D-CREA sẽ tiếp tục chia sẻ những kiến thức chuyên ngành về hệ thống kết cấu chịu lực trong nhà ở. Bên cạnh hệ thống tường chịu lực, một giải pháp khác cũng có nhiều ưu điểm nổi trội là khung chịu lực. Hệ thống này có những đặc trưng gì, được áp dụng trong những trường hợp cụ thể như thế nào, mời bạn đọc cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn về những vấn đề này.
Khung chịu lực là gì
Khung chịu lực (load-bearing frame) là một hệ thống cấu trúc nơi mọi tải trọng ngang và dọc được truyền xuống cột thông qua các dầm. Hệ thống này bao gồm sự kết hợp của các dầm, cột chống và cột để tạo ra một kết cấu vững chắc. Các liên kết giữa các dầm và cột thường là liên kết cứng.
So sánh với kết cấu tường chịu lực, hệ thống khung chịu lực có độ cứng không gian vượt trội và khả năng chống va đập tốt hơn. Bên cạnh đó, khung chịu lực còn mang nhiều ưu điểm khác như tiết kiệm vật liệu, giảm trọng lượng của ngôi nhà, thiết kế gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích, linh hoạt trong việc bố trí các phòng.
Khung chịu lực thường được cấu tạo bằng bê tông cốt thép, gỗ, thép hoặc nhôm. Thép hoặc nhôm thường được sử dụng cho các tòa nhà cao tầng, đặc biệt là trong các khu vực sản xuất có yêu cầu đặc biệt về khung chịu lực.
Hệ thống khung chịu lực thường được ứng dụng trong việc xây dựng các tòa nhà cao tầng (trên 8 tầng) và các nhà xưởng công nghiệp yêu cầu không gian rộng lớn.
Khung chịu lực có thể được sản xuất hoặc lắp ráp thành một khối hoàn chỉnh và chia thành hai loại chính: khung chịu lực hoàn toàn (khung trọn) và khung chịu lực không hoàn toàn (khung khuуết). Trong loại khung chịu lực không hoàn toàn còn có hai biến thể nhỏ hơn là khung chịu lực ngang và khung chịu lực dọc.
Khung chịu lực không hoàn toàn (khung khuyết)
Trong các ngôi nhà có bước gian rộng hoặc mặt bằng sàn không được phân chia theo một quy cách nhất định, hệ thống kết cấu có thể dùng hình thức khung chịu lực không hoàn toàn để chia sàn và mái.
Ngoài việc tận dụng tường ngoài để chịu lực, có thể sử dụng tường trong hoặc cột làm phần kết cấu chịu lực. Mặt bằng bố trí theo cách này tương đối linh hoạt nhưng tốn vật liệu hơn so với tường chịu lực, sự liên kết giữa tường và dầm phức tạp hơn. Điều này đặc biệt đáng lưu ý ở những khu vực có nền đất yếu, khi hiện tượng lún không đều gây ảnh hưởng đến chất lượng công trình.
Khung chịu lực ngang có dầm chính nằm trên khung ngang của nhà và thường có khoảng cách giữa các dầm chính từ 6-9m. Nó được phân thành khung cứng và khung khớp dựa trên tính chất liên kết giữa dầm và cột, cũng như giữa cột và móng. Khung cứng thích hợp cho nhà chịu tải trọng cao và nhà cao tầng trên nền đất đồng đều, trong khi khung khớp phù hợp cho nhà xây trên đất không đồng nhất và có độ lún khác nhau. Khung chịu lực ngang có độ cứng tổng thể cao, thích hợp cho việc xây dựng các tầng cao, nhà sản xuất, hành lang và logia.
Khung chịu lực dọc có dầm chính chạy dọc theo chiều dài của ngôi nhà. Ưu điểm bao gồm việc sử dụng vật liệu đơn giản, dễ dàng xây dựng ban công và các ô văng, linh hoạt trong việc bố trí phòng ốc và thuận lợi cho việc đặt đường ống xuyên qua sàn. Nhược điểm chính là khung dọc chịu lực thường có độ cứng kém hơn, đặc biệt theo phương ngang.
Khung chịu lực hoàn toàn (khung trọn)
Kết cấu khung chịu lực hoàn toàn của một ngôi nhà thường bao gồm dầm và cột.
Trong đó, tường chỉ hoạt động như kết cấu bao che do đó có thể sử dụng vật liệu nhẹ, vì trọng lượng chủ yếu của ngôi nhà được chịu bởi khung.
Cấu tạo khung chịu lực hoàn toàn chủ yếu bằng bê tông cốt thép hoặc thép, gỗ. Tuy nhiên, ngoại trừ khung gỗ, các kết cấu cốt thép ít được áp dụng cho các ngôi nhà dân dụng thông thường do tiêu tốn vật liệu. Khung cốt thép thường được sử dụng ở các tòa nhà cao tầng hoặc các công trình lớn.
Với những ưu điểm về độ vững chãi, bền bỉ, linh hoạt trong việc hỗ trợ phân chia mặt bằng, khung chịu lực là một giải pháp khá toàn diện khi xây dựng các công trình dân dụng. D-CREA cho rằng, việc nắm rõ những nguyên tắc và cách thức hoạt động của hệ thống kết cấu sẽ đem lại những lợi ích to lớn khi thiết kế hay thi công mọi dự án.
Ảnh: Internet.
Bài viết có tham khảo sách “Nguyên lý thiết kế cấu tạo các công trình kiến trúc” – NXB Xây dựng.
