So sánh kết cấu thép và bê tông cốt thép

Kết cấu thép và bê tông cốt thép là hai kết cấu được sử dụng phổ biến trong ngành xây dựng. Mỗi loại có tính chất và ưu điểm khác nhau. Hiểu rõ sự khác biệt giữa kết cấu thép và bê tông cốt thép là cần thiết trong việc đưa ra quyết định đúng đắn cho dự án xây dựng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng so sánh hai loại kết cấu dựa trên các khía cạnh khác nhau.

1. Tổng quan về kết cấu thép và bê tông cốt thép

Kết cấu thép là các công trình được xây dựng với vật liệu chính là thép. Thép được sử dụng để làm khung, góp phần tạo nên sức chống chịu cho tòa nhà. Ngày nay, nhờ một loạt ưu điểm (sức mạnh, độ bền, tính linh hoạt,v.v.) mà kết cấu thép đang ngày càng trở nên phổ biến trong xây dựng. 

Thứ nhất, kết cấu thép rất chắc chắn và bền vững nên phù hợp với những công trình cần không gian rộng như nhà kho, nhà xưởng, v.v. Bên cạnh đó, khả năng chống cháy, lực địa chấn, và các khả năng khác giúp cho các công trình thép có tính an toàn cao. Ngoài ra, thép cũng là vật liệu linh hoạt, điều này giúp thép dễ dàng được tạo hình khác nhau để đáp ứng nhu cầu của người xây dựng. 

1.2 Bê tông cốt thép

Bê tông cốt thép là vật liệu xây dựng linh hoạt do kết hợp giữa độ chắc của bê tông với độ bền kéo của cốt thép. Bê công cốt thép được ứng dụng rộng rãi do có độ bền cao, có khả năng chịu được cả lực nén, lực căng và có thể ứng dụng thiết kế linh hoạt. Bê tông cốt thép được sử dụng trong nhiều dự án xây dựng để tạo ra các kết cấu vững chắc có sức tải lớn và có khả năng chịu được điều kiện môi trường khắc nghiệt. 

2. So sánh kết cấu thép và bê tông cốt thép

2.1 Vật liệu

Kết cấu thép:

• Vật liệu chính của các công trình thép là là các khung thép kết cấu (có thành phần chính là sắt và cacbon). Ngoài ra, thép kết cấu cũng bao gồm một lượng nhỏ các nguyên tố khác để nâng cao các một số tính chất nhất định.
• Kết cấu thép sử dụng nhiều loại liên kết khác nhau (liên kết bu lông, liên kết đinh tán và liên kết hàn) để kết nối các thành phần và cấu kiện thép với nhau.

Bê tông cốt thép: Bê tông là vật liệu tổng hợp được làm từ xi măng, cốt liệu (như cát và sỏi) và nước.

• Xi măng là thành phần quan trọng của bê tông. Xi măng được cấu tạo từ đá vôi, đất sét, silic. Xi măng có vai trò là chất kết dính các vật liệu lại với nhau.
• Các cốt liệu (cát, sỏi) mang lại khối lượng lớn cũng như độ vững chắc cho bê tông. Các cốt liệu được trộn với xi măng và nước để tạo thành hỗn hợp bê tông. 
• Nước đóng vai trò trong quá trình hydrat hóa xi măng, khiến cho xi măng liên kết với các cốt liệu tạo thành hỗn hợp rắn.
• Bê tông cốt thép kết hợp cả cốt thép (thanh thép hoặc lưới thép). Cốt thép có vai trò tăng độ bền kéo cho hỗn hợp bê tông, giúp chống nứt và hư hỏng kết cấu.

2.2 Độ bền và đặc tính kết cấu

Kết cấu thép:

• Thép có tỷ lệ độ bền trên trọng lượng lớn. Do đó vật liệu thép được sử dụng phổ biến trong các kết cấu yêu cầu khả năng chịu tải cao và vượt nhịp lớn.
• Thép có lực căng và lực nén lớn. Do đó vật liệu thép có phù hợp với các thiết kế linh hoạt.
• Các cấu kiện thép có tiết diện nhỏ, gọn, nên cấu kiện có trọng lượng nhẹ hơn bê tông khoảng 60%.
• Do có thể chịu được tải trọng rất lớn nên kết cấu thép được sử dụng phổ biến trong các công trình công nghiệp, công trình nhà tầng, và các dự án cơ sở hạ tầng quy mô lớn.

Bê tông cốt thép:

• Bê tông có khả năng chịu nén tốt nhưng khả năng chịu kéo kém. Hạn chế này được khắc phục bằng việc sử dụng thanh cốt thép đặt vào bê tông để tăng độ bền kéo. Độ bền kéo của thép hơn bê tông khoảng 8 lần. 
• Bê tông cốt thép kết hợp độ bền nén của bê tông và độ bền kéo của thép, tạo nên vật liệu phù hợp với nhiều loại công trình. 
• Bê tông cốt thép được cấu thành từ các vật liệu nặng nên tổng thể vật liệu khá cồng kềnh, có thể nặng tới 2.700 kg/m³.
• Vật liệu bê tông cốt thép thường được sử dụng trong các công trình tòa nhà cao tầng, cầu, đập, và nhiều công trình dân dụng khác.

2.3 Độ linh hoạt trong thiết kế

Kết cấu thép:

• Do có độ bền và độ dẻo cao nên thép có thể được sử dụng để tạo ra những không gian rộng mở, không có cột giữa, hoặc có thể được tạo hình, uốn cong để đáp ứng thiết kế đặc biệt.
• Các cấu kiện thép có thể được gia công trước khi vận chuyển đến công trường, góp phần giảm thời gian xây dựng và cho phép quá trình xây dựng, sửa đổi diễn ra nhanh chóng, dễ dàng hơn.
• Do có tính linh hoạt mà thép có thể được sử dụng trong kiến trúc độc đáo như trung tâm thể thao hoặc các công trình thương mại hiện đại.

Bê tông cốt thép:

• Do có thể được xây dựng thành nhiều hình dạng khác nhau mà bê tông có thể đáp ứng được tính linh hoạt thiết kế. Bê tông được dùng đúc và tạo nên các chi tiết kiến trúc phức tạp. Bê tông cũng có thể được kết hợp với các vật liệu khác.
• Tuy nhiên, quá trình xây dựng kết cấu bê tông yêu cầu lập kế hoạch và phối hợp chặt chẽ hơn nhiều so với kết cấu thép do cần sử dụng nhiều khuôn bê tông trong quá trình thi công.
• Bê tông cốt thép thường được sử dụng trong các công trình nhà ở, thương mại, cầu và các cơ sở hạ tầng khác.

2.4 Tốc độ thi công

Kết cấu thép:

• Các cấu kiện thép có thể được gia công sẵn tại nhà máy, sau đó được vận chuyển tới công trường. Tại đây, kết cấu thép được lắp ghép một cách nhanh chóng, giúp tăng tiến độ xây dựng, góp phần giảm chi phí lao động.
• Kết cấu thép có trọng lượng nhẹ, do đó quá trình vận chuyển và lắp ráp diễn ra dễ dàng hơn. Điều này phù hợp với các dự án hạn chế về thời gian.

Bê tông cốt thép:

• Quá trình thi công công trình bê tông cốt thép thường tốn nhiều thời gian hơn do cần đúc bê tông tại chỗ và cần thời gian chờ khô.
• Qu á trình xây dựng kết cấu bê tông đòi hỏi lập kế hoạch, phối hợp chặt chẽ để đảm bảo quá trình đổ bê tông, bảo dưỡng và loại bỏ khuôn đạt chuẩn.
• Mặc dù thời gian xây dựng bê tông cốt thép dài hơn nhưng hiện nay đã có những tiến bộ trong kỹ thuật xây dựng (cấu kiện bê tông đúc sẵn). Điều này giúp phần nào đẩy nhanh quá trình thi công công trình bê tông cốt thép.

3. Sự kết hợp giữa kết cấu thép và bê tông cốt thép

Kết hợp của kết cấu thép và bê tông cốt thép thường được gọi là kết cấu composite. Kết cấu composite có sức mạnh tổng hợp, tận dụng được điểm mạnh của cả hai loại kết cấu.

Một ứng dụng phổ biến của kết cấu composite kết hợp dầm hoặc cột thép với bê tông cốt thép. Các thành phần thép có tính bền và vững chắc trong khi bê tông cốt thép xung quanh có thể góp phần gia tăng độ cứng, tăng khả năng chống cháy và khả năng chống ăn mòn.

Việc kết hợp kết cấu thép và bê tông cốt thép có thể mang lại nhiều lợi ích:

• Kết cấu hiệu quả cao
• Thiết kế có tính linh hoạt
• Kết cấu vững chắc và có độ bền cao
• Kết cấu có khả năng chống cháy tốt
• Hiệu quả thi công cao
• Công trình có tính bền vững

Trên đây là một số thông tin về kết cấu thép và bê tông cốt thép. 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 kết cấu thép. Bạn cũng có thể liên hệ với chúng tôi khi có nhu cầu tư vấn thiết kế và xây dựng nhà thép.