Tuesday, October 21, 2014

Khái niệm về mái nhà và hệ chịu lực

Mái là bộ phận trên cùng của nhà. Mái là kết cấu chịu lực đồng thời cũng là kết cấu bao che. Tác dụng chính của mái là che mưa, che nắng chống lại ảnh hưởng của bức xạ mặt trời, đồng thời có tác dụng cách nhiệt, giữ nhiệt, chống thấm. Mái được liên kết với các bộ phận tường cột, dầm, giằng của công trình, tạo nên sự ổn định chung cho toàn công trình. Mái có ảnh hưởng lớn tới mỹ quan công trình.


Mái có hai bộ phận chính là kết cấu bao che và kết cấu chịu lực.

- Kết cấu bao che có yêu cầu chính là chống thấm, chống dột, che mưa, chắn nắng và cách nhiệt, giữ nhiệt, cách âm đồng thời với khả năng chống cháy, chống tác hại của các loại khí. Kết cấu bao che gồm có lớp lợp và kết cấu đỡ lớp lợp. Lớp lợp có thể dùng các loại tấm nhỏ như lá, tranh, rạ, ngói, gỗ, đá, thuỷ tinh; tấm lợp lớn như phibrô ximăng, tôn, bêtông cốt thép, chất dẻo.

- Kết cấu chịu lực có yêu cầu đảm bảo chịu lực dưới tác động của tải trọng tĩnh như tải trọng bản thân, tải trọng lớp lợp và kết cấu đỡ tấm lợp, đồng thời đảm bảo chịu lực dưới tác động của tải trọng động như sức gió, mưa và bảo trì. Kết cấu chịu lực bao gồm các hệ dầm, dàn vì kèo, xà gồ với cầu phong, litô hoặc các tấm toàn khối hay lắp ghép, trong các công trình hiện đại còn có thể là kết cấu không gian với vỏ mỏng mặt xếp, kết cấu dây căng hoặc sườn không gian. Kết cấu chịu lực có thể được làm bằng các loại vật liệu gỗ, thép, bêtông cốt thép.

Kết cấu của mái nhà cần đảm bảo sự bền vững dưới ảnh hưởng của thời tiết, khí hậu bao gồm nắng, mưa, gió. Các thành phần, bộ phận của mái nhà cần được cấu tạo bởi các loại vật liệu thích hợp, đồng thời phải thông qua tính toán để có những tiết diện theo yêu cầu chịu lực với kiểu cách ráp nối đúng cách, đảm bảo sự truyền lực và chịu tải, đảm bảo không bị biến dạng đối với gỗ và thép, đảm bảo sự co dãn nhất định đối với thép và bêtông cốt thép do sự thay đổi nhiệt độ và tác động của gió.
Một số kiểu mái nhà

PHÂN LOẠI
1. Theo vật liệu: Mái nhà lợp gỗ, mái nhà lợp ngói, mái nhà lợp tấm phibrô ximăng, mái nhà lợp tôn, mái bêtông cốt thép.
2. Theo biện pháp thi công: Mái nhà lắp ghép, mái nhà đổ toàn khối. 

3. Theo cấu tạo 
- Mái dốc: mái nhà có độ dốc lớn như mái nhà lợp gỗ, mái nhà lợp ngói, mái nhà lợp tấm phibrô ximăng, mái nhà lợp tôn, với yêu cầu đặc biệt có thể làm bằng bêtông cốt thép toàn khối. Thông thường có độ dốc i = 27-100%. 
- Mái bằng: mái nhà có độ dốc nhỏ được làm bằng bêtông cốt thép toàn khối hoặc lắp ghép. Thông thường có độ dốc i = 5-8%.
 

ĐỘ DỐC CỦA MÁI NHÀ 
Để thoát nước dễ dàng, mái nhà cần phải có độ dốc nhất định. Độ dốc lớn hay nhỏ phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo mái, hình thức kiến trúc, hình thức kết cấu, hình thức cấu tạo, khí hậu và phong tục tập quán, cũng như giá thành xây dựng.

Về phương diện kiến trúc thường có yêu cầu độ dốc phù hợp với nội dung và hình thức kiến trúc. Về phương diện kinh tế mái có độ dốc càng nhỏ thì càng giảm được diện tích của mái lợp. Về phương diện thích ứng với khí hậu, nắng, gió, mưa thì mái có độ dốc đảm thoát nước nhanh, chống dột, chống thấm tốt. 
Độ dốc của mái nhà được xác định bằng tỷ lệ của chiều cao mái so với chiều rộng của mái, tính bằng %. Độ dốc mái nhà ký hiệu là i, i = tga = h/l (%), trong đó h là chiều cao mái nhà, l là chiều rộng mái nhà (hình 7.01).


 CẤU TẠO MÁI DỐC 
Căn cứ vào hình thức mặt bằng và yêu cầu về độ dốc, mái dốc có thể gặp rất nhiều hình thức phong phú như mái một dốc, mái hai dốc, mái bốn dốc và mái bốn dốc kiểu hai trái.
Mái dốc có hai bộ phận chính là sườn mái và phần che lợp. Sườn mái bao gồm tường thu hồi, vì kèo, bán kèo, hệ thống giằng vì kèo và xà gồ. Phần che lợp bao gồm: đối với mái ngói là cầu phong, litô, ngói; đối với mái lợp phibrô ximăng là tấm phibrô ximăng; đối với mái lợp tôn là tôn.
 

KẾT CẤU CHỊU LỰC CỦA MÁI 

Tường thu hồi 
Là loại kết cấu đơn giản, kinh tế, lợi dụng tường ngang chịu lực để xây thu hồi làm kết cấu chịu lực. Tường thu hồi được xây theo độ dốc của mái, tường thu hồi đầu biên xây 220, tường thu hồi giữa xây 105. Để tăng cường khả năng chịu lực cho tường thu hồi cần phải bổ trụ, khoảng 2000 nên bổ một trụ và tại vị trí gác xà gồ. Trong tường thu hồi nên để thép chờ để liên kết với xà gồ. Khoảng cách giữa hai tường thu hồi không quá 4000, nếu lớn hơn nên dùng kết cấu vì kèo.

 Vì kèo 
Theo yêu cầu cấu tạo mà vì kèo có thể làm bằng gỗ, thép, bêtông cốt thép. Có trường hợp vì kèo được làm bằng gỗ và thép, trong đó thép chịu kéo còn gỗ chịu nén và uốn. Vì kèo thép và bêtông cốt thép phù hợp với nhịp nhà lớn, có yêu cầu chịu lửa và độ bền vững cao.


Theo hình thức có dàn vì kèo tam giác, hình thang, hình đa giác (hình 7.04). Khẩu độ của vì kèo có thể đạt từ 6-10m đối với vì kèo gỗ, 10-18m đối với vì kèo gỗ thép hỗn hợp, trên 18m đối với thép hoặc bêtông cốt thép. Khi chọn vì kèo phải căn cứ vào chiều dài nhịp, yêu cầu sử của phòng ốc, tải trọng tác dụng lên dầm, các yêu cầu về thẩm mỹ cũng như yêu cầu về chống cháy.

Trong xây dựng dân dụng vì kèo tam giác được dùng phổ biến hơn cả. Vì kèo tam giác bao gồm các thanh kèo (cánh thượng), quá giang (cánh hạ), thanh chống đứng, thanh chống xiên… Được làm gỗ, thép hoặc hỗn hợp thép gỗ.
Chi tiết cấu tạo một vì kèo