Trong những năm gần đây, các công nghệ xây dựng xanh, tiết kiệm tài nguyên và giảm phát thải đang trở thành xu hướng tất yếu của ngành xây dựng tại Việt Nam cũng như trên thế giới. Trong bối cảnh đó, công nghệ kết cấu liên hợp thép – bê tông đang khẳng định vai trò là một trong những giải pháp tiên tiến của ngành xây dựng hiện đại, giúp nâng cao khả năng chịu lực, giảm khối lượng bản thân công trình, tăng khả năng vượt nhịp, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công lắp ghép và công nghiệp hóa xây dựng.
Tối ưu hiệu quả chịu lực nhờ kết cấu liên hợp
Khác với các kết cấu truyền thống, kết cấu liên hợp thép – bê tông tận dụng khả năng chịu kéo vượt trội của thép và khả năng chịu nén cao của bê tông để hai loại vật liệu cùng tham gia chịu lực trong một tiết diện thống nhất. Nhờ cơ chế làm việc cộng tác này, cấu kiện đạt hiệu quả chịu lực cao hơn nhưng sử dụng ít vật liệu hơn, qua đó giảm trọng lượng kết cấu và nâng cao hiệu quả kinh tế.
Ảnh minh họa Internet
Đây cũng là nền tảng để phát triển các hệ dầm, cột có tiết diện nhỏ gọn nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu tải và độ cứng, đặc biệt phù hợp với các công trình cao tầng, trung tâm thương mại, văn phòng, nhà xưởng công nghiệp, bệnh viện và các công trình có yêu cầu không gian lớn.
GuBeam – Giải pháp kết cấu liên hợp do GEC phát triển
Trong số các giải pháp kết cấu liên hợp hiện nay, hệ GuBeam do GEC nghiên cứu và phát triển được định hướng như một giải pháp kết cấu toàn diện, không chỉ cải tiến công nghệ thi công mà còn tạo ra sự thay đổi về hiệu quả chịu lực của công trình.
Khác với nhiều công nghệ xây dựng mới hiện vẫn chủ yếu được áp dụng ở quy mô nhỏ hoặc các công trình đơn lẻ, GuBeam hướng tới việc ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại hình công trình với quy mô lớn, góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa ngành xây dựng.
Nhờ tối ưu hình học tiết diện và cơ chế phân phối ứng suất hợp lý, GuBeam giúp giảm đáng kể lượng vật liệu sử dụng nhưng vẫn duy trì hoặc nâng cao khả năng chịu lực so với các giải pháp truyền thống. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn giảm tải trọng bản thân công trình, kéo theo hiệu quả kinh tế cho hệ móng và toàn bộ kết cấu.
Nguyên lý làm việc của dầm GuBeam
Về mặt cơ học, GuBeam là hệ dầm liên hợp thép – bê tông, trong đó tiết diện thép rỗng được tạo hình từ các bản thép mỏng dập nguội và được nhồi bê tông cốt thép sau khi hoàn thiện liên kết với hệ cột và sàn.
Quá trình làm việc của dầm diễn ra theo hai giai đoạn:
Giai đoạn đầu, khi bê tông chưa đạt cường độ thiết kế, dầm hoạt động như một kết cấu thép, đủ khả năng chịu tải trọng thi công.
Giai đoạn sau, khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, thép và bê tông cùng cộng tác chịu lực, hình thành kết cấu liên hợp có độ cứng và khả năng chịu lực vượt trội.
Cơ chế này giúp tận dụng tối đa đặc tính của từng loại vật liệu, nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu và tăng tuổi thọ công trình.
Cột liên hợp GuBeam – Khả năng chịu nén cao, tối ưu kháng chấn
Hình minh họa 1 giới thiệu hệ cột liên hợp GuBeam. Tiết diện cột sử dụng thép mạ kẽm kết hợp với bê tông cường độ cao tạo thành cấu kiện chịu nén hiệu quả.
Nhờ hai loại vật liệu cùng tham gia chịu lực, cột GuBeam có khả năng chịu nén lớn hơn trong khi khối lượng bản thân giảm đáng kể so với các giải pháp truyền thống. Đồng thời, liên kết giữa dầm và cột được thiết kế linh hoạt, tạo điều kiện hình thành các nút khung có khả năng làm việc tốt dưới tác động động đất, góp phần nâng cao khả năng kháng chấn của công trình.
Dầm GuBeam – Vượt nhịp lớn với tiết diện nhỏ gọn
Dầm gồm cánh trên, cánh dưới và sườn bụng bằng thép. Điểm nổi bật của giải pháp là các lỗ mở lớn được bố trí tại vùng trục trung hòa của tiết diện.
Thiết kế này giúp giảm đáng kể khối lượng thép sử dụng; Giảm tải trọng tĩnh của công trình; Tiết kiệm chi phí vật liệu; Tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí hệ thống kỹ thuật MEP đi xuyên qua dầm; Linh hoạt kết nối với nhiều loại sàn khác nhau.
Cánh trên của dầm được thiết kế dạng chữ U hở nhằm phục vụ thi công bê tông toàn khối. Cốt thép dọc được bố trí đối xứng dọc theo nhịp, sát hai bên sườn dầm nhằm tăng khả năng chịu uốn và hạn chế biến dạng.
Tối ưu không gian kiến trúc
Một trong những ưu điểm nổi bật của GuBeam là dầm nằm chìm trong chiều dày sàn, tạo thành một khối đồng nhất với kết cấu sàn.
Nhờ đó, chiều cao dầm có thể giảm tới khoảng 50% so với dầm bê tông cốt thép truyền thống. Với nhịp vượt trên 9 m, chiều cao tiết diện chỉ khoảng 350 mm vẫn đáp ứng yêu cầu về khả năng chịu lực và kiểm soát độ võng.
Giải pháp này mang lại nhiều lợi ích như tăng chiều cao thông thủy của công trình; Có thể tăng số tầng khai thác trong cùng giới hạn chiều cao xây dựng; Tạo mặt trần phẳng, nâng cao giá trị thẩm mỹ; Giảm chi phí trần giả và hoàn thiện; Thuận lợi cho bố trí hệ thống cơ điện; Giảm khối lượng vật liệu hoàn thiện và tải trọng công trình.
Đặc biệt, tiết diện GuBeam được chế tạo từ các bản thép dập nguội tổ hợp dạng U và C, cho phép tương thích với nhiều hệ sàn như sàn bê tông toàn khối, sàn lắp ghép, sàn rỗng, sàn dự ứng lực và sàn deck.
Linh hoạt trong thiết kế và thi công
Hệ dầm GuBeam có thể được thiết kế dưới nhiều sơ đồ chịu lực khác nhau như dầm đơn giản một nhịp; Dầm liên tục nhiều nhịp; Dầm công xôn hoặc dầm có đầu thừa. Tương ứng với từng sơ đồ kết cấu là các giải pháp liên kết khác nhau giữa dầm và cột, đáp ứng yêu cầu đa dạng của từng loại công trình.
Khi kết hợp với hệ sàn nhẹ, GuBeam giúp giảm tới khoảng 80% khối lượng hệ chống và cốp pha tạm trong quá trình thi công. Điều này không chỉ rút ngắn tiến độ mà còn giảm nhân công, nâng cao mức độ an toàn trên công trường.
Hướng tới xây dựng xanh và phát triển bền vững
Bên cạnh hiệu quả kết cấu, GuBeam còn được phát triển theo định hướng xây dựng xanh. Hệ thống sử dụng các cấu kiện sản xuất sẵn tại nhà máy với độ chính xác cao, giúp kiểm soát chất lượng, giảm hao hụt vật liệu và hạn chế chất thải xây dựng.
Việc ứng dụng cốp pha bê tông đúc sẵn thay thế một phần cốp pha luân chuyển truyền thống góp phần giảm lượng gỗ sử dụng, giảm phát sinh chất thải và hạn chế các tác động môi trường trong quá trình thi công tại công trường.
Ngoài ra, nhờ giảm khối lượng vật liệu kết cấu và rút ngắn thời gian xây dựng, GuBeam còn góp phần giảm phát thải carbon trong toàn bộ vòng đời dự án, phù hợp với xu hướng phát triển công trình xanh và mục tiêu giảm phát thải của ngành xây dựng.
Sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ kết cấu liên hợp thép – bê tông đang mở ra hướng đi mới cho ngành xây dựng hiện đại. Không chỉ nâng cao hiệu quả chịu lực và khả năng vượt nhịp, các hệ kết cấu như GuBeam còn góp phần thúc đẩy công nghiệp hóa, số hóa thiết kế – thi công và phát triển các công trình bền vững.
BuilData
