Gỗ là vật liệu rất dễ thi công, cho phép các nhân công cả chuyên nghiệp lẫn nghiệp dư sản xuất các vật dụng và cấu trúc đơn giản mà không gặp vấn đề lớn. Tuy nhiên, khi nghĩ về nhà ở hoặc công trình có quy mô lớn hơn, điều quan trọng là phải thực hiện một số biện pháp đề phòng nhất định để đảm bảo chất lượng tốt và hoạt động xây dựng đạt chất lượng. Cuối cùng, điều cần thiết là đánh giá mọi dự án và phân tích hệ thống kết nối nào phù hợp nhất với nhu cầu cấu trúc và thẩm mỹ của dự án đó.
Chúng tôi đã nói chuyện với các chuyên gia của Simpson Strong Tie, một công ty hàng đầu về kết nối kết cấu, neo và hệ thống buộc chặt, để tìm hiểu thêm về các chủ đề này. Dưới đây là sáu bài học và lời khuyên quan trọng để xây dựng các ngôi nhà và công trình bằng gỗ an toàn hơn và bền vững hơn.
Các kiến trúc sư phải thẳng thắn với chính mình: họ không phải là chuyên gia về mọi thứ, họ cũng không cần phải như vậy. Vì lý do này, điều quan trọng là hợp tác và tin tưởng các chuyên gia và kỹ thuật viên trong các lĩnh vực khác, đặc biệt là khi nói đến các giải pháp xây dựng phức tạp. Giá trị của Simpson Strong Tie nằm ở việc phát triển dự án tốt nhất có thể theo yêu cầu của người dùng, tin tưởng rằng các giải pháp khác nhau này sẽ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và thích ứng hiệu quả với từng thiết kế.
Để đạt được mục tiêu này, chúng tôi khuyên bạn nên luôn luôn cân nhắc:
1. Cấu trúc được xây dựng với các đầu nối mạnh hơn các cấu trúc chỉ được xây dựng bằng đinh hoặc bu lông, cho phép độ an toàn và độ bền cao hơn.
Đầu nối có sẵn trong nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, các đầu nối kết cấu được làm bằng thép và được thiết kế để nối các thành phần khác nhau của cấu trúc, giúp ngăn ngừa thiệt hại do động đất, gió mạnh và các mối đe dọa khác.
Các hệ thống đầu nối, so với việc chỉ nối bằng đinh, không chỉ mang lại khả năng hỗ trợ cấu trúc lớn hơn, mà còn cải thiện độ dẻo của nó. Ví dụ, trong một cơn bão gió mạnh, nhiều khả năng đinh sẽ hoạt động kém hiệu quả hơn nhiều so với các đầu nối, dễ bị tách khớp và không truyền chính xác các lực từ thành phần này sang thành phần khác. Một đầu nối kim loại là cách an toàn và hiệu quả nhất để truyền toàn bộ nội lực của cấu trúc đến nền móng.
2. Các thành phần của một hệ thống kết nối phải được phối hợp để hướng tới hiệu suất kết cấu tốt hơn
Hệ thống mối nối phải là một giải pháp tích hợp; một khi các thành phần bằng gỗ và các điểm giao của chúng được thiết kế, các kết nối cấu trúc phải được xem xét, có tính đến tính liên tục của đường tải của toàn bộ kết cấu (dầm, trụ, kèo, v.v.), tất cả các tải trọng xảy ra trong kết cấu phải được đưa vào nền móng càng nhanh càng tốt. Nếu một trong các kết nối bị mất, sự sụp đổ một phần hoặc thậm chí toàn bộ công trình có thể xảy ra.
Ngoài trọng lượng riêng của kết cấu (tải trọng chết), cần xem xét các loại tải sống khác nhau để chống chịu. Các tác động của một trận động đất biểu hiện đầu tiên trong các nền móng, được truyền đến phần còn lại của kết cấu và sau đó trở lại nền móng một lần nữa. Ngược lại, tải trọng gió hoặc tuyết xảy ra ở phần cao nhất của kết cấu và phải nhanh chóng được đưa xuống nền móng.
3. Các thành phần hệ thống kết nối được lựa chọn kém có thể gây ra thiệt hại ăn mòn, ảnh hưởng hoàn toàn đến thiết kế kết cấu
Các yếu tố đầu tiên bị ảnh hưởng bởi ăn mòn là các kết nối. Sau đó, chúng bắt đầu lan sang gỗ và bước vào một chu kỳ cực kỳ có hại cho kết cấu. Mức độ ăn mòn quá cao thậm chí có thể cắt đứt phần thép, sự cố định của nó hoặc làm suy yếu đáng kể độ bền của gỗ, làm mất kết nối kết cấu và tính liên tục của đường truyền tải.
Điều rất quan trọng là đảm bảo tính tương thích của đầu nối và các thiết bị cố định cũng như loại bảo vệ chống ăn mòn, trong trường hợp sử dụng. Việc xem xét thiết yếu là để lựa chọn chính xác hệ thống kết nối tùy thuộc vào mức độ mà nó sẽ được tiếp xúc.
4. Một sửa đổi của dự án ban đầu không thể được ứng biến trong lĩnh vực này: các yếu tố cấu trúc không được thay đổi mà không xem xét các sửa đổi đó trong thiết kế
Thông thường, các lỗi cơ bản được thực hiện tại công trường xây dựng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của toàn bộ kết cấu. Ví dụ, khi lắp đặt đường ống dẫn nước, một số mảnh gỗ được khoan để cho ống đi qua. Điều này có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính liên tục của đường dẫn tải.
Mặc dù kết cấu có thể không sụp đổ khi phải đối mặt với tải trọng chết, tuy nhiên sự gián đoạn gây ra sự phân phối lại lực, buộc các thành phần phải được nhận bởi một yếu tố khác không được thiết kế như ban đầu để thực hiện chức năng đó. Điều này có thể gây hậu quả lớn khi tải trọng bộ phận bị cưỡng bức, chẳng hạn như trong trận động đất hoặc gió mạnh.
5. Hệ thống kết nối được xác định theo chất lượng gỗ và kích thước của nó
Gỗ nên được lựa chọn trước tiên, sau đó người ta mới có thể xem xét đầu nối thích hợp nhất cho nó và cho các đặc điểm của kết cấu. Có các đầu nối hoạt động chính xác cho từng loại gỗ khác nhau và có các đầu nối khác được khuyến nghị cho các loại gỗ cụ thể.
Trong trường hợp các kết cấu bằng gỗ lộ ra – ví dụ, các kết cấu được tạo thành từ các miếng gỗ dán keo (Glulam) – các đầu nối ẩn thường được sử dụng, để lại một cấu trúc gỗ sạch sẽ được người quan sát thông thường nhìn thấy, hoặc không, các kết nối với một đầu nối thiết kế hấp dẫn và phù hợp với phần còn lại của dự án. Các mặt cắt của gỗ, phụ thuộc vào tải trọng nhận vào ở mỗi điểm của kết cấu, cũng sẽ có hướng dẫn lựa chọn các đầu nối.
Ví dụ về đầu nối ẩn
Ví dụ về đầu nối lộ
6. Sử dụng phần mềm hỗ trợ trong quá trình thiết kế xây dựng
Với mục đích làm việc cùng với các chuyên gia trong khu vực, có những phần mềm tạo điều kiện cho quá trình và cho phép thể hiện ý tưởng rõ ràng hơn về giải pháp kết cấu phù hợp nhất với ứng dụng. CG Visions là một ví dụ, phần mềm giúp tiết kiệm chi phí và cải thiện hiệu quả của kết cấu nói chung, giúp các kiến trúc sư đánh giá, lựa chọn và thực hiện các giải pháp công nghệ từ giai đoạn đầu của dự án.
Ví dụ ứng dụng: Tháp thí nghiệm Peñuelas, 6 tầng bằng gỗ
Gần cuối năm 2018, Minvu và "Trung tâm đổi mới gỗ" của Đại học Católica (Corma) đã khánh thành Tháp thí nghiệm Peñuelas ở Chile trong Khu bảo tồn quốc gia cùng tên. Trong suốt 18 tháng, các nghiên cứu đã được thực hiện về hành vi của kết cấu, điều tra cách tạo ra các công trình hiệu quả từ các vật liệu độc đáo ở Mỹ Latin. Thiết kế và xây dựng của tòa tháp được dẫn dắt bởi kiến trúc sư Eduardo Wiegand, tháp cao 20 mét và có diện tích gần 120 m².
Theo cựu Giám đốc của CIM UC và Chủ tịch hiện tại của Corma, Juan Jose Ugarte, gỗ giúp cải thiện tính bền vững môi trường, hiệu quả năng lượng và khả năng phản ứng địa chấn. Ngoài việc sử dụng các đầu nối và thiết bị cố định Simpson Strong Tie, hệ thống Strong Rod đã được sử dụng trong kết cấu để cải thiện khả năng chống địa chấn và sức gió của kết cấu.
