1. Sơ lợc về
tính chất một số
vật liệu bao che
thông dụng
Bên cạnh tầm quan
trọng về hình thức và
giá trị kinh tế, vật liệu
bao che cho nhà và
công trình còn có vai trò
quyết định đối với việc
thiết kế kết cấu chịu lực
khi xét đến trạng thái
giới hạn sử dụng, điều
này có thể thấy rõ trong
quy định của TCVN
5575:1991 - Kết cấu
thép - Tiêu chuẩn thiết
kế, [5, trang 75].
Các yêu cầu chính
đối với vật liệu bao che
nhà công nghiệp thờng
là:
- Đảm bảo ngăn
đợc nớc ma (kín, khít, không nứt rạn );
Tìm hiểu sự khống chế
bởi vật liệu bao che
đối với giới hạn chuyển vị ngang
khung thép nh công nghiệp NCS. Từ đức hoà

6 Tấm phibroximăng + - - 1 3
7 Gốm sứ + - - 1 3
8 Các loại panô gỗ - - - 1 4
9 Thạch cao - - - 0 4
Trong khuôn khổ
bảng này số
điểm càng cao
cho thấy khả
năng làm việc
của vật liệu đa
dạng hơn.
Chú thích về các chỉ tiêu đánh giá:
** : rất tốt : 4 điểm;
* : tốt : 2 điểm;
+ : tơng đối tốt : 1 điểm;
- : không tốt : 0 điểm.

36
Có thể tóm tắt một số đặc điểm về khả năng chịu lực của các loại vật liệu bao che nhà
công nghiệp thành các nhóm nh sau:
Nhóm 1: Có khả năng chịu áp lực vuông góc với mặt phẳng tấm, có khả năng chịu tải trọng
trong mặt phẳng bản thân tấm lợp, có khả năng làm việc đồng thời với kết cấu khung nhà.
Nhóm 2: Có khả năng chịu áp lực vuông góc với mặt phẳng tấm, có khả năng chịu tải trọng
(nén hoặc kéo) trong mặt phẳng tấm lợp.
Nhóm 3: Có khả năng chịu áp lực vuông góc với mặt phẳng tấm, không có khả năng chịu
tải trọng trong mặt phẳng tấm lợp
Nhóm 4: Không có khả năng chịu áp lực vuông góc với mặt phẳng tấm, không có khả
năng chịu tải trọng trong mặt phẳng tấm lợp.
Tính chất cơ lý của các nhóm vật liệu xây dựng nói chung khác nhau, do đó điều kiện để
vật liệu bao che làm việc bình thờng (không nứt, rạn, vỡ ) là rất khác nhau. Giả sử có các tấm

Vật liệu
cm cm cm
4
kg/cm
2
kgcm
2
Ghi chú
100
22.00
88733 31,200 2,768,480,000
1 Gạch
lấy giá trị (EJ)
1
này làm chuẩn để xác định h
2,3,4

100
5.42
1330.3 2,081,087 2,768,480,000
2 Thép
h
2
= power{[(E
1
J
1
x 12/(E
2
x b

4
x b
4
)],1/3}

Thực tế cho thấy tấm kính trong xây dựng chỉ có bề dày từ 0.5cm đến 1cm, nghĩa là mỏng
hơn khoảng từ 15 đến 8 lần so với điều kiện tơng đơng tờng gạch dày 22cm. Nh vậy, với
vật liệu có bề dày nhỏ nh kính, gạch ốp lát thì sự bền vững của chúng tuỳ thuộc vào kích
thớc tấm (mảng) và vào độ biến dạng của các khung (nền- base) mà vật liệu này tựa vào. Kích
thớc và bề dày tấm kính chọn đợc hãng Pittsburgh Plate Glass Co. khuyến cáo, [6], [10], dới
dạng biểu đồ nh trên Hình 1.
Trong số 9 loại vật liệu thông dụng liệt kê trong Bảng 3 chỉ có tôn và tấm nhựa có khả năng
chịu uốn tốt, nghĩa là kết cấu biến dạng, chuyển vị thế nào thì vật liệu bao che có thể biến dạng
và chuyển vị theo nh vậy; 7 loại còn lại dễ nứt rạn khi bị uốn, do đó trớc khi xem chuyển vị
ngang của nhà có ảnh hởng đến kết cấu hay không thì phải xem vật liệu bao che có bị tổn hại
hay không.

37
(1.394) 15
(1.858) 20
(2.787) 30
(3.716) 40
(4.645) 50
(5.574) 60
(7.432) 80
(9.29) 100
(13.935) 150
(18.58) 200
(27.87) 300
10

2
) ft
2
Diện tích mảng kính Ký hiệu bề dy kính
Hình 1. Tơng quan giữa bề dy, diện tích v áp lực trên bề mặt tấm kính.
Bảng 3
Phân loại mức độ u tiên khi xem xét về chuyển vị ngang của khung nhà.

Mức độ u tiên cần xem xét đến
TT Loại vật liệu
kết cấu
chịu lực
vật liệu bao
che
yếu tố tâm
lý
Ghi chú
1 Tấm kim loại (tôn) 1 3 2
2 Bê tông, BTCT 3 1 2
3 Khối xây 3 1 2
4 Kính 3 1 2
5 Các loại tấm nhựa 1 3 2
6 Tấm phibroximăng 3 1 2
7 Gốm sứ 3 1 2
8 Các loại panô gỗ 3 1 2
9 Thạch cao 3 1 2
Cộng 23 13 18
Trong khuôn khổ bảng
này chỉ số có giá trị nhỏ
cho thây mức độ u

4 Kính - * + + - * 6
5 Các loại tấm nhựa - * * + * + 9
6 Tấm phibrôximăng + + + - - + 4
7 Gốm, sứ * ** * + - * 11
8 Các loại panô gỗ - - - + + + 3
9 Thạch cao + + - * - + 5
Trong khuôn
khổ bảng này
số điểm càng
cao cho thấy
vật liệu càng
có khả năng
làm việc đa
dạng hơn.
Chú thích về các chỉ tiêu đánh giá:
** : rất tốt : 4 điểm;
* : tốt : 2 điểm;
+ : tơng đối tốt : 1 điểm;
- : không tốt : 0 điểm.
2. Sơ đồ chịu lực của vật liệu bao che
Theo phơng vuông góc với mặt phẳng tấm bao che thì trớc khi truyền tác động của tải
trọng đến kết cấu khung thì bản thân vật liệu bao che phải đủ bền để không bị h hại, điều này
phụ thuộc vào các kết cấu phụ của khung nhà mà vật liệu bao che tựa vào (hình 2). Thông
thờng ngời ta không xét đến sự làm việc đồng thời của vật liệu bao che với kết cấu thép của
khung nhà trong trờng hợp này, trừ một số cấu tạo đặc biệt, mà thờng xét đến hạn chế biến
dạng, chuyển vị của kết cấu khung, nhằm tránh làm tổn hại vật liệu bao che. Trái lại, theo
phơng trong mặt phẳng của tấm vật liệu bao che nhiều trờng hợp có thể kể đến sự làm việc
đồng thời của vật liệu với khung nhà.
Sự làm việc của vật liệu bao che nh một hệ giằng cho kết cấu nhà là điều thờng gặp
trong thực tế khi hệ bao che làm bằng bê tông, bê tông cốt thép, [1], [6], [13], [14], ví dụ: khi

B=2.9m
Tấm mái khung thép dập 2.9m*9.6m,
phủ tôn múi vuông.
L=18m
Tấm tờng khung thép
dập 2.9m*4m, phủ tôn
múi vuôn
g
.
Vị trí bulông
móng (M16)
Hình 4. Sơ đồ kết cấu nh SB-18m của CHDC Đức.
L=15m
H
=
6m
B=6m
Tấm lợp bắt vít
chặt vào xà gồ tạo
thành giằng trong
mặt phẳng mái.
Chỉ có giằng đầu cột ở hai
gian đầu hồi nhà.
Hình 5. Sơ đồ quy đổi tấm lợp v x gồ nh hệ giằng mái (nh S15Z).
so sánh một số giá trị chuyển vị ngang

x
0
1
2

Có thể chia thành hai dạng khống chế của vật liệu bao che đối với giới hạn chuyển vị
ngang nhà công nghiệp kết cấu thép nh sau:
- Khống chế bị động: vật liệu bao che dễ bị h hại (rạn, nứt, vỡ ) nếu chuyển vị ngang (và
biến dạng) của kết cấu nhà vợt quá một ngỡng nào đó; hoặc vật liệu bao che không bị h hại
do chuyển vị ngang của khung nhà, cũng nh không tham gia làm việc đồng thời với kết cấu,
nhng khi khung nhà có chuyển vị lớn thì tạo cảm giác bất an cho ngời sử dụng (gây tiếng
động, hoặc có độ võng, độ nghiêng, khe hở ).
- Khống chế chủ động: vật liệu bao che đủ khả năng cùng làm việc đồng thời với kết cấu
khung nhà, do đó chuyển vị ngang thực sự không lớn nh khi chỉ xét riêng khung nhà chịu toàn
bộ tác động của tải trọng. Trong trờng hợp này chuyển vị ngang cũng không đợc vợt quá
giới hạn nào đó, đủ để vật liệu bao che vẫn còn khả năng làm việc đồng thời với kết cấu thép.
Với việc sử dụng vật liệu bao che thông dụng thì trừ tấm kim loại (tôn) và tấm nhựa, yếu tố
đầu tiên phải kể đến khi xem xét giới hạn chuyển vị ngang của kết cấu khung nhà là: đảm bảo
để vật liệu bao che không bị phá hoại.
1. Giới hạn chuyển vị ngang của khung nh công nghiệp cần đợc phân lm nhiều loại tuỳ
thuộc vo vật liệu bao che cũng nh phụ thuộc vo môi trờng sản xuất v vùng khí hậu. Khả
năng chịu kéo thấp của một số vật liệu bao che nh khối xây gạch hoặc bê tông (không cốt
thép) l yếu tố khống chế giới hạn chuyển vị ngang của kết cấu chịu lực chính.
Với vật liệu bao che là tấm kim loại (tôn) hoặc tấm nhựa, do có khả năng chịu uốn cao (dẻo
dai) nên sự chuyển vị của kết cấu không ảnh hởng đến sự toàn vẹn của vật liệu bao che, [11],
[12]. Tuy nhiên các loại vật liệu này lại có hạn chế lớn là nhạy cảm với sự ăn mòn và tác động
của nắng ma, [1].
2. Với các vật liệu bao che có tính đn hồi cao (dẻo dai) thì giớí hạn chuyển vị ngang phụ
thuộc vo bản thân sự lm việc bình thờng của kết cấu l chính, hoặc phụ thuộc vo việc
không gây cảm giác bất an cho ngời sử dụng, m không bị hạn chế bởi vật liệu bao che.
Trong một khuôn khổ nhất định, có thể kể đến sự làm việc đồng thời của vật liệu bao che
(tấm kim loại, bê tông, BTCT hoặc khối xây) với khung nhà. Lúc này giới hạn về chuyển vị

42
ngang của khung nhà có thể xem không phải là yếu tố đáng quan tâm bằng điều kiện đảm bảo

20
40
60
80
100
120
140
Chuyển vị

x
[cm]
Chiều cao H [m]
H/45;H/(10+4H) - ZS
H/100
H/150
H/200
H/250
H/300
H/350
H/400
H/450
H/450
H/500 TCVN
Hình 7. Tơng quan giữa H v

x theo ZS l đờng cong, theo TCVN l đờng thẳng.
Hãng Zamil Steel quy định: với chiều cao mép mái (EH- Eave Height) lớn hơn 9 m thì giới
hạn chuyển vị ngang có dạng:
x
= EH/(10+4 x EH); nh vậy, khi EH = 22.5m sẽ có

(cho bao che là tờng gạch h=0.22m)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0.00
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
3.20
3.60
4.00
Chuyển vị

x (cm)
Chiều cao H (m)
Hconst
H500
H240
H(D)
Hình 8. Khuyến nghị giới hạn chuyển vị ngang theo dạng đờng cong H(D).
Tài liệu tham khảo

[1]. Nguyễn Đăng Hơng, Hong Huy Thắng, Đặng Văn

Condition - Steel Hall S15. Printed by RUDNE
DOLY n.p., RD 18-28/A3-1988, Czechoslovakia.
[12]. ZAMIL STEEL, 1993 & 1999: Technical Manual -
Pre-Engineered Steel Buildings. Printed by Al-
Reda P. Press, Dammam
[13].
yx K. K.,
1978. Me -
. C, .
[14].
. A.,
1975. Kocpy
oopy. C-
,
Ă

44
45