèo thép còn được chia theo đặc điểm cấu tạo của hệ khung giàn thành 3 loại dưới đây:

• Khung kèo thép 2 lớp: Đây là phương án phù hợp với mái nhà lợp ngói, đặc biệt là các công trình có trần. Hệ khung gồm các thanh thép liên kết bằng vít tự khoan cường độ cao và được gắn vào dầm bê tông thông qua pad liên kết. Kết cấu 2 lớp giúp tăng khả năng vượt nhịp, đồng thời tối ưu không gian phía trên trần hoặc tầng áp mái.
• Khung kèo thép 3 lớp: Hệ khung này bao gồm xà gồ ốp đôi, cầu phong sổ dọc và lito bố trí theo phương ngang. Các bộ phận được liên kết với nhau bằng vít tự khoan cường độ cao kết hợp với pad liên kết chữ L, tạo thành một khung giàn chắc chắn và ổn định hơn.
• Khung kèo thép cho mái bê tông lợp ngói: Hệ vì kèo thép được lắp đặt phía trên sàn bê tông nhằm tạo khoảng hở giữa lớp ngói và mặt bê tông, giúp làm mát tầng áp mái. Các thanh cầu phong sổ dọc được liên kết với sàn bê tông bằng bulong nở và bản mã chữ L. Đồng thời, các thanh vì kèo được bố trí theo chiều ngang mái để hạn chế tình trạng xê dịch hoặc nứt vỡ ngói do sự co ngót của bê tông.

Hệ mái ngói kèo thép được lắp phía trên sàn bê tông

3. Vật liệu chế tạo kết cấu mái ngói kèo thép nhẹ

Cường độ thép G550

Trong các hệ kết cấu mái thép nhẹ, thép mạ hợp kim nhôm kẽm có cường độ G550 được sử dụng phổ biến. G550 không phải là tên một loại thép cụ thể mà là ký hiệu thể hiện tiêu chuẩn cường độ, với giới hạn chảy tối thiểu đạt 550 Megapascal (MPa). Chỉ số này cho thấy vật liệu có khả năng chịu lực kéo và lực căng rất cao trước khi xảy ra biến dạng, cho phép thiết kế hệ khung với tiết diện thanh mảnh nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực tốt.

Lớp mạ hợp kim nhôm kẽm

AZ100 hoặc AZ150 là các ký hiệu thể hiện lượng hợp kim nhôm kẽm được mạ trên bề mặt thép. Cụ thể, AZ100 tương ứng với 100 gram lớp mạ trên mỗi mét vuông thép (tối thiểu 100g hợp kim/m²), AZ150 là 150g/m2. Lượng mạ càng lớn thì khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của vật liệu càng cao.

Lớp mạ hợp kim nhôm kẽm giúp bảo vệ thép khỏi quá trình oxy hóa và tác động của môi trường ẩm, đặc biệt hiệu quả tại các khu vực có độ ẩm cao hoặc môi trường có tính ăn mòn.

4. Ưu và nhược điểm của kết cấu mái ngói kèo thép

Kết cấu mái ngói kèo thép là giải pháp được ứng dụng rộng rãi trong các công trình hiện đại nhờ tính linh hoạt trong thiết kế và thi công. Tuy nhiên, tương tự các hệ mái khác, hệ mái này cũng tồn tại những ưu điểm và hạn chế nhất định.

4.1. Ưu điểm

Hệ mái ngói kèo thép lắp đặt đơn giản, nhanh chóng

• Khi được thiết kế và thi công đúng kỹ thuật, kết cấu mái ngói kèo thép mang lại độ vững chắc cao cho mái nhà. Hệ khung thép có khả năng chịu lực tốt, chống chịu hiệu quả trước các tác động của thời tiết.
• Nhờ sử dụng thép không gỉ hoặc thép mạ hợp kim chất lượng cao, mái ngói kèo thép có độ bền vượt trội theo thời gian. Đặc biệt, vật liệu thép có thể tái sử dụng khi tháo dỡ, góp phần giảm thiểu chất thải xây dựng và bảo vệ môi trường.
• So với các phương pháp làm mái truyền thống, hệ kèo thép diễn ra đơn giản hơn, tiết kiệm thời gian và nhân công.

4.2. Nhược điểm

• Hệ khung giàn đòi hỏi quá trình thiết kế và thi công chính xác. Nếu tay nghề thợ không đảm bảo hoặc lắp đặt sai kỹ thuật, chất lượng và độ bền của mái có thể bị ảnh hưởng đáng kể.
• Ngoài ra, đối với những công trình sử dụng tôn thay cho ngói trên hệ kèo thép, hệ mái không đảm bảo khả năng chịu lực dễ xảy ra tình trạng tốc mái khi chịu tác động của gió bão.

5. Lưu ý khi thiết kế và thi công kết cấu mái ngói kèo thép

Để kết cấu mái ngói kèo thép phát huy tối đa hiệu quả chịu lực trong quá trình sử dụng, công tác thiết kế và thi công cần được thực hiện cẩn thận, đúng kỹ thuật. Dưới đây là những vấn đề quan trọng cần lưu ý ở từng giai đoạn.

5.1. Thiết kế kết cấu mái ngói kèo thép

Trong giai đoạn thiết kế, các thông số kỹ thuật phải được tính toán chính xác và tỉ mỉ các yếu tố sau:

• Tải trọng: Cần xác định chính xác các loại tải trọng tác động lên mái, bao gồm tải trọng bản thân kết cấu, tải trọng gió, tải trọng mưa, tải trọng tuyết tại những khu vực có điều kiện thời tiết đặc thù.
• Độ dốc mái: Độ dốc mái được xác định dựa trên loại ngói sử dụng và yêu cầu của bản thiết kế.
• Khoảng cách khung kèo và xà gồ: Chiều dài và khoảng cách xà gồ phụ thuộc vào tải trọng tác động lên mái và chủng loại xà gồ được sử dụng. Khoảng cách giữa các khung kèo thép sẽ được tính toán dựa trên diện tích và chiều dài mái cần lợp ngói, kết hợp với yêu cầu của bản thiết kế.

5.2. Thi công kết cấu mái ngói kèo thép

Bên cạnh thiết kế, quá trình thi công cũng đóng vai trò quyết định đến chất lượng của hệ mái. Khi thi công kết cấu mái ngói kèo thép cần lưu ý những vấn đề sau:

• Khảo sát và lập kế hoạch: Trước khi triển khai, cần tiến hành khảo sát kỹ lưỡng điều kiện địa hình và thời tiết tại khu vực xây dựng. Trên cơ sở đó, lập kế hoạch thi công chi tiết bao gồm các hạng mục công việc, tiến độ thực hiện, nguồn lực phân bổ và hoàn thiện bản vẽ kết cấu mái ngói kèo thép phù hợp.
• Lựa chọn vật liệu chất lượng: Việc sử dụng vật liệu đạt tiêu chuẩn và có nguồn gốc rõ ràng từ các nhà cung cấp uy tín giúp đảm bảo tuổi thọ của hệ mái. Lựa chọn đúng vật liệu còn hạn chế tình trạng thấm dột hoặc xuống cấp sớm, ảnh hưởng đến toàn bộ công trình.
• Thi công đúng kỹ thuật: Thi công hệ kèo thép đòi hỏi sự chính xác và cẩn thận cao. Các mối liên kết cần được lắp đặt đúng kỹ thuật, sử dụng công cụ phù hợp để đảm bảo tính chính xác, độ chắc chắn và tính thẩm mỹ của mái.
• Lắp đặt và cố định ngói cẩn thận: Sau khi hoàn thiện hệ khung kèo thép, tiến hành lợp ngói theo đúng quy trình. Các viên ngói cần được sắp xếp đồng đều và cố định chắc chắn. Có thể sử dụng thêm keo chống thấm hoặc đinh vít chuyên dụng để tăng khả năng liên kết và chịu lực cho mái.
• Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ: Khi công trình hoàn thành, cần kiểm tra tổng thể hệ kết cấu mái ngói kèo thép để đảm bảo độ an toàn và ổn định. Trong quá trình sử dụng, việc bảo dưỡng định kỳ như kiểm tra, vệ sinh và thay thế các bộ phận hư hỏng là rất cần thiết để duy trì chất lượng của hệ mái.

6. Các mẫu mái ngói sử dựng phổ biến cho kết cấu kèo thép

Tùy theo thiết kế kiến trúc và diện tích ngôi nhà, loại mái ngói sử dụng cho kết cấu kèo thép sẽ được lựa chọn sao cho phù hợp về thẩm mỹ và tải trọng. Dưới đây là một số mẫu mái ngói phổ biến hiện nay:

Mái ngói bằng đất nung

Mái ngói bằng đất nung chịu nhiệt tốt

Đây là dòng ngói truyền thống, được sản xuất từ đất sét và nung ở nhiệt độ cao trong lò. Quá trình chế tác đòi hỏi kỹ thuật và tay nghề để tạo ra các viên ngói có độ chắc chắn và độ bền ổn định. Ưu điểm nổi bật của mái ngói đất nung là khả năng hấp thụ nước thấp và chịu nhiệt tốt. Nhờ đó, loại ngói này phù hợp với khu vực có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều.

Mái ngói bằng nhựa Composite

Mái ngói bằng nhựa Composite chống thấm tốt

Mái ngói nhựa Composite được tạo thành từ sự kết hợp giữa các hạt gốc tự nhiên và Polymer tổng hợp. Sản phẩm thường được sản xuất bằng công nghệ đúc nóng hoặc ép phun công nghiệp hiện đại. Loại ngói này có khả năng chống thấm tốt và hạn chế phai màu dưới tác động của ánh nắng mặt trời, phù hợp cho các công trình tại khu vực có khí hậu ẩm ướt hoặc nắng nóng kéo dài.

Mái ngói từ bê tông cốt sợi phủ sơn màu

Mái ngói từ bê tông cốt sợi có khả năng chịu lực cao

Ngói bê tông cốt sợi được cấu tạo từ hỗn hợp bê tông kết hợp với sợi gia cường như sợi thủy tinh hoặc sợi Carbon. Tương tự ngói Composite, loại ngói này cũng được sản xuất bằng phương pháp đúc khuôn hoặc ép phun công nghiệp. Ngói bê tông cốt sợi có khả năng chịu lực cao và độ bền tốt hơn, phù hợp cho những công trình yêu cầu chất lượng cao, hình thức kiến trúc hiện đại.

Trên đây, BMB Steel đã cung cấp những thông tin chi tiết về kết cấu mái ngói kèo thép, ưu nhược điểm, các lưu ý quan trọng trong quá trình thiết kế và thi công. Hy vọng những nội dung trong bài viết sẽ giúp bạn có thêm cơ sở để lựa chọn giải pháp mái ngói kèo thép phù hợp với nhu cầu xây dựng thực tế.