Tensile Membrane Structures là gì ?
Kiến trúc Tensile Membrane Structure là cấu trúc sử dụng ứng lực căng của bạt cùng dây cáp neo giữ vào kết cấu để tạo hình. Đây cũng là kiến trúc chịu kéo là dạng cấu trúc vỏ mỏng phổ biến nhất.
Kết cấu chịu kéo (còn được gọi là kết cấu căng) có thể có nhiều dạng mặc dù nó thường dựa trên hai thiết kế xây dựng cơ bản; Yên xe và Hình nón. Lực căng của bạt chuyên dụng (PVDF, PTFE) giúp loại bỏ các nếp nhăn trên màng và đủ mạnh để chống chọi với mọi thời tiết khắc nghiệt và khả năng hư hỏng.
Khi nào sử dụng Tensile Fabric (bạt căng)
Tensile Fabric có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao che khác nhau ví dụ như làm mái che, giải pháp mặt đứng hay những thiết kế trang trí nội thất,…. Bản chất là loại vật liệu nhẹ nên sử dụng ít kết cấu hơn các cấu trúc truyền thống và do đó tiết kiệm được các chi phí vận chuyển và hỗ trợ lắp dựng hơn. Chúng linh hoạt, mạnh mẽ và có thể được điều chỉnh theo yêu cầu chính xác của mỗi dự án. Trong thực tế, cấu trúc tensile membrane structures được nhiều kiến trúc sư sử dụng như một giải pháp tạo được nhiều cấu trúc cảnh quan nổi bật, tạo điểm nhấn.
Các hình thức bạt căng kiến trúc phổ biến
Bạt căng kiến trúc (Tensile Membrane Structure) có cấu tạo chính dựa vào sự uốn cong của bề mặt để chịu được tải trọng hiệu quả. Cấu trúc sử dụng lực căng của bạt căng kiến trúc gần giống như cấu trúc cầu treo bê tông bằng các sợi dây cáp. Nếu bạt căng kiến trúc giữ được bề mặt phẳng và căng thì cầu treo dùng cáp sẽ giữ được mặt sàn bê tông nằm ngang cho dù có chịu phải tác động bởi bất kỳ loại lực nào.
Loại hình kiến trúc này giúp tối ưu hóa lượng vật liệu được sử dụng và làm nhẹ bớt khối lượng chịu tải của hệ nền móng bên dưới. Về tổng quan, ta có thể chia bạt căng kiến trúc thành 4 dạng hình thức cơ bản là hypar hay còn gọi là yên ngựa, Barrel Vault, Conic và Inflatable.
Lý thuyết cơ bản về đường dẫn truyền lực của bạt căng kiến trúc
Cấu trúc Parboloid Hyperbolic cơ bản, bất kỳ điểm nào trên bề mặt bạt kiến trúc có thể bị hạn chế bởi các điểm góc. Hai điểm cao nhận phần lực tải xuống và hai điểm thấp chống lại lực gió. Bạt căng kiến trúc phẳng, tức là chênh lệch chiều cao càng nhỏ giữa điểm cao và điểm thấp, lực tải xuống các góc sẽ càng lớn hơn.
Cấu trúc bạt kiến trúc bơm hơi là dạng synclastic trong đó áp suất không khí cấu thành hình dạng bạt căng kiến trúc có độ cong gấp đôi. Các dạng anticlastic cũng giống như paraboloid hyperbol, đều có độ cong đối nghịch.
Gần như tất cả các mái che bạt kiến trúc đều có nguồn gốc từ một hoặc sự kết hợp của ba hình dạng này. Bề mặt được chuyển hóa từ một hoặc sự kết hợp của ba hình dạng này. Bề mặt của bạt căng kiến trúc tiếp nhận một lực uốn cong đặc trưng.
Sự đa dạng trong tạo hình bạt căng kiến trúc
Thách thức cho các kiến trúc sư chính là phát triển các hình dạng mới, đầy sáng tạo của bạt kiến trúc, sao cho đáp ứng các điều kiện của bề mặt cấu trúc. Phát triển hình dạng mới đồng nghĩa với việc nâng cấp các yếu tố cơ bản của bạt căng kiến trúc và thay đổi các thiết kế của các mối liên kết vành ngoài, nói cách khác điều đó cho phép sự thay đổi đáng kể của một cấu trúc.
Các dạng bạt kiến trúc có thể mềm hoặc có mũi nhọn, dạng vòm tròn hoặc giống như chiếc lá. Chúng thường xuyên kết hợp các hình thức này.
Lực ứng suất (Pre-Stress) là dạng lực căng được sử dụng trong quá trình căng màng tạo thành mái che. Hình dạng của bề mặt bạt kiến trúc được xác định bởi tỷ lệ ứng suất theo hai hướng chính của độ cong. Chúng được thiết lập trong quá trình dựng hình phát thảo trên máy tính. Các giá trị tuyệt đối của ứng suất phải được tính toán cẩn thận để bề mặt của bạt căng kiến trúc có khả năng chịu được các lực tác động lên nó.
Ứng suất lực có trong kết cấu bạt căng kiến trúc sẽ làm nhiệm vụ phân tán lực tải trọng mỗi khi bạt căng kiến trúc chịu tác động của sức nặng từ trên áp xuống. Nếu không tính toán cẩn thận, dẫn lực ứng suất trên bạt căng kiến trúc không đủ, khiến vùng chịu lực tải trực tiếp sẽ bị chùng, sẽ xuất hiện các nếp nhăn trên bạt căng kiến trúc.
Thế nên, nếu ứng suất không đủ lực thì những tác động lên bề mặt bạt căng kiến trúc ví dụ như lượng tuyết rơi dày đặc có thể bị đọng lại.
Sử dụng Tensile Membrane Structures ở đâu ?
Cấu trúc bạt căng có lợi thế sử dụng như một yếu tố nổi bật so với các tòa nhà truyền thống và hiện đại, tâm điểm đô thị và các biểu tượng địa phương.
Ưu điểm vượt nhịp lớn rất lý tưởng cho các công trình có khu vực rộng yêu cầu thông thoáng, hạn chế cột. Các cấu trúc có thể kéo dài độ dài không được hỗ trợ lên đến 150 feet và gấp đôi số lượng đó với lưới cáp thép, và các cấu trúc không khí có thể kéo dài hàng nghìn feet mà không cần cột.
Tensile fabric có thể ứng dụng đa dạng cho các công trình dân dụng, trường học, resort, nhà hàng, cảnh quan, trung tâm thương mại, các công viên giải trí chủ đề, các công trình sân vận động, hoặc các cấu trúc lều glamping đặc sắc.
Có thể tạo ra nhiều hình dáng không ?
Kết cấu tensile fabric dựa trên 2 khối cấu tạo cơ bản của kết cấu chịu kéo. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là chúng không đa dạng. Vẻ đẹp của cấu trúc vải kéo là khả năng thiết kế và tạo ra bất kỳ hình thức kiến trúc nào.
Mỗi thiết kế liên quan đến tensile fabric đều sử dụng các đường cong và nguyên tắc của một trong 2 dạng Hypar hoặc Conic, hoặc kết hợp cả hai. Cấu trúc Hypar là dạng hình thức căng được tạo ra bởi hai điểm cao và hai điểm thấp để giữ bề mặt được căng phẳng và chịu được lực tác động và lực gió tốc.
Cấu trúc Conic (hình nón) giống như một hình dạng núi lửa sử dụng hình học xuyên tâm bởi radian và vòng tròn để tạo ra các bề mặt. Hai hình thức này có thể được kết hợp để tạo ra vô số hoán vị giống như hình tròn và hình vuông với kiến trúc cổ điển.
Loại vật liệu nào được sử dụng
Tất cả các loại vải sẽ giãn ra khi được kéo theo các hướng ngược nhau để tạo ra lực căng tuy nhiên, một số loại vải thể hiện các đặc điểm khác nhau. Hiện tại có bốn loại vải được sử dụng ngày nay cho cấu trúc vải chịu lực:
Vải Polyester tráng PVC: Đây là loại vải tiết kiệm chi phí có tuổi thọ từ 10 đến 20 năm. Nó đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng trên toàn thế giới trong hơn 40 năm và dễ dàng di chuyển cho các ứng dụng xây dựng tạm thời. PVC đáp ứng B.S 7837 về Mã cháy.
Vải thủy tinh tráng PTFE (chỉ dành cho cấu trúc cố định): Điều này có tuổi thọ 30 năm và hoàn toàn trơ. Nó không bị phân hủy dưới tia cực tím và được coi là không cháy theo hầu hết các quy chuẩn xây dựng. PTFE đáp ứng B.S 476 Class 0 cho Mã Lửa.
ETFE (chỉ dành cho cấu trúc có yêu cầu sử dụng trên 20 năm): Điều này được sử dụng trong các cấu trúc gối bơm phồng nơi đặc tính nhiệt là quan trọng. Giấy bạc có thể trong suốt hoặc có vân giống như các sản phẩm thủy tinh nhiều lớp để cho phép độ trong mờ ở bất kỳ mức độ nào.
Vải thủy tinh PVC: Vật liệu này được sử dụng cho các cánh buồm chịu kéo bên trong, chẳng hạn như các tính năng trong các cửa gió, hệ thống kiểm soát độ chói, với nhu cầu bảo trì tối thiểu. Các loại vải thủy tinh PVC đáp ứng B.S 476 Class 0 cho Bộ luật chống cháy.
Flexiiform là Công ty thiết kế và thi công dịch vụ mái che bạt căng (Tensile Fabric) chuyên nghiệp tại Việt Nam. Chúng tôi tự hào là đơn vị duy nhất tại Việt Nam nhận được cố vấn chuyên môn từ Công ty Fastech – Công ty thiết kế và thi công mái che bạt căng hàng đầu tại Thái Lan.
Với đội ngũ Kiến trúc sư và Kỹ sư được đào tạo theo chuyên ngành một cách bài bản và lành nghề cùng với thế mạnh về ý tưởng sáng tạo trong thiết kế giải pháp bao che từ cấu trúc bạt cao cấp nhằm phù hợp với mọi công trình và nhu cầu sử dụng.
