Bài viết

Xu hướng xây dựng nhà bằng khung thép phổ biến ở nước ngoài cũng như ở Việt Nam

Tìm hiểu về thép trong xây dựng

Thép trong xây dựng hiện đại có vai trò quan trọng như thế nào? Thép trong xây dựng phải đáp ứng những yếu tốt nào? Cùng đọc bài viết sau để biết thông tin.

Tìm hiểu về thép trong xây dựng

Thép là hợp kim bao gồm rất nhiều sắt và khoảng 0,2% carbon. Tỷ lệ carbon trong thép sẽ ảnh hưởng đến trọng lượng của nó nhưng thông thường nó là 2,1% trọng lượng. Đối với sắt, carbon là vật liệu hợp kim phổ biến nhất. Nhưng nó cũng sử dụng các nguyên tố khác như mangan, crom, vanadi và vonfram.

Carbon và các nguyên tố hợp kim khác có vai trò như một chất làm cứng sắt. Nó có thể ngăn chặn sự sai lệch trong mạng tinh thể nguyên tử sắt. Bằng cách kiểm soát lượng các nguyên tố hợp kim. Nó có thể gián tiếp kiểm soát độ cứng, độ dẻo và độ bền kéo của thép. Bằng cách tăng hàm lượng carbon, nó có thể được chế tạo cứng hơn và mạnh hơn sắt.

Thép là một vật liệu linh hoạt bởi vì thành phần và cấu trúc bên trong có thể điều chỉnh các thuộc tính. Vì lý do này, thép có thể sản xuất làm vật dụng từ nhỏ bé như kẹp giấy, cầu thép, dải thép mỏng cho lưỡi dao cạo hay đến các dầm, cột lớn trong xây dựng.

Công trình nhà khung thép tiền chế

Công trình nhà khung thép tiền chế

Tính chất của thép

Thép là một vật liệu có đàn hồi tuyến tính. Tuy sự đàn hồi không cao. Nhưng nó có độ bền kéo mạnh khiến thép có thể uốn thành bất kỳ hình dạng nào bạn thích. Thép cũng có cùng độ nén với cường độ kéo. Nó khác với bê tông, như chúng ta biết rằng bê tông có cường độ kéo rất thấp nhưng nó có cường độ nén mạnh.

Trong cuộc sống thực, chúng ta không thể tìm thấy những thứ như vật liệu đàn hồi hoặc nhựa hoàn hảo. Vật liệu thép có cường độ kéo và cường độ nén được các kỹ sư kết cấu quan tâm. Khi thép đạt đến cường độ năng suất, nó bắt đầu kéo dài và chuyển từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái dẻo. Khi có nhiều lực tác dụng lên thép, nó sẽ làm cho nó đạt đến độ bền kéo cuối cùng.

Do cường độ chịu kéo cao mà thép có, các kỹ sư kết cấu tận dụng lợi thế này trong thiết kế của họ. Trong một số thảm họa tự nhiên như động đất hoặc tác động lớn, các tính chất mà thép có rất hữu ích vì nó cho phép kết cấu hấp thụ thêm tải trọng. Đối với những vật liệu quá giòn, nó sẽ vỡ thay vì kéo dài, nó có thể sẽ làm cho cấu trúc bị sập,

Một công trình xây dựng lớn sử dụng kết cấu thép

Một công trình xây dựng lớn sử dụng kết cấu thép làm dầm và cột chịu lực

Lợi thế của thép trong xây dựng

Các kỹ sư đều biết, thép là vật liệu không thể thiếu trong xây dựng. Có rất nhiều lợi thế của việc sử dụng thép trong xây dựng. Đó là lý do tại sao rất nhiều công trình xây dựng trên thế giới sử dụng thép làm vật liệu chính.

Độ tin cậy và khả năng chịu lực cao

Do vật liệu thép có cường độ lớn, lớn nhất trong các vật liệu xây dựng nên kết cấu thép có khả năng chịu lực lớn. Độ tin cậy cao là do cấu trúc thuần nhất của thép. Sự làm việc đàn hồi và dẻo của vật liệu thép gần sát nhất với các giả thiết tính toán.

Trọng lượng nhẹ

Kết cấu thép nhẹ nhất trong số các kết cấu chịu lực: Từ gỗ, đá, bê tông đều không nhẹ bằng. Để đánh giá phẩm chất “nhẹ” của một vật liệu, người ta thường dùng hệ số c là tỷ số giữa trọng lượng riêng và cường độ tính toán của nó.

Tính công nghiệp hóa cao

Do sự sản xuất vật liệu (thép cán) hoàn toàn trong các nhà máy luyện kim, và sự ché tạo kết cấu thép được làm chủ yếu trong các nhà máy chuyên ngành. Kết cấu thép thích hợp nhất với điều kiện xây dựng công nghiệp hóa.

Tính cơ động trong vận chuyển, lắp ráp

Do trọng lượng nhẹ, độ cứng lớn nên việc vận chuyển và lắp ráp kết cấu thép dễ dàng và nhanh chóng. Kết cấu thép dễ sữa chữa, thay thế, tháo gỡ, di chuyển. Điều này đặc biệt quan trọng khi cần cải tạo các cơ sở sản xuất cho phù hợp với dây chuyền công nghệ mới, các công trình phải di chuyển khi cần thiết, hoặc dễ khôi phục sữa chữa như cầu, nhà máy…. Đã bị hư hỏng, xuống cấp.

Tính kín

Vật liệu và liên kết cấu thép có tính kín không thấm nước, không thấm khí, nên thích hợp cho những công trình bể chữa chất lỏng, cất khí; điều này khó thực hiện đối với các vật liệu khác.

Thép trong xây dựng có thể tái sử dụng nhiều lần

Sử dụng thép trong xây dựng sẽ tạo ra một lượng nhỏ chất thải. Thép có thể tái sử dụng khi phá bỏ ngôi nhà. Trong một năm, hơn một nghìn tỷ tấn thép đã được tái chế. Theo một dữ liệu đáng tin cậy, nó cho thấy ngành thép hàng năm tiết kiệm năng lượng rất lớn.

Thép trong xây dựng có sức mạnh và độ bền cao

Khi sử dụng để làm khung thì thép khỏe và vững chắc hơn rất nhiều so với gỗ. Ngoài sợi carbon, không có vật liệu nào khác có thể sánh được với độ bền của thép. Lý do không bao giờ sử dụng sợi carbon trong tòa nhà vì sợi carbon đắt hơn nhiều so với thép. Tòa nhà sử dụng thép sẽ cho phép tòa nhà chống lại động đất, bão và các tác động tự nhiên khác.

Khí hậu và điều kiện

Như chúng ta đã biết, thép được làm từ sắt và carbon mạnh. Chính vì vậy nó sẽ không bao giờ bị nứt, co lại, vỡ, rão, tách hoặc phồng lên. Một tòa nhà sử dụng nhiều khung gỗ sẽ có phản ứng khác nhau với sự thay đổi khí hậu. Gỗ có thể mở ra, co lại, cong vênh, xoắn, vv

Thép cuộn thành phẩm

Thép cuộn thành phẩm

Trọng lượng của thép trong xây dựng

Xét về trọng lượng riêng thì tháp nặng hơn rất nhiều so với gỗ. Tuy nhiên để làm thành một ngôi nhà lại sử dụng trọng lượng của thép thấp hơn. Điều này có được do những đặc tính ưu việt của vật liệu thép. Sử dụng thép cho nền móng có thể làm cho nó nhẹ hơn; vận chuyển và xử lý dễ dàng hơn.

Vấn đề của thép trong xây dựng

Trên thế giới, không có vật liệu hoàn hảo cả. Mỗi vật liệu đều có có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Đối với thép, vấn đề nguy hại nhất là sự ăn mòn. Điều này chính là dođộ ẩm của không khí. Thép tiếp xúc với không khí ẩm rất dễ bị ăn mòn. Khi khung dầm thép bị ăn mòn, chúng ta buộc phải thay thế để đảm bảo sự chắc chắn và an toàn. Chính vì vậy, tùy vào môi trường sử dụng thép chúng ta có cách bảo vệ thép khỏi sự ăn mòn khác nhau.

Vật liệu chống ăn mòn

Trong cuộc sống thực, chúng ta không thể tìm thấy một vật liệu hoàn toàn có thể miễn nhiễm với sự ăn mòn trong mọi môi trường. Để ngăn chặn sự ăn mòn, chúng ta phải biết yếu tố môi trường nào gây ra sự ăn mòn này. Từ đó có phương pháp để chống lại sự ăn mòn.

 Lớp phủ bảo vệ khung thép trong xây dựng

Để ngăn chặn thép khỏi ăn mòn, người ta phun sơn bảo vệ. Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất. Các lớp sơn phủ cách li và bảo vệ bề mặt của khung thép khỏi các yếu tố môi trường gây ra sự ăn mòn như nước, độ ẩm. Nhưng điều này không có nghĩa là lớp sơn phủ có thể bảo vệ 100% bề mặt của khung thép trong xây dựng.

Thép khó chống lại khi nhiệt độ quá cao. Khi nhiệt độ quá cao sẽ làm mềm thép. Ở nhiệt độ t= 500 : 600 độ C thép sẽ bị mềm ra. Do đó khi làm cột dầm cần một lớp gốm hoặc bê tông dày để chống cháy. Nhờ có lớp bê tông mà khi tòa nhà bị cháy, mọi người có nhiều thời gian hơn để di chuyển ra khỏi tòa nhà trước khi nó sụp đổ.

Sơn phủ bảo về khung thép

Sơn phủ bảo về khung thép

Công dụng của thép trong xây dựng

Các kỹ sư phát hiện ra rằng thép rất hữu ích trong xây dựng do khả năng chịu kéo và cường độ nén cao. Giá thành khung thép cũng phải chăng.  Trong một ngôi nhà, các bộ phận làm bằng thép luôn được tin tưởng cao. Vì chúng chắc chắn nhất và đáng tin cậy hơn tất cả các vật liệu xây dựng. Thép có thể đứng vững trước thử thách của thời gian. Chính vì vậy, số lượng các tòa nhà không chỉ trên thế giới mà ở Việt Nam cũng tiếp tục ngày một gia tăng.

Sử dụng thép trong xây dựng là chắc chắn và rẻ hơn so với các vật liệu khác. Có độ thẩm mỹ, chống cháy và thân thiện với môi trường.

Ăn mòn là một trong những nhược điểm lớn nhất của các vật liệu kim loại. Hầu hết các nhà sản xuất khung thép tiền chế đều xử lý nhiệt, mạ kẽm hay phun sơn để chúng trở nên không gỉ.

Kết cấu cột thép

Các cột hay dầm bằng gỗ sử dụng trong công trình  xây dựng có đầu phẳng hoặc vuông,. Cột và khung dầm thép kết cấu thường có dạng bản lề, phẳng hoặc vuông. Được kết nối bằng cách hàn hoặc tán giữ bằng bu long, ốc vít.

Một công trình xây dựng dùng khung thép là cột chịu lực

Một công trình xây dựng dùng khung thép là cột chịu lực

Khung thép nhẹ

Các tấm thép mạ kẽm mỏng có thể được tạo thành các đinh tán thép được sử dụng làm vật liệu xây dựng để tạo khung thô trong xây dựng thương mại hoặc dân dụng và nhiều ứng dụng khác. Kích thước của căn phòng được thiết lập có thể rộng do dầm khung thép có độ vươn tốt. Có thể dùng các đinh tán để nối dầm dài theo mong muốn.

Hình dạng chính của thép được sử dụng trong xây dựng là hình U, V, L hoặc hình hộp. Độ dày của thép phụ thuộc vào tải trọng và độ cao của công trình xây dựng.

Các nhà máy thép sản xuất thép tấm mạ kẽm, vật liệu cơ bản cho thép nhẹ. Thép tấm sau đó được cuộn lại. Các tấm được tráng kẽm (mạ kẽm) để chống oxy hóa và ăn mòn. Khung thép cung cấp sự linh hoạt tuyệt vời trong thiết kế. Bạn có thể cắt, nối tùy ý. Khung thép cho phép có độ dài hơn rất nhiều so với gỗ hay dầm bê tông cốt thép.

Tóm lược

Thép là một vật liệu rất quan trọng trong xây dựng. Nó có thể áp dụng trong làm cốt tạo liên kết đổ bê tông, làm dầm, cột chịu lực v.v … Thép có ưu điểm về độ chịu lực, bền kéo và nén.

Thép có thể được tái chế hoàn toàn. Nó sẽ không tạo ra bất kỳ chất thải nào khi áp dụng trong xây dựng. Nói về lợi thế, thép rất khỏe và nó có thể tồn tại lâu hơn bất kỳ vật liệu nào. Sợi carbon có đặc tính tương tự như thép, nhưng giá thành của sợi carbon cực kỳ đắt so với thép.

Không có vật liệu hoàn hảo trên thế giới, thậm chí thép là tốt. Nhưng thép dễ bị ăn mòn bất cứ lúc nào khi tiếp xúc với không khí hoặc nước. Do đó khi sử dụng thép thàm khng dầm, cột trong xây dựng cần phải sơn bảo vệ.

theo: ukessays.com