Kết cấu bạt căng

Nội Dung Bài Viết

1 . Kiến trúc bạt căng là một lĩnh vực mới và đang xuất hiện ngày càng nhiều ở thị trường Việt Nam.
Về cơ bản, nếu các công trình truyền thống sử dụng hệ thống cột, sàn, bao che truyền lực chủ yếu theo phương đứng, chịu nén là chính do tải trọng công trình tạo áp lực đè lên phần móng thì ở bạt căng, lực tác động chính lại là lực căng và lực kéo.
Có thể so sánh cấu trúc của Bạt căng với cấu trúc của tơ nhện. chính vì lý do đó nó còn có tên gọi khác là lightweight structures hay “kết cấu nhẹ”.

Bạt căng là loại vật liệu linh hoạt

nên có thể ứng dụng tạo hình cho thể loại công trình khác nhau. Đó có thể là một chiếc dù nhỏ ở một quán cà phê ven đường hoặc là một tổ hợp công trình cho sân vận động, sân bay, nhà hát.. Một trong những then chốt cho việc tạo hình dễ dàng đến từ tính chất vật liệu. Được làm từ các sợi PVC kết hợp sợi thủy tinh hay hợp chất chống bám bẩn bề mặt giúp loại vật liệu này có độ bền cao nhưng lại có tính co giản, phù hợp cho việc tạo nên các hình thức uốn lượn mà các loại vật liệu truyền thống khó có thể đạt được.

HIỂU BIẾT CƠ BẢN VỀ KẾT CẤU BẠT CĂNG

FREI PAUL OTTO (31/5/1925 – 9/3/2015)
Ông là Kiến trúc sư người Đức và cũng là kỹ sư kết cấu, OTTO từng là người dẫn đầu thế giới về kết cấu bạt căng, đồng thời cũng tiên phong trong lĩnh vực cải cách những tính toán kết cấu và kỹ thuật xây dựng dân dụng.
Đọc thêm: tài liệu tìm hiểu thêm về Frei Paul Otto: Frei Otto, Complete work, Lightweight Construction, Natural Design

KẾT CẤU NHẸ (LIGHTWEIGHT STRUCTURES)
Kết cấu bạt căng cũng là một loại kết cấu nhẹ chịu lực kéo. Còn gọi là “Tensioned Fabric Structure” (FTS).
FTS là loại cấu trúc kết cấu tân tiến sử dụng những tấm vải dệt lại để làm vật liệu cho mái che.
Loại vật liệu có trọng lượng nhẹ này cho phép các Kiến trúc sư và kỹ sư có thể tự do sáng tạo, đổi mới các giải pháp hình dáng, thẩm mỹ, công năng bao che cho các công trình và dự án của họ.
Những cấu trúc này có thể ứng dụng vào hàng loạt những tính năng từ mái vòm nhỏ đến những sân bãi, quảng trường hay những công trình có quy mô lớn khác.

VẬT LIỆU THỨ 5 (THE 5TH MATERIAL)
(FTS) là một loại hình kiến trúc thế hệ mới và nó sẽ là phương án hiệu quả để thay thế cho các giải pháp kiến trúc truyền thống.
Trong danh sách vật liệu xây dựng, bạt căng được xem là loại vật liệu xây dựng thứ 5 sau Kim loại, đá, kính, và bê tông và nó được gọi là vật liệu nhẹ.

CHỊU LỰC CĂNG THUẦN TÚY (TENSION ONLY)
Hệ kết cấu bạt căng là một hệ chịu lực mà trong đó, các phần tử kết cấu hầu hết đều chịu tải từ lực kéo, lực chịu nén và momen uốn rất ít.

TẠI SAO CHÚNG TA CHỌN CẤU TRÚC BẠT CĂNG

Có rất nhiều lý do khiến cho Kiến trúc sư và các nhà đầu tư chọn bạt căng cho việc thiết kế các dự án của họ bằng cách sử dụng loại vật liệu thứ 5 này. Trong số những lý do đó, chúng tôi liệt kê ra một vài điểm mạnh mà cấu trúc bạt căng luôn là lựa chọn đầu tiên cho các dự án kiến trúc.
Vật liệu nhẹ:
– Hình mẫu đa dạng
– Tiết kiệm kinh tế
– Tốc độ xây dựng và thi công nhanh chóng
– Có thể tái chế (thân thiện môi trường)
– Ứng dụng được hàng loạt các công trình có quy mô lớn

CÁC LOẠI CHỊU LỰC CHÍNH TRONG CẤU TRÚC BẠT CĂNG
– Vật liệu chủ yếu là vải bạt có độ dày rất nhỏ so với các kích thước khác của nó (chiều rộng và chiều dài).
– Chúng có độ bền và chịu kéo cao còn độ cứng chịu nén hay momen uốn rất nhỏ và hầu như là không có.
– Khi tấm bạt được căng ra, có thể xem các nếp nhăn trên vải giống như là độ võng khi xuất hiện lực nén nhỏ. Vì vậy đó là lý do tại sao họ phải giữ được sự ổn định cho tấm bạt bằng cách ứng lực trước.
Các loại lực thường được xem xét khi thiết kế cấu trúc bạt căng gồm :
– Lực nén (Comperssion)
– Lực uốn (bending)
– Lực kéo (tension)
– Lực xoắn (torsion)
– Lực cắt (shear)

VẬT LIỆU BẠT CÓ NHỮNG ƯU ĐIỂM GÌ SO VỚI CÁC LOẠI VẬT LIỆU PHỔ BIẾN KHÁC

– Ngoài những điểm mạnh mà các loại vật liệu nhẹ (loại vật liệu thứ 5) này luôn được ưu tiên chọn lựa trong các giải pháp kiến trúc cho các dự án.
– Để có thể rõ hơn về điều đó ta sẽ phân tích kỹ hơn về những ưu điểm của nó với các loại vật liệu xây dựng phổ biến khác

Cụ thể về hành vi truyền tải lực và tải trọng bản thân:
– Các vật liệu xây dựng thông thường như Bêtông, gạch, đá, sắt, thép v.v… là những loại vật liệu có độ cứng cao, chịu được lực nén cao, điều đó sẽ đi kèm với việc trọng lượng bản thân nó rất lớn và phải được chú ý kỹ lưỡng trong việc tính toán kết cấu thiết kế. Ngoài ra vì tính chịu nén và trọng lượng cao nên hành vi phân bố lực của nó thường có xu hướng hướng theo 1 đường thẳng theo phương của trọng lực, nghĩa là đối với công trình thì lực tải trọng sẽ được truyền thẳng từ mái xuống móng theo phương thẳng đứng.

Đối với vật liệu dệt (vật liệu nhẹ) sẽ hoàn toàn đối lập với đa số các loại vật liệu khác, tải trọng bản thân rất thấp so với kích thước bản thân nó. Vì là vật liệu dệt nên đa số loại vật liệu này chịu lực kéo là chủ yếu, lực nén và lực uốn rất thấp. Hành vi chịu và truyền tải trọng thường dựa theo cấu trúc hỗ trợ của nó, lực phân bố sẽ được truyền để lên cáp và các cấu trúc chịu tải sau đó mới truyền xuống móng, tải trọng được phân bố đều cho cả cấu trúc.

VẬT LIỆU BẠT CÓ NHỮNG ƯU ĐIỂM GÌ SO VỚI CÁC LOẠI VẬT LIỆU PHỔ BIẾN KHÁC
Xét về sự linh hoạt và kích cỡ xây dựng

– Những Loại vật liệu phổ biến được sử dụng cho các công trình thông thường đều sẽ cần một khung bao hỗ trợ, ví dụ như việc lắp kính phải cần 1 khung bao để đỡ tấm kính và thêm một số chi tiết khác dùng để cố định chúng lên hệ cấu trúc khác. vì thế nếu chúng ta muốn che phủ cho 1 diện tích lớn, bắt buộc ta phải chia ra làm nhiều khung kính khác nhau và tất nhiên sẽ làm gia tăng thêm các chi tiết mối nối (bu lông, ốc vít, keo, vv…) khiến cho hệ cấu trúc trở nên phức tạp và tăng thêm trọng lượng. Không những thế, sẽ gây khó khăn cho việc bảo trì và vệ sinh. Vì vậy trong quá trình thiết kế phải được tính toán thật cẩn thận

Loại vật liệu dệt như đã từng đề cập, nó là loại vật liệu chịu kéo rất cao, cả chiều dài và chiều rộng của nó đều có thể được kéo dài thêm rất nhiều so với kích cỡ ban đầu của nó. Ngoài ra các tấm vải hay bạt có thể được hàn lại với nhau bằng nhiều phương pháp để có thẻ tạo ra 1 tấm lớn hơn và nó có thể hoạt động hoàn hảo như 1 tấm ban đầu. Nó có thể giải quyết được vấn đề được nêu ở trên với trọng lượng nhẹ và sự linh hoạt.

VẬT LIỆU BẠT CÓ NHỮNG ƯU ĐIỂM GÌ SO VỚI CÁC LOẠI VẬT LIỆU PHỔ BIẾN KHÁC
– Mỗi loại vật liệu đều mang 1 vẻ đẹp riêng biệt. Một số loại vật liệu kết hợp với nhau mang vẻ đẹp hùng vĩ, tráng lệ và một số khác lại mang dáng vẻ nhẹ nhàng bay bổng.
– Những loại vật liệu xây đựng phổ thông như gạch, đá, sắt thép v.v… để có thể tạo ra hình dáng mong muốn, chúng phải được kết hợp với nhau bằng rất nhiều modun nhỏ và liên kết với nhau bằng các chi tiết kết nối, từ đó diện tích xây dựng càng lớn thì các chi tiết liên kết càng nhiều, mật độ dày đặt hơn, trọng lượng nặng hơn và tất nhiên thời gian xây dựng và chi phí cũng không phải dạng vừa. Nhưng bù lại ta không thể phủ nhận lại được vẻ đẹp vững chắc, hùng vĩ của nó.
– Đối với vật liệu dệt, cấu trúc bạt căng cho ta thấy được cảm giác nhẹ nhàng hơn rất nhiều, theo tính chất của màng là những bài toán “không tuyến tính” để tính toán bạt căng trên lý thuyết lại vô tình cho ra những hình dạng sáng tạo thú vị, việc tạo hình và diện tích lớn không còn là vấn đề nữa. Không những thế, việc để cho cấu trúc này có thể đứng vững đã không còn ghê gớm. Nó chỉ thông qua vài chi tiết kết nối quan trọng đã có thể tạo ra đc cấu trúc mong muốn, giảm đi rất nhiều thời gian thi công, chi phí được cải thiện hơn. Mọi thứ dường như nhẹ nhàng hơn rất nhiều.

CÁC THÀNH PHẦN VÀ VẬT LIỆU TRONG CẤU TRÚC BẠT CĂNG

– Trong cấu trúc điển hình của màng căng thường chia làm 3 thành phần chính
1) Bạt căng (Fabric)
– vật liệu vải bạt thường sử dụng các loại vải dệt được phủ 1 hay nhiều lớp bả vệ có các chức năng khác nhau và tấc cả chúng đều được sử dụng trong các cấu trúc có tính toán ứng lực trước. Trong số các loại vải có hai loại đã được nghiên cứu, thử nghiệm và chứng minh rằng nó hoạt động rất tốt trong lĩnh vực xây dựng. Chúng cóthể được sử dụng để làm vật liệu tạm thời hay cố định… đó là vải Polyester phủ PVC (PVC-coated Polyester Fabric) và Vải sợi thủy tinh Phủ lớp PTFE (PTFE-coated glass fiber fabric).
2) Hệ thống chịu lực (Structure Support)
– Bao gồm các hệ thống khung sắt cố định hay các sợi cáp căng tự do, tuỳ vào diện tích thiết kế và hình dạng cấu trúc mà tiết diện kết cấu được tính toán cho phù hợp với các tải trọng của hệ
– Ngoài ra cấu có thể sử dụng, tận dụng hệ kết cấu của công trình hiện hữu như cột và dầm nếu cần, vừa giảm bớt được chi phí hệ khung sắt vừa có thể tạo sự liên kết được giữa công trình với cấu trúc màng căng.
3) Chi tiết kết nối (Connect System)

HGMS CHUYÊN THI CÔNG BẠT CĂNG PVDF

– Là các chi tiết kết nối giữa vải và cấu trúc hỗ trợ chịu lực, cụ thể như là kết nối giữa vải với cáp, vải với khung sắt, cáp với mặt đất hay với hệ chịu lực của công trình hiện hữu v.v…Những chi tiết này khá là quan trọng vì việc lắp đặt nó có ảnh hưởng tới độ căng và hình dáng của vải.

Quy trình thiết kế và thi công mái bạt CĂNG kiến trúc

Bước 1 : ⇒ Khảo sát thực tế hiện trường để xem các hướng thiết kế và thi công bạt.
Bước 2 : ⇒ Lên bản vẽ thiết kế, duyệt bản vẽ, chỉnh sửa và final để chuẩn bị thi công
Bước 3 : ⇒ Cắt, may bạt theo bản vẽ và chuẩn bị thi công
Bước 4 : ⇒Tiến hành thi công
Bước 5: ⇒Nghiệm thu và bảo hành công trình

Vật liệu vải bạt, kiến trúc bạt căng kiến trúc