TỔNG QUAN

Khái niệm “Kết cấu thép” (KCT) là để chỉ những kết cấu chịu lực chính làm bằng thép của các công trình xây dựng. Nó bao gồm các quá trình: giải pháp kết cấu, công nghệ chế tạo, phương pháp dựng lắp. Mức độ phát triển kết cấu thép vừa đảm bảo phục vụ cho kinh tế xã hội,

 Khái niệm “Kết cấu thép” (KCT) là để chỉ những kết cấu chịu lực chính làm bằng thép của các công trình xây dựng. Nó bao gồm các quá trình: giải pháp kết cấu, công nghệ chế tạo, phương pháp dựng lắp. Mức độ phát triển kết cấu thép vừa đảm bảo phục vụ cho kinh tế xã hội, đồng thời thể hiện công nghệ kỹ thuật về luyện kim, gia công kim loại, khoa học và kỹ thuật xây dựng.

HÌNH ẢNH MINH HỌA

Kết cấu thép là tổ hợp các cấu kiện khác nhau như: dầm, cột, sàn; liên kết với nhau tạo nên những kết cấu và công trình đáp ứng nhiệm vụ sử dụng.
1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CẤU THÉP
1.1.1. Trên thế giới [12], [13], [14]
Kết cấu kim loại xuất hiện muộn hơn so với các kết cấu truyền thống như gỗ, gạch đá. Người ta tìm thấy kết cấu kim loại sớm nhất ở Trung Quốc dưới dạng gang thô, gang đúc khi nung sắt trên 13000C. Ở châu Âu, đến thế kỷ 17 mới có kết cấu bằng gang. Lý do kết cấu thép ra đời muộn hơn và gặp nhiều hạn chế trong sử dụng chủ yếu do kỹ thuật luyện kim. Sau này, việc phát minh ra các công nghệ luyện thép có hiệu quả thì việc sử dụng thép trở nên phổ biến hơn, như công nghệ luyện của Bessemer (Anh – 1856) vào giữa thế kỉ 19, Mactanh (Pháp – 1865)… Năm 1885,
N. Bê-nác-Đốt tìm ra phương pháp hàn hồ quang điện bằng điện cực kim loại… Từ đó, kết cấu thép dùng liên kết hàn phát triển và trở nên phổ biến. Bên cạnh đó, lý thuyết tính toán cũng đạt những tiến bộ: Đ.I. Giurapxki (1822-1891) nghiên cứu và đưa ra cách tính dàn có thanh xiên, P.S. Daxinski nghiên cứu phương pháp tính toán cấu kiện chịu nén… N.C. Xtrelexki đưa ra phương pháp tính theo trạng thái giới hạn, hợp lý hơn và tiết kiệm vật liệu. Càng về sau quá trình sản xuất càng tinh luyện tốt hơn như phương pháp thổi ôxy, thì giá thành sản xuất càng thấp đồng thời tăng chất lượng của kim loại. Thép đã trở thành một loại hàng hoá được sản xuất hàng loạt ít tốn kém. Ngày nay thép là một trong những vật liệu chính và phổ biến nhất trong nghành xây dựng. Thép được phân thành nhiều loại, cấp độ để sử dụng theo những mục đích khác nhau, được các tổ chức đánh giá xác nhận theo các tiêu chuẩn riêng.
1.1.2. Ở Việt nam
Cùng với vật liệu bê tông cốt thép, thép là một trong hai loại vật liệu quan trọng nhất trong xây dựng ở Việt Nam. Việt Nam có tiềm năng to lớn về nguyên liệu quặng sắt đã sớm xây dựng nhà máy gang thép, học hỏi và vận dụng những tiến bộ

về kết cấu thép của Liên Xô và thế giới, nhờ đó đã đạt được những kết quả đáng kể trong việc sử dụng vật liệu thép. Những năm gần đây, việc sử dụng thép đã phát triển nhanh chóng, làm kết cấu chịu lực chính trong phần lớn công trình công nghiệp, nhà nhịp lớn và nhiều công trình công cộng khác thay dần cho bê tông cốt thép.
Trong thời kỳ thuộc địa Pháp từ cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20. Các công trình xây dựng, công nghệ thi công liên quan đến thép đều do Pháp xây dựng. Hầu hết các nhà công nghiệp và công trình nhịp lớn như hội trường, rạp hát đều dùng kết cấu thép. Ví dụ Nhà hát lớn Hà Nội, một công trình nổi tiếng hoàn thành vào thập kỷ đầu tiên thế kỷ 20, kết cấu được xây dựng hoàn toàn bằng gạch và thép. Mái vòm là cupôn sườn, tựa trên vành gối, vật liệu sử dụng là thép cacbon thấp, có cường độ tương đương CT3. Các sàn nhà lớn, ban công, cầu thang đều làm bằng dầm thép tổ hợp đinh tán, các dầm thép hình và xây cuốn gạch tạo mặt sàn. Thời kỳ đó, cấu tạo sàn dạng này là phổ biến. Các nhà xưởng lớn bằng thép như: nhà máy xe lửa Gia Lâm, nhà máy rượu Hải Dương, các hăngga máy bay ở Gia Lâm và Bạch Mai…Công nghệ và hình thức kết cấu là ở vào trình độ đương đại: thép cacbon thấp, liên kết đinh tán, thép cán cỡ nhỏ, sơ đồ kết cấu cổ điển.
Những năm 50-60: sau khi hòa bình lập lại ở Đông Dương, miền Bắc Việt Nam bắt đầu xây dựng các nhà máy công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ làm cơ sở cho nền công nghiệp hoá. Lúc đó, thép là vật liệu quý hiếm, nhập hoàn toàn từ các nước xã hội chủ nghĩa. Phương châm thiết kế kết cấu thép lúc này là: tiết kiệm ở mức cao nhất. Do đó, chỉ dùng thép cho những nhà xưởng lớn, có cầu trục nặng, cột cao và nhịp rộng như: các nhà xưởng của Khu liên hợp Gang thép Thái Nguyên với những khung thép có dàn nhịp 30 đến 40m, cột bậc đỡ cầu trục 20 đến 75tấn, dầm cầu trục nhịp 18m cao tới 2m. Lượng thép tính cho một mét vuông sàn là khá lớn: 70 đến 100kg/m2. Sử dụng kết cấu thép nhiều mà các nhà máy này đã được hoàn thành nhanh hơn so với việc dùng kết cấu bê tông, mang lại lợi ích đáng kể cho nền công nghiệp lúc đó.
Trong thập kỷ 70 và 80: Công tác xây dựng chủ yếu là khôi phục các công trình bị phá hoại, xây dựng những xưởng máy mới loại nhẹ. Áp dụng rộng rãi sơ đồ kết cấu hỗn hợp: cột bê tông và dàn thép. Bắt đầu sử dụng nhiều kết cấu tiền chế nhập từ nước ngoài. Điển hình là loại khung kho Tiệp. Đó là khung nhịp 12 đến 15m, dàn bằng thép ống, cột thép cán tổ hợp và xà gồ là cấu kiện thành mỏng cán nguội. Ngoài ra, nhiều công trình dân dụng như trường học, bệnh viện do các tổ chức nhân đạo trợ giúp nhập từ nước ngoài, được làm bằng kết cấu thép tiền chế 1 tầng và 2 tầng. Lúc này các yếu tố thuận tiện cho vận chuyển, cho thi công nhanh đóng vai trò quan trọng hơn phương châm tiết kiệm thép.
Ở miền Nam Việt Nam trong thời kỳ đó, kỹ thuật xây dựng đã được phát triển nhanh với sự hỗ trợ của công nghệ phương Tây. Các xu hướng thiết kế là giống như

của phương Tây: thép được áp dụng rộng rãi trong các công trình công nghiệp, xưởng đóng tàu, nhà cao tầng, hănga máy bay và cả nhà chung cư nhiều tầng.
Những năm 90 đến nay: Cùng với sự phát triển nhanh chóng ngành xây dựng, việc sử dụng thép đã tăng nhanh chưa từng thấy. Hầu như kết cấu chịu lực nhà xưởng là làm bằng thép. Nhiều giải pháp kết cấu mới (nhà thép tiền chế, khung không gian, kết cấu liên hợp …), vật liệu thép cường độ cao, quan niệm tính toán theo các tiêu chuẩn nước ngoài (tiêu chuẩn của Mỹ như ASD, AISC.., Úc: AS 4100, Eurocode 3…) được nhập về Việt nam, đã tạo nên những công trình với nhiều giải pháp kết cấu đa dạng phù hợp với mục đích sử dụng.
1.1.3. Xu hướng phát triển
Hiện nay, khi xây dựng công trình kết cấu thép, các yếu tố chất lượng, thời gian đưa công trình sớm đưa vào sử dụng được đặt lên hàng đầu. Giá vật liệu thép chỉ chiếm khoảng 50% giá trị kết cấu nên không nhất thiết phải cố giảm trọng lượng, sẽ ảnh hưởng đến chi phí chế tạo, dựng lắp và làm chậm thời gian xây dựng.
Công nghệ chế tạo đã tiến bộ, đặc biệt trong việc cắt và hàn, việc tạo hình nguội. Ưu tiên chọn những loại kết cấu tiện cho vận chuyển dựng lắp như cấu kiện tổ hợp hàn (dầm, cột) để thay thế cho những dạng kết cấu cũ.
Trong sự lớn mạnh của nền kinh tế và ngành xây dựng, kết cấu thép ở Việt Nam có xu hướng phát triển mạnh mẽ. Các công trình lớn sẽ được xây dựng bằng thép. Lượng thép sử dụng trong xây dựng sẽ tăng đột biến.
Các hướng phát triển sắp tới của kết cấu thép có thể là:
- Nhà tiền chế tiếp tục được sử dụng ngày càng nhiều;
- Kết cấu thép nhẹ, bao gồm kết cấu thành mỏng tạo hình nguội, kết cấu hợp kim nhôm;
- Kết cấu sử dụng thép ống, bao gồm cả kết cấu dàn không gian;
- Kết cấu nhà cao tầng.
Các kỹ sư Việt Nam có đủ khả năng để nghiên cứu và thiết kế các loại công trình này. Nhiệm vụ cấp bách là đẩy mạnh sản xuất thép, chuyển giao công nghệ chế tạo mới, bằng cách xây dựng một số nhà máy để luyện thép, cán thép hình, thép tấm, và chế tạo kết cấu. Trong điều kiện đó, chúng ta có thể tin rằng ngành xây dựng công trình thép ở nước ta sẽ được phát triển vượt bậc.

TRÌNH BÀY

• .CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ XÂY DỰNG TRUNG LÂM
• Địa chỉ: 25 Đường Số 8 - Phường Long Trường - TP. Thủ Đức - TP HCM
• Điện thoại: 0913 3991299 Email: nhatheptrunglam@gmail.com
• Website:trunglam.vn;trunglamdecor.com.vn