Thực trạng và Giải Pháp: Tổng quan về Tensile Membrane Structures – Kiến trúc Bạt Căng và Nguyên lý hoạt động
Tensile Membrane Structures (còn được gọi là kiến trúc bạt căng) là dạng cấu trúc vỏ mỏng phổ biến nhất, sử dụng ứng lực căng của bạt chuyên dụng (PVDF, PTFE) cùng dây cáp neo giữ vào kết cấu để tạo hình. Kết cấu chịu kéo (còn được gọi là kết cấu căng) có thể có nhiều dạng, thường dựa trên hai thiết kế xây dựng cơ bản: Yên ngựa (Hypar) và Hình nón (Conical). Lực căng của ผ้าใบพิเศษ 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. Bản chất là loại vật liệu nhẹ, bạt căng kiến trúc sử dụng ít kết cấu hơn các cấu trúc truyền thống, tiết kiệm chi phí vận chuyển và hỗ trợ lắp dựng, đồng thời linh hoạt, mạnh mẽ và có thể điều chỉnh theo yêu cầu chính xác của mỗi dự án.
—
Phân tích Yêu cầu Kỹ thuật & Bối cảnh Giải Pháp
Các công trình kiến trúc hiện đại, đặc biệt là những công trình có diện tích lớn hoặc đòi hỏi hình dáng phức tạp, thường gặp thách thức trong việc tìm kiếm vật liệu và kết cấu vừa nhẹ, vừa bền vững, lại vừa có tính thẩm mỹ cao. Các cấu trúc truyền thống thường cồng kềnh, hạn chế khả năng vượt nhịp lớn, và khó tạo ra các hình dạng độc đáo. Nhu cầu đặt ra là một giải pháp cho phép tối ưu hóa lượng vật liệu, giảm khối lượng chịu tải của hệ nền móng, và có khả năng chống chịu các tác động ngoại biên như gió, mưa, tuyết, đồng thời duy trì được vẻ đẹp và chức năng theo thời gian. Sự linh hoạt trong tạo hình và khả năng thích ứng với nhiều điều kiện môi trường cũng là những tiêu chí quan trọng.
—
Giải pháp Kỹ thuật
Tensile Membrane Structures cung cấp giải pháp toàn diện, từ nguyên lý thiết kế đến vật liệu và ứng dụng đa dạng.
ผ้าใบยืดรูปแบบสถาปัตยกรรมยอดนิยม
Bạt căng kiến trúc có cấu tạo chính dựa vào sự uốn cong của bề mặt để chịu được tải trọng hiệu quả. 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, có thể chia bạt căng kiến trúc thành 4 dạng hình thức cơ bản:
- Hypar (yên ngựa): 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.
- Barrel Vault: Dạng vòm cong theo một trục duy nhất.
- 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. (tham khảo cấu trúc Conic)
- Inflatable: Dạng cấu trúc bơm hơi, trong đó áp suất không khí cấu thành hình dạng bạt căng kiến trúc có độ cong gấp đôi (synclastic).
Gần như tất cả các mái che bạt căng kiến trúc đều có nguồn gốc từ một hoặc sự kết hợp của ba hình dạng cơ bản này, với bề mặt được chuyển hóa từ các nguyên tắc hình học đặc trưng.
Lý thuyết cơ bản về đường dẫn truyền lực và ứng suất (Pre-Stress)
Trong cấu trúc Paraboloid Hyperbolic cơ bản, bất kỳ điểm nào trên bề mặt bạt căng kiến trúc đều 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. Các dạng anticlastic (như Hypar) có độ cong đối nghịch, trong khi cấu trúc bơm hơi là dạng synclastic với độ cong gấp đôi do áp suất không khí.
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 căng kiến trúc được xác định bởi tỷ lệ ứng suất theo hai hướng chính của độ cong, được thiết lập trong quá trình dựng hình phác thảo trên máy tính. Các giá trị tuyệt đối của ứng suất phải được tính toán cẩn thận để bề mặt 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 chịu tác động của sức nặng từ trên áp xuống. Nếu ứng suất không đủ lực, vùng chịu lực tải trực tiếp sẽ bị chùng, gây ra các nếp nhăn trên bạt căng kiến trúc và có thể dẫn đến việc đọng nước, ví dụ như lượng tuyết rơi dày đặc.
ความหลากหลายในการสร้างผืนผ้าใบยืดทางสถาปัตยกรรม
Thách thức cho các kiến trúc sư chính là phát triển các hình dạng mới, đầy sáng tạo của bạt căng 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, cho phép sự thay đổi đáng kể của một cấu trúc. Các dạng bạt căng kiến trúc có thể mềm hoặc có mũi nhọn, dạng vòm tròn hoặc giống như chiếc lá, và thường xuyên kết hợp các hình thức này để tạo ra vô số hoán vị.
ใช้วัสดุประเภทใด?
Hiện tại có bốn loại vải được sử dụng phổ biến cho cấu trúc vải chịu lực:
- Vải Polyester tráng PVC: Loại vải tiết kiệm chi phí, có tuổi thọ từ 10 đến 20 năm. Dễ dàng di chuyển cho các ứng dụng xây dựng tạm thời và đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy B.S 7837.
- Vải thủy tinh tráng PTFE (chỉ dành cho cấu trúc cố định): Có tuổi thọ 30 năm và hoàn toàn trơ, không bị phân hủy dưới tia cực tím và được coi là không cháy theo hầu hết các quy chuẩn xây dựng. Đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy B.S 476 Class 0.
- ETFE (chỉ dành cho cấu trúc có yêu cầu sử dụng trên 20 năm): 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. Đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy B.S 476 Class 0.
Ứng dụng Tensile Membrane Structures ở đâu?
Cấu trúc Tensile Membrane Structures có lợi thế lớn trong việc sử dụng như một yếu tố nổi bật so với các tòa nhà truyền thống và hiện đại, tạo thành 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. Bạt căng kiến trúc 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.
—
ผลการปฏิบัติงานและการประเมินผลงาน
Tensile Membrane Structures đã cách mạng hóa ngành kiến trúc bằng cách cung cấp các giải pháp nhẹ, linh hoạt và bền vững cho các công trình quy mô lớn. Khả năng tạo hình đa dạng, từ Hypar đến Conic và Inflatable, cùng với việc sử dụng các vật liệu tiên tiến như PVDF, PTFE, ETFE, cho phép kiến trúc sư hiện thực hóa những ý tưởng thiết kế phức tạp và biểu cảm. Ưu điểm vượt nhịp lớn, giảm tải trọng cho móng, và khả năng thích ứng với điều kiện thời tiết khắc nghiệt (chống gió, mưa, tuyết) đã biến bạt căng kiến trúc thành lựa chọn tối ưu cho nhiều ứng dụng, từ các công trình công cộng đến không gian giải trí. Sự kết hợp giữa tính nghệ thuật, hiệu quả kỹ thuật và khả năng tối ưu hóa chi phí đã khẳng định vị thế của Tensile Membrane Structures là một trong những giải pháp xây dựng tiên tiến và hiệu quả nhất hiện nay, mang lại vẻ đẹp và công năng vượt trội cho các dự án trên toàn thế giới.
—
ติดต่อที่ปรึกษาด้านเทคนิค
Flexiiform tự hào là một trong những đơn vị hàng đầu tại Việt Nam cung cấp giải pháp thiết kế và xây dựng bạt căng. Với đội ngũ Kiến trúc sư và Kỹ sư được đào tạo bài bản và lành nghề, cùng kinh nghiệm gần 30 năm trong ngành thông qua sự cố vấn chuyên môn từ Công ty FasTech – Công ty thiết kế và thi công cấu trúc bạt căng hàng đầu tại Thái Lan, chúng tôi tự tin mang lại những giải pháp tối ưu nhất cho từng dự án cụ thể. Đặc biệt là các dự án liên quan đến cấu trúc vỏ bao che bạt căng và Tensile Membrane Structures.
Để nhận tư vấn chuyên sâu về các giải pháp bạt căng kiến trúc hoặc yêu cầu báo giá chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Bạn có thể tham khảo thêm video tham khảo.
Thông tin liên hệ:
Công ty: Flexiiform
โทรศัพท์: +84 8678 68830
เว็บไซต์: https://flexiiform.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/flexiiform/
