TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP SỬ DỤNG TRONG XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM Thép hai loại vật liệu quan trọng xây dựng Việt Nam tại, với vật liệu bê tông cốt thép Đặc biệt năm gần đây, việc sử dụng thép phát triển nhanh chóng, thay cho bê tông cốt thép (BTCT) phần lớn nhà xưởng, nhà nhịp lớn nhiều công trình công cộng khác Bài viết nhấn mạnh phát triển kết cấu thép qua nhiều thời kỳ xu tương lai từ định hướng việc học tập môn học kết cấu thép để đạt hiệu cao I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU THÉP Ở VIỆT NAM Thời kỳ cuối kỷ 19 đầu kỷ 20 Mọi công trình xây dựng, công nghệ chế tạo thi công liên quan đến thép Pháp Do bê tông cốt thép áp dụng Việt Nam từ năm 30 kết cấu nhịp lớn, nên hầu hết nhà công nghiệp công trình nhịp lớn hội trường, rạp hát dùng kết cấu thép, hệ mái Ví dụ Nhà hát lớn Hà Nội, công trình tiếng hoàn thành vào thập kỷ kỷ 20, có kết cấu xây dựng hoàn toàn gạch thép, bê tông cốt thép Mái vòm tròn cupôn hình nón gồm sườn hình tam giác, tựa vành gối Thép cacbon thấp, có cường độ xấp xỉ thép CCT34 Mọi sàn nhà lớn, ban công, cầu thang làm dầm thép chủ tổ hợp đinh tán, dầm thép hình gạch tạo mặt sàn Cấu tạo sàn kiểu dầm thép gạch áp dụng hầu hết mặt sàn áp dụng hầu hết nhà tầng có tầng gác xây dựng thời kỳ Các nhà xưởng lớn thép đáng kể là: nhà máy xe lửa Gia Lâm, nhà máy rượu Hải Dương, hàng ga may bay Gia Lâm Bạch Mai…Công nghệ hình thức kết cấu vào trình độ đương đại: thép cacbon thấp, liên kết đinh tán, thép cán cỡ nhỏ, sơ đồ kết cấu cổ điển Thời kỳ năm 50 60: Sau hoà bình lập lại Đông Dương, miền Bắc Việt Nam bắt đầu xây dựng sở cho công nghiệp hoá, trước hết nhà máy công nghiệp nặng công nghiệp nhẹ Lúc đó, thép vật liệu có quý giá, hoàn toàn nhập từ nước xã hội chủ nghĩa mà nước này, thép quý Phương châm thiết kế kết cấu thép là: tiết kiệm mức cao Do đó, dùng thép cho nhà xưởng lớn, có cầu trục nặng, cột cao nhịp rộng Điển hình nhà xưởng Khu Liên hợp Gang thép Thái Nguyên Tại đó, có khung toàn thép với dàn nhịp 30 đến 40m, cột rỗng bậc thang đỡ cầu trục 20 đến 75tấn, dầm cầu trục nhịp 18m cao tới 2m Lượng thép tính cho mét vuông sàn lớn: 70 đến 100kg/m2 Một công trình đáng kể nhà máy Supe Phốt phát Lâm Thao: phần lớn phân xưởng nhiều tầng hay tầng dùng kết cấu thép Do việc sử dụng thép nhiều mà nhà máy hoàn thành nhanh 1năm so với viẹc dùng kết cấu bê tông, việc mang lại lợi ích không nhỏ cho công nghiệp lúc đó, (theo ý kiến phát biểu vị lãnh đạo ngành xây dựng) Sơ đồ hệ thống kết cấu thông dụng là: dàn gồm thép góc, cột dầm tổ hợp thép cán; liên kết hàn, không dùng đinh tán Ngoài ra, trường hợp khác dùng kết cấu bê tông cốt thép: tất nhà dân dụng, phần lớn nhà xưởng, kể xưởng nhịp lớn Có thể nêu ví dụ Nhà máy đòng tàu Bạch Đằng, xưởng rộng 21mét dùng dàn bêtông cốt thép ứng lực trước, nặng 10tấn, thi công khó khăn dàn thép tương tự nặng 1,5 không dùng Tại nhiều trường hợp khác, để đỡ fibrô xi măng nặng 100kg, dùng xà gồ bê tông nặng tới 500kg không dám dùng xà gồ thép nhẹ nhàng Những ví dụ cho thấy rõ chủ trương không dùng kết cấu thép Thời kỳ năm 70 80: Công tác xây dựng chủ yếu khôi phục công trình bị phá hoại, xây dựng xưởng máy loại nhẹ Áp dụng rộng rãi sơ đồ kết cấu hỗn hợp: cột bê tông dàn thép Bắt đầu sử dụng nhiều kết cấu thép tiền chế nhập từ nước Điển hình loại Khung kho Tiệp Đó khung nhịp 12 đến 15m, dàn thép ống, cột thép cán tổ hợp xà gồ cấu kiện thành mỏng cán nguội Khung nguyên để làm kho cỏ, sang đến Việt Nam cải tạo để làm kết cấu cho nhà xưởng có cửa trời cầu trục, nhà thể thao, chí ga hàng không Ngoài ra, nhiều công trình dân dụng trường học, bệnh viện tổ chức nhân đạo trợ giúp nhập từ nước ngoài, làm kết cấu thép tiền chế tầng tầng Phương châm tiết kiệm thép không sức mạnh nữa; yếu tố thuận tiện cho vận chuyển, cho thi công, cho việc hoàn thành nhanh trở nên định Ở miền Nam Việt Nam thời kỳ đó, kỹ thuật xây dựng phát triển nhanh với hỗ trợ công nghệ nước tiên tiến Các xu hướng thiết kế giống phương Tây: thép áp dụng rộng rãi công trình công nghiệp, xưởng đóng tàu, nhà cao tầng (tới 16 tầng), hang ga máy bay nhà chung cư nhiều tầng Thời kỳ năm 90 đến nay: Cùng với phát triển nhanh chóng kinh tế ngành xây dựng, việc sử dụng thép tăng nhanh chưa thấy Hầu 100% nhà xưởng làm hoàn toàn hay đại phận thép Những mái nhà nặng nề bê tông cốt thép biến mất, thay mái tôn nhẹ đặt xà gồ thành mỏng Không thấy đâu dàn BTCT, dầm mái BTCT đúc sẵn thời phát triển II NỀN TẢNG CỦA VIỆC PHÁT TRIỂN KẾT CẤU THÉP Sự thay đổi việc sử dụng thép nguyên nhân sau: - Giá tiền thép không vấn đề quan trọng hàng đầu nữa; chiếm khoảng 50% giá trị kết cấu Không thiết phải cố giảm trọng lượng vật liệu đi, để ảnh hưởng đến phí tổn chế tạo dựng lắp làm châm thời gian hoàn thành xây dựng - Việc thiết kế kết cấu thép không phụ thuộc nước ngoài, kỹ sư Việt Nam có đủ khả để nghiên cứu thiết kế loại công trình Phần nữa, ngày nhà máy thép có xu hướng phát triển phản ánh cách tích cực công nghệ sản xuất thép nước ta - Công nghệ chế tạo tiến bộ, đặc biệt việc cắt hàn, việc tạo hình nguội Sẽ chọn loại kết cấu tiện cho vận chuyển dựng lắp dầm tổ hợp hàn để thay cho dàn thép rỗng, trước hay dùng dễ chế tạo khó vận chuyển làm tốn chiều cao nhà - Công nghệ thi công ngày phát triển đáp ứng tốt cho việc thi công công trình lắp ghép, với công trình cao III MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG KẾT CẤU THÉP Ở VIỆT NAM Một loại hệ thống kết cấu áp dụng nhiều hệ thống nhà tiền chế, xuất phát từ trường phái Metal building system Mỹ Cơ sở lý luận hệ thống này, ta biết, yêu cầu việc hợp lý hoá toàn diện thiết kế, chế tạo dựng lắp loại công trình định Do phải tiêu chuẩn hoá việc thiết kế tổng thể, thiết kế chi tiết chế tạo, phải ứng dụng rộng rãi tin học thiết kế sản xuất hàng trăm công trình nhà xưởng, nhà làm việc, nhà thi đấu xây dựng Việt Nam hệ thống nhà Đầu tiên công ty nước Zamil Steel Buidings, Kirby, BHP mang vào chế tạo Việt Nam, đến nhiều nhà máy, doanh nghiệp, chí hợp tác xã chế tạo thành công loại hệ thống này, với trình độ khác Sơ đồ kết cấu thông dụng là: khung cứng đặc, gồm cột vát chân khớp nối cứng với dầm thay đổi chiều cao; kết cấu thứ yếu gồm dầm cầu trục, xà gồ, dầm tường, cột tường, tất tiêu chuẩn hoá nhà máy đạm Phú Mỹ với chiều dài nhà 700m nhà sử dụng khung tiền chế lớn nước ta Đầu tiên sử dụng nhà tiền chế cấu kiện thứ yếu xà gồ, dầm tường, đến kết cấu thành mỏng tạo hình nguội bắt đầu sử dụng riêng biệt dạng khung nhà nhỏ trường học, nhà sản xuất nông nghiệp, nhà vùng sâu, vùng xa Trong vài năm gần đây, với xây dựng nhiều nhà nhịp lớn hội trường, nhà triển lãm, nhà thi đấu, bắt đầu phát triển nhanh loại kết cấu cấu trúc tinh thể, thường gọi đơn giản dàn không gian Có thể kể: nhà ga hàng không Nội Bài, nhà thi đấu Nam Định, nhà biểu diễn cá heo Tuần Châu, Hạ Long, Nhà triển lãm Hội chợ Hải Phòng…và hàng chục nhà thi đấu thể thao xây dựng phục vụ cho SEA GAMES 2003 Nhịp lớn thực tới 62m Các thép ống Việt Nam chế tạo, nút chủ yếu nút cầu, vài kiểu khác, Việt Nam sản xuất Nhà thi đấu Phú Thọ TP HCM có kết cấu vòm nhịp 100m nhà thi đấu lớn Việt Nam nhà dân dụng có nhịp lớn Đã có nhà cao tầng (30 tầng) dùng khung thép xây dựng TP HCM, mở đầu cho giai đoạn phát triển nhà cao tầng thép Mái sân vận động Quốc gia Mỹ Đình (Hà Nội) có dàn nhịp 157m, cao 9m làm thép ống đường kính 1m, kết cấu lớn xây dựng nhà thực Việt Nam * Các công trình khác thép theo chuyên ngành + Cầu: Ở Việt Nam xây dựng nhiều cầu thép + Tháp thông tin vô tuyến cột tải điện: Ngay từ năm 60, nhà xây dựng Việt Nam có khả thiết kế, chế tạo dựng lắp hàng loạt công trình tháp cao cho mục đích viễn thông tải điện Đáng kể cột điện vượt sông Hồng Chèm (Hà Nội), cao 150m, nặng 300tấn, xây dựng năm 60, công trình tháp cao cao VN (gần có vài cột vượt sông cao độ cao nhỏ hơn); Tháp thủy văn cao 115m Hải Phòng, hoàn thành năn 70; trụ ăng ten có dây neo cao khoảng 200m sử dụng thời kỳ chiến tranh Đặc biệt 3000 cột đường dây tải điện 500kV Bắc Nam thiết kế thi công thời gian kỷ lục năm, có cột cao 82m vượt sông Gianh (Quảng Bình) + Một số công trình khác: - Bể chứa dầu chứa khí, hình trụ hình cầu, dung tích từ 100 đến 5000m 3, chí đến 10.000m3, đặt kho dầu khắp miền đất nước Phần lớn Việt Nam tự thiết kế lắp đặt - Các công trình biển dàn khoan, công trình bảo vệ thềm lục địa (các DK hải quân quân đội), công trình dầu Chiều cao tới 40m, thép ống Từ công trình hoàn toàn nhập ngoại, Việt Nam thiết kế, chế tạo lắp đặt - Một số công trình khác như: Đường ống dẫn lớn, đường kính 1m, dài hàng chục km Bà Rịa – Vũng Tàu; công trình đường cáp treo núi Bà Đen, Yên Tử, Chùa Hương thường có cột đỡ thép ống cao 30m, đường kính 1m đến 1,4m IV DỰ ĐOÁN XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA KẾT CẤU THÉP Trong lớn mạnh kinh tế ngành xây dựng, kết cấu thép Việt Nam có viễn cảnh phát triển mạnh mẽ Hàng trăm công trình lớn xây dựng thép Lượng thép sử dụng xây dựng tăng đột biến tương lai gần Các hướng phát triển tới kết cấu thép là: - Nhà tiền chế tiếp tục sử dụng ngày nhiều công trình xây dựng phục vụ cho ngành công nghiệp; - Kết cấu thép nhẹ, bao gồm kết cấu thành mỏng tạo hình nguội, kết cấu hợp kim nhôm, kết cấu hỗn hợp bê tông cốt thép thép; - Các nhà thấp tầng công trình dân dụng đang mạnh - Kết cấu sử dụng thép ống, bao gồm kết cấu dàn không gian; - Kết cấu nhà cao tầng V CÔNG TÁC GIẢNG DẠY KẾT CẤU THÉP Ở TRƯỜNG ĐẠI HỌC Hiện nay, môn học kết cấu thép sinh viên coi môn học khó Phần lớn lý nằm chổ sinh viên “chưa thích” chưa thực nhận thức phát triển mạnh mẽ kết cấu thép ngày Phần nữa, sách giáo trình tài liệu tham khảo tiếng việt hạn chế gây khó khăn cho sinh viên việc tìm kiếm thông tin môn học Để cải thiện vấn đề sinh viên, thân mạnh dạn đưa số giải pháp chung cho môn học: - Cập nhật thông tin phát triển kết cấu thép giới qua định hướng phát triển ngành thép nói chung Việt Nam Thông qua công tác sinh viên nhìn nhận tầm quan trọng môn học ý nghĩa thực tiển Từ định hướng cho số phương pháp học cho phù hợp - Tham khảo thêm nhiều tài liệu kết cấu thép, tài liệu nước để qua bổ sung thêm nhiều kiến thức đưa nhiều giáo trình phong phú có ý nghĩa thực tiễn cao - Sử dụng tốt phần mềm, từ hướng dẫn cho sinh viên biết cách sử dụng thông qua làm cầu nối truyền cảm hứng cho sinh viên việc học tập - Thay đổi số chương trình giáo trình nhằm cập nhật cho sinh viên vấn đề cần thiết thực tế với sở “đào tạo theo nhu cầu xã hội” gắn liền trình đào tạo với thực tế ngày V KẾT LUẬN Sự phát triển ngành thép nói chung kết cấu thép nói riêng ngày phủ nhận Việc thiết kế thi công công trình kết cấu thép ngày dần trở nên phổ biến Để thay đổi nhận thức môn học vấn đề lớn Việc cung cấp cho sinh viên kiến thức chủ yếu môn học quan trọng cần thiết Thông qua phải giúp kỹ sư tương lai có đủ khả để nghiên cứu thiết kế loại công trình thép phục vụ chung phát triển xã hội (Nguồn: Tài liệu Hội thảo kết cấu thép xây dựng 9/2007 ) ... ngành công nghiệp; - Kết cấu thép nhẹ, bao gồm kết cấu thành mỏng tạo hình nguội, kết cấu hợp kim nhôm, kết cấu hỗn hợp bê tông cốt thép thép; - Các nhà thấp tầng công trình dân dụng đang mạnh - Kết. .. trình lớn xây dựng thép Lượng thép sử dụng xây dựng tăng đột biến tương lai gần Các hướng phát triển tới kết cấu thép là: - Nhà tiền chế tiếp tục sử dụng ngày nhiều công trình xây dựng phục vụ... dụng đang mạnh - Kết cấu sử dụng thép ống, bao gồm kết cấu dàn không gian; - Kết cấu nhà cao tầng V CÔNG TÁC GIẢNG DẠY KẾT CẤU THÉP Ở TRƯỜNG ĐẠI HỌC Hiện nay, môn học kết cấu thép sinh viên coi