Biến dạng là một yếu tố quan trọng phải được xem xét trong việc thiết kế và xây dựng các tòa nhà kết cấu thép. Thay đổi nhiệt độ, độ lún nền không đồng đều, chuyển động địa chấn, tải trọng kết cấu và các yếu tố bên ngoài khác có thể gây ra sự giãn nở, co lại, dịch chuyển hoặc nứt trong tòa nhà.

Để thích ứng với những chuyển động này và giảm nguy cơ hư hỏng kết cấu, các khe biến dạng được thiết kế ở những vị trí thích hợp trong tòa nhà.

Trong các công trình kết cấu thép, khe co giãn thường bao gồm khe co giãn, khe lún và khe chịu động đất . Thiết kế và lắp đặt phù hợp các mối nối này là điều cần thiết để đảm bảo an toàn kết cấu, hiệu quả chống thấm, độ bền và độ ổn định lâu dài của tòa nhà.

1. Các loại mối nối biến dạng trong kết cấu thép

Khe co giãn

Khe co giãn được thiết kế để thích ứng với sự giãn nở và co lại của các bộ phận xây dựng chủ yếu do thay đổi nhiệt độ.

Kết cấu thép, tấm tường, hệ thống mái và các vật liệu xây dựng khác có thể giãn nở khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm. Nếu không được phép di chuyển đủ thì ứng suất bổ sung có thể phát triển trong kết cấu.

Khe co giãn chia một tòa nhà lớn thành các phần kết cấu tương đối độc lập để mỗi phần có thể di chuyển trong phạm vi thiết kế.

Tùy thuộc vào thiết kế kết cấu, phần móng có thể vẫn liên tục trong khi phần kết cấu thượng tầng, bao gồm tường, sàn và hệ mái, được tách rời.

Khớp địa chấn

Các khe địa chấn được cung cấp để cải thiện hiệu suất địa chấn của các tòa nhà.

Các tòa nhà lớn hoặc bất thường có thể phản ứng khác nhau khi xảy ra động đất. Các khớp nối địa chấn chia tòa nhà thành các đơn vị cấu trúc nhỏ hơn và tương đối độc lập, giúp giảm sự tương tác và va chạm cấu trúc giữa các phần liền kề.

Thiết kế khe địa chấn phù hợp có thể cải thiện tính đều đặn của cấu trúc và giảm nguy cơ hư hỏng cục bộ do chuyển động không tương thích trong các sự kiện địa chấn.

Khe định cư

Khe lún chủ yếu được sử dụng khi các phần khác nhau của tòa nhà có thể có mức độ lún nền móng khác nhau.

Chúng thường được yêu cầu trong các tình huống như:

• Sự khác biệt đáng kể về chiều cao tòa nhà

• Tải trọng kết cấu không đồng đều

• Điều kiện nền tảng khác nhau

• Khả năng chịu lực của đất khác nhau

• Kết nối giữa các tòa nhà mới và hiện có

• Các tòa nhà có hệ thống kết cấu khác nhau đáng kể

Không giống như một số khe co giãn, khe lún thường ngăn cách tòa nhà từ móng đến mái , cho phép mỗi phần lún tương đối độc lập.

Chiều rộng khe phải được xác định theo thiết kế kết cấu, điều kiện nền móng, chiều cao tòa nhà, độ dịch chuyển dự kiến ​​và các yêu cầu hiện hành của dự án.

2. Thi công khe biến dạng mái nhà

Các khe biến dạng của mái cần được xử lý cẩn thận vì chúng phải thích ứng với chuyển động của kết cấu trong khi vẫn duy trì khả năng chống thấm đáng tin cậy.

Trình tự xây dựng điển hình có thể bao gồm:

Chuẩn bị bề mặt → Sơn lót → Trám khe → Lớp chống thấm bổ sung → Thi công chống thấm chính → Lắp đặt tấm phủ → Kiểm tra và sửa chữa

Bước 1: Chuẩn bị bề mặt

Trước khi lắp đặt, bề mặt xung quanh mối nối biến dạng phải được làm sạch hoàn toàn.

Bụi, vật liệu rời, dầu, mảnh vụn và các chất gây ô nhiễm khác phải được loại bỏ. Bất kỳ khiếm khuyết nào trên bề mặt phải được sửa chữa trước khi bắt đầu công việc chống thấm.

Bề mặt sạch sẽ và ổn định giúp cải thiện độ bám dính và độ bền của hệ thống chống thấm.

Bước 2: Sơn lót

Sau khi xác nhận rằng bề mặt sạch và khô, tiến hành sơn lót phù hợp theo yêu cầu của vật liệu chống thấm.

Lớp sơn lót giúp cải thiện sự liên kết giữa màng chống thấm và nền.

Bước 3: Lắp đặt vật liệu trám khe

Vật liệu lấp đầy linh hoạt, chẳng hạn như tấm xốp hoặc vật liệu đệm phù hợp, có thể được lắp đặt bên trong khe biến dạng.

Vật liệu được chọn phải cho phép mối nối thích ứng với chuyển động dự kiến ​​của cấu trúc mà không hạn chế sự giãn nở hoặc co lại.

Bước 4: Thi công thêm lớp chống thấm

Nên lắp đặt thêm các lớp màng chống thấm xung quanh hai bên và các góc của mối nối biến dạng.

Các lớp gia cố này giúp cải thiện hiệu quả chống thấm ở những khu vực tập trung chuyển động và chịu áp lực.

Bước 5: Lắp đặt hệ thống chống thấm chính

Đối với các mối nối biến dạng giữa các diện tích mái có chiều cao bằng nhau, màng chống thấm cần kéo dài liên tục đến vị trí mối nối yêu cầu nhưng vẫn đảm bảo đủ độ dẻo.

Màng xung quanh khớp không nên căng quá chặt. Cần cung cấp lượng thích hợp để có thể di chuyển mà không làm rách vật liệu chống thấm.

Các thanh đệm linh hoạt hoặc vật liệu làm đầy tương tự có thể được lắp đặt bên trong mối nối trước khi dán màng chống thấm bổ sung.

Đối với các mối nối biến dạng giữa các mái ở các độ cao khác nhau, màng chống thấm mái phía dưới nên kéo dài đến tường khe. Sau đó, các vật liệu màng và bịt kín bổ sung phải được lắp đặt và cố định chắc chắn vào bức tường cao hơn.

Cần đặc biệt chú ý đến các kết nối linh hoạt và bịt kín chống thấm nước.

Bước 6: Lắp nắp chung

Mặt trên của mối nối biến dạng thường được bảo vệ bằng tấm che.

Tùy thuộc vào thiết kế tòa nhà, vật liệu có thể bao gồm:

• Thép mạ kẽm

• Thép không gỉ

• Hợp kim nhôm

• Tấm kim loại tráng

• Các vật liệu chịu thời tiết được phê duyệt khác

Hệ thống che phủ phải bảo vệ mối nối khỏi nước mưa trong khi vẫn cho phép chuyển động kết cấu theo yêu cầu.

3. Thi công khe biến dạng tường ngoại thất

Các khe biến dạng của tường ngoài phải đảm bảo cả khả năng dịch chuyển và khả năng chống chịu thời tiết.

Thủ tục xây dựng

1. Xác nhận vị trí chung

Kiểm tra mối nối biến dạng giữa cột và tường, mối nối tường với tường, mối nối cột với cột hoặc các phần kết cấu khác nhau theo bản vẽ được duyệt.

2. Làm sạch khớp

Loại bỏ bụi, mảnh vụn, vữa và các vật liệu rời khỏi khớp và các khu vực xung quanh.

Bề mặt lắp đặt sạch sẽ rất quan trọng để bảo đảm vật liệu cách nhiệt, chất bịt kín và vỏ kim loại.

3. Lắp đặt vật liệu làm đầy hoặc cách nhiệt

Cắt vật liệu cách nhiệt hoặc vật liệu trám mềm theo yêu cầu theo kích thước mối nối và lắp đặt chắc chắn bên trong mối nối.

Vật liệu làm đầy phải ổn định mà không cản trở chuyển động cấu trúc được thiết kế.

4. Đánh dấu dòng cài đặt

Sử dụng các công cụ đo và căn chỉnh thích hợp để đánh dấu vị trí của vỏ kim loại và các bộ phận đỡ.

Định vị chính xác giúp duy trì các đường nối thẳng và vẻ ngoài nhất quán.

5. Lắp vỏ kim loại

Thép không gỉ, hợp kim nhôm, thép mạ kẽm hoặc vỏ kim loại được chỉ định khác có thể được cố định theo bản vẽ dự án.

Khoảng cách dây buộc phải tuân theo các yêu cầu thiết kế và lắp đặt đã được phê duyệt.

6. Lắp đặt lưới gia cố ở những nơi cần thiết

Lưới gia cố có thể được lắp đặt dọc theo cả hai mặt của mối nối để cải thiện sự kết nối với lớp hoàn thiện tường xung quanh.

7. Hoàn thiện tường hoàn thiện

Các bộ phận nhúng của hệ thống mối nối phải được tích hợp đúng cách vào lớp hoàn thiện tường.

8. Kiểm tra bề mặt hoàn thiện

Sau khi hoàn thành công việc sơn hoặc hoàn thiện tường bên ngoài, kiểm tra xem mối nối biến dạng còn lại:

• Thẳng

• Trơn tru

• Bịt kín đúng cách

• Không bị ô nhiễm

• Trực quan phù hợp với mặt tiền xung quanh

4. Thi công khe biến dạng tường nội thất

Các khe biến dạng bên trong phải mang lại vẻ ngoài gọn gàng đồng thời cho phép các bộ phận của tòa nhà di chuyển tự do.

Quá trình cài đặt được đề xuất

1. Loại bỏ tất cả các mảnh vụn bên trong mối nối và các khu vực cố định xung quanh.

2. Chuẩn bị tấm trung tâm bằng hợp kim nhôm, khung đế, tấm che và kẹp cố định theo hệ thống khớp yêu cầu.

3. Đánh dấu vị trí lắp đặt theo bản vẽ đã được phê duyệt.

4. Cố định khung đế nhôm và tấm trung tâm bằng các neo hoặc bu lông giãn nở thích hợp.

5. Kiểm tra độ thẳng hàng, độ thẳng và mức độ bề mặt trong quá trình lắp đặt.

6. Kết nối tấm bìa chắc chắn với khung đế và các kẹp cố định.

7. Bôi chất trám kín linh hoạt giữa lớp hoàn thiện tường và lớp phủ mối nối khi cần thiết.

8. Kiểm tra tấm bìa đã hoàn thiện để đảm bảo bề ngoài sạch sẽ, mịn màng và đồng đều.

Nói chung nên tránh các kết nối cứng xung quanh mối nối vì chúng có thể hạn chế chuyển động kết cấu được thiết kế.

5. Thi công khe biến dạng sàn

Các khe biến dạng của sàn phải chịu được tải trọng giao thông và dịch vụ hàng ngày trong khi vẫn có thể di chuyển giữa các phần kết cấu liền kề.

Bước 1: Định vị các neo

Xác định vị trí các bu lông giãn nở hoặc neo cố định dựa trên tấm cân bằng và bản vẽ đã được phê duyệt.

Khoan các lỗ cần thiết và lắp đặt các neo một cách an toàn.

Bước 2: Lắp đặt và san bằng tấm đế

Điều chỉnh độ cao, mức ngang và căn chỉnh của tấm cân bằng trước khi cố định lần cuối.

Khi cần thiết, lắp đặt vật liệu cách nhiệt hoặc vật liệu trám chống cháy bên trong mối nối.

Bước 3: Lắp đặt vật liệu chống thấm và cách nhiệt

Lớp chống thấm phía dưới phải được kết nối đúng cách trên khu vực mối nối cần thiết.

Vật liệu cách nhiệt như bông khoáng hoặc các sản phẩm cụ thể khác có thể được lắp đặt theo yêu cầu của dự án.

Lớp chống thấm phía trên sau đó sẽ được hoàn thiện trong khi vẫn duy trì đủ độ linh hoạt.

Bước 4: Kiểm tra việc trám khớp

Kiểm tra xem vật liệu cách nhiệt và vật liệu làm đầy có được lắp đặt đồng đều không và các giao diện có được kết nối đúng cách hay không.

Bước 5: Lắp đặt ray trượt

Lắp đặt ray trượt theo khoảng cách, độ cao và căn chỉnh được thiết kế.

Cố định thanh ray vào tấm cân bằng bằng các chốt thích hợp.

Bước 6: Cài đặt các thành phần trượt

Lắp đặt các bộ phận trượt hoặc chuyển động cần thiết bên trong đường ray và kết nối tấm bề ​​mặt.

Điều chỉnh toàn bộ hệ thống để duy trì mức độ và độ thẳng cần thiết.

Bước 7: Hoàn thiện phần hoàn thiện sàn

Trong quá trình hoàn thiện đá, ngói, bê tông hoặc các công việc hoàn thiện sàn khác, hãy bảo vệ mối nối biến dạng khỏi vữa, bụi và mảnh vụn xây dựng.

Sau khi hoàn tất việc lắp đặt sàn, hãy bôi chất trám kín linh hoạt phù hợp lên các khu vực khe hở nếu cần.

Màu keo có thể được lựa chọn để phối hợp với lớp hoàn thiện sàn xung quanh.

6. Kiểm soát chất lượng mối nối biến dạng kết cấu thép

Kiểm soát chất lượng phù hợp là điều cần thiết để đảm bảo rằng các mối nối biến dạng hoạt động đáng tin cậy trong suốt thời gian sử dụng của tòa nhà kết cấu thép.

Thực hiện theo các bản vẽ và thông số kỹ thuật đã được phê duyệt

Tất cả các công việc liên kết biến dạng phải được thực hiện theo bản vẽ thi công đã được phê duyệt, thông số kỹ thuật của dự án và các tiêu chuẩn hiện hành.

Trình tự cài đặt cũng cần được kiểm soát hợp lý.

Chọn vật liệu phù hợp

Vỏ bọc, màng chống thấm, chất bịt kín, vật liệu cách nhiệt, ốc vít và các bộ phận hỗ trợ phải đáp ứng các yêu cầu của dự án.

Các vật liệu phải tương thích với nhau và phù hợp với các điều kiện môi trường dự kiến.

Đảm bảo chống thấm đáng tin cậy

Các mối nối giữa các khe biến dạng và mái, tường ngoài, sàn và các hệ thống vỏ bọc tòa nhà khác là những khu vực chống thấm quan trọng.

Cần đặc biệt chú ý đến:

• Tính liên tục của màng chống thấm

• Niêm phong linh hoạt

• Trợ cấp vận động chung

• Chi tiết kết nối

• Thoát nước

• Lắp đặt tấm bìa

Duy trì sự liên kết thích hợp

Các tấm phủ mối nối bên ngoài và bên trong cần được kiểm tra:

• Độ phẳng

• Căn dọc

• Độ thẳng

• Sửa chữa an toàn

• Chất lượng bề mặt

Việc lắp đặt tốt sẽ cải thiện cả hiệu suất kết cấu và diện mạo của tòa nhà đã hoàn thiện.

Cho phép di chuyển vừa đủ

Một trong những nguyên tắc quan trọng nhất của việc thi công khe biến dạng là tránh hạn chế chuyển động thiết kế.

Màng chống thấm, chất bịt kín, tấm phủ và các bộ phận kết nối phải duy trì đủ độ linh hoạt để thích ứng với sự giãn nở, co lại, lún hoặc dịch chuyển địa chấn của kết cấu.

Tại sao các mối nối biến dạng lại quan trọng trong các tòa nhà kết cấu thép?

Các khe biến dạng được thiết kế và thi công hợp lý giúp các công trình kết cấu thép thích ứng với chuyển động do điều kiện môi trường và kết cấu gây ra.

Họ có thể giúp:

• Giảm nứt do chuyển động nhiệt độ

• Chấp nhận giải quyết chênh lệch

• Cải thiện khả năng cách ly địa chấn giữa các đơn vị kết cấu

• Bảo vệ hệ thống chống thấm mái và tường

• Giảm sự tập trung căng thẳng

• Cải thiện độ bền của lớp vỏ tòa nhà

• Kéo dài tuổi thọ của các bộ phận kết cấu và hoàn thiện

• Duy trì diện mạo tòa nhà sạch sẽ và nhất quán hơn

Tuy nhiên, các chi tiết mối nối biến dạng không nên được coi là một giải pháp phổ quát. Vị trí mối nối, chiều rộng, vật liệu, chi tiết chống thấm và phương pháp kết nối phải luôn được xác định theo thiết kế kết cấu, kích thước tòa nhà, điều kiện môi trường, điều kiện nền móng, chuyển động dự kiến ​​và các tiêu chuẩn dự án hiện hành..

Phần kết luận

Thi công khe biến dạng là một phần quan trọng của kỹ thuật kết cấu thép. Cho dù mối nối nằm trên mái, tường ngoài, tường trong hay sàn thì các yêu cầu chính đều phải nhất quán: cho phép di chuyển theo yêu cầu, duy trì khả năng chống thấm đáng tin cậy, đảm bảo lắp đặt an toàn và bảo vệ hiệu quả hoạt động lâu dài của tòa nhà.

Sự phối hợp cẩn thận giữa thiết kế kết cấu, thiết kế vỏ ngoài công trình, lựa chọn vật liệu, chế tạo và lắp đặt tại địa điểm có thể làm giảm đáng kể nguy cơ nứt, rò rỉ và xuống cấp sớm.

Đối với các tòa nhà kết cấu thép có kích thước phức tạp, điều kiện nền móng khác nhau, nhịp lớn hoặc yêu cầu địa chấn đặc biệt, các chi tiết mối nối biến dạng phải được các chuyên gia có trình độ chuyên môn về kết cấu và vỏ bọc tòa nhà xem xét trước khi thi công.