Nghiên cứu tính toán kết cấu chịu uốn siêu nhẹ tensairity

Nhóm nghiên cứu này đã nghiên cứu, phối hợp khả năng làm việc của một thanh kim loại chịu nén, một hệ dây cáp chịu kéo và một dầm thổi phồng làm nhiệm vụ chống uốn dọc cho thanh kim loại

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Người ư ng d n oa ọc TS NGUYỄN QUANG TÙNG

Đà Nẵng, năm 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Ngu ễn Dương T àn

TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU UỐN SIÊU NHẸ

TENSAIRITY

Học viên: Nguyễn Dương Thành Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng DD&CN

Mã số: 60.58.02.08 Khóa: 31 Trường Đại học Bách khoa-ĐHĐN

Tóm Tắt: Những nghiên cứu đầu tiên về kết cấu Tensairity được thực hiện

bởi nhóm nghiên cứu về kết cấu siêu nhẹ của Luchsinger – Thụy Sĩ Nhóm nghiên cứu này đã nghiên cứu, phối hợp khả năng làm việc của một thanh kim loại chịu nén, một hệ dây cáp chịu kéo và một dầm thổi phồng làm nhiệm vụ chống uốn dọc cho thanh kim loại đó Với phương pháp phối hợp này, nhóm đã tận dụng tối đa được hiệu quả làm việc của từng thành phần chịu lực Với nhiều tính năng ưu việt, kết cấu này hứa hẹn sẽ được sử dụng nhiều trong tương lai Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu được ứng xử của một dầm được cấu tạo theo nguyên lý của kết cấu Tensairity Qua đó đề xuất khả năng ứng dụng của loại dầm này vào trong thực tiễn xây dựng

Từ Khóa: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHỊU UỐN SIÊU NHẸ

TENSAIRITY

Study on calculation of ultra-lightweight Tensairity bending

The first research on Tensairity structure was carried out by Luchsinger's ultra-light textiles research group in Switzerland This team has studied, combined the workability of a compressed metal rod, a pulling cable system and

an inflatable beam for anti-bending duty on the metal bar.With this coordination method, the team makes the most of the performance of each component With many advanced features, this structure promises to be used in the future

The objective is to study the behavior of a beams constructed in accordance with the principle of Tensairity structure This suggests the applicability of this beam to the construction practice

Key words: Study on behavior of Tensairity beam - Super lightweight bending structure Abstract

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU UỐN 4

1.1 KẾT CẤU CHỊU UỐN CỔ ĐIỂN 4

1.1.1 Kết cấu dầm chịu lực 4

1.1.1.1 Dầm thép 4

1.1.1.2 Dầm bê tông cốt thép 5

1.1.1.3 Dầm gỗ 6

1.1.2 Kết cấu dàn chịu lực 9

1.2 MỘT SỐ KẾT CẤU CHỊU UỐN MỚI 10

1.2.1 Dầm thổi phồng 10

1.2.2 Kết cấu Tensegrity 17

1.2.3 Kết cấu Tensairity 19

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 21

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH DẦM TENSAIRITY 22

2.1 TRƯỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƯỢC ĐƯỢC LİÊN KẾT VÀO HAİ ĐẦU THANH NÉN VÀ CHẠY DỌC THEO TRỤC ỐNG 22

2.2 TRƯỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƯỢC BỐ TRÍ XOẮN ỐC QUANH TRỤC ỐNG 28 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 34

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM TENSAIRITY 36

3.1 TRƯỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƯỢC ĐƯỢC LİÊN KẾT VÀO HAİ ĐẦU THANH NÉN VÀ CHẠY DỌC THEO TRỤC ỐNG 36

3.1.1 Tính toán độ võng của hệ dầm Tensairity 36

3.1.2 Phân tích hiệu quả sử dụng dầm Tensairity 40

3.2 TRƯỜNG HỢP DÂY CÁP ĐƯỢC BỐ TRÍ XOẮN ỐC QUANH TRỤC ỐNG 42

3.2.1 Tính toán độ võng của hệ dầm Tensairity 42

3.2.2 Phân tích sự làm việc của dầm Tensairity 45

3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 48

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)

: Nửa chiều dài dầm Tensairity

T n c ất cơ ọc của v t iệu

EI : Độ cứng chống uốn của thanh nén

k : Độ cứng của liên kết đàn hồi

E : Mô đun đàn hồi

Tải trọng

q : Tải trọng tác dụng

H : Lực nén trong thanh nén và cũng là lực kéo trong dây cáp

p : Áp suất thổi phồng

1.7 Một số công trình thổi phồng được ứng dụng trong đời

1.9 Những sân vận động với vòm mái sử dụng kết cấu thổi phồng 15

1.12 Một số công trình theo kết cấu Tensairity 17

3.3 So sánh kết quả chuyển vị của dầm Tensairity 40 3.4 So sánh độ võng của dầm Tensairity và dầm thép hộp 42 3.5 So sánh độ võng của dầm Tensairity theo phương pháp giải

3.6 Khảo sát chuyển vị w x1( 0)của dầm Tensairity 47

MỞ ĐẦU

1 T n cấp t iết

1.1 Tổng quan về kết cấu thổi phồng

Hiện nay, phần lớn những công trình xây dựng trên thế giới làm từ vật liệu gạch,

đá, bê tông và đặc biệt là bê tông cốt thép và thép Ưu điểm chung của các loại vật liệu này là khả năng chịu lực lớn, tuổi thọ công trình cao Tuy nhiên, nhược điểm của nó là trọng lượng bản thân lớn, việc xây dựng và tháo dỡ khi không dùng đến tốn nhiều chi phí Vì vậy, để hạn chế các nhược điểm trên thì vật liệu composite ra đời

Một trong những vật liệu composite được sử dụng phổ biến hiện nay là vật liệu vải kĩ thuật Các tấm vải kỹ thuật này thường được tạo hình thành những ống kín, được thổi khí vào để có thể chịu được tải trọng bản thân cũng như chịu các tải trọng khác gọi là các ống thổi phồng Các ống thổi phồng này được liên kết với nhau để tạo nên khung chịu lực chính trong rất nhiều công trình xây dựng trên thế giới như mái vòm sân vận động, nhà triển lãm, các nhà tạm dùng trong trường hợp khẩn cấp hoặc các lều trại quân đội, các cầu tạm Dạng kết cấu này được gọi chung là kết cấu thổi phồng Kết cấu thổi phồng này có ưu điểm là tiện dụng, dễ dàng vận chuyển lắp dựng Tuy nhiên chỉ thích hợp cho những trường hợp khẩn cấp, khó có thể sử dụng lâu dài Ngoài

ra, nhược điểm cố hữu của loại kết cấu thổi phồng này là khả năng chịu lực rất bé Nhằm mục đích cải thiện hiệu quả sử dụng vật liệu, tăng khả năng chịu lực mà không làm tăng trọng lượng bản thân kết cấu, dạng kết cấu chịu uốn Tensairity ra đời Kết cấu này sở hữu ưu điểm của các kết cấu truyền thống là khả năng chịu lực cao; và

ưu điểm của kết cấu thổi phồng là trọng lượng bản thân nhẹ, tính cơ động cao Hiện nay trên thế giới, đã có nhiều công trình được thực hiện theo dạng này, điển hình có thể kể đến cầu Pont de Val-Cenis ở Pháp và rất nhiều kết cấu khác (xem Hình 1)

a) Pont de Val-Cenis (Pháp) b) Garage ô-tô (Thụy Sĩ)

Hình 1: Kết cấu Tensairity

Với tầm quan trọng như vậy, nhưng đến nay, vẫn chưa có nhiều kết quả nghiên cứu được đưa ra, không có nhiều bài báo khoa học đề cập đến việc nghiên cứu ứng xử của loại kết cấu mới này

1.2 Thực trạng nghiên cứu về kết cấu thổi phồng

Những nghiên cứu đầu tiên về kết cấu Tensairity được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu về kết cấu siêu nhẹ của Luchsinger – Thụy Sĩ Nhóm nghiên cứu này đã nghiên cứu, phối hợp khả năng làm việc của một thanh kim loại chịu nén, một hệ dây cáp chịu kéo và một dầm thổi phồng làm nhiệm vụ chống uốn dọc cho thanh kim loại

đó Kết quả thu được là rất khả quan, với trọng lượng kết cấu chưa đến 60 kG nhưng

có thể vượt nhịp 5m và chịu được tải trọng lên đến 3T Với phương pháp phối hợp này, nhóm đã tận dụng tối đa được hiệu quả làm việc của từng thành phần chịu lực Với nhiều tính năng ưu việt, kết cấu này hứa hẹn sẽ được sử dụng nhiều trong tương lai

Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu và ứng dụng cho loại kết cấu mới này Do đó, đề tài “Nghiên cứu tính toán kết cấu chịu uốn siêu nhẹ Tensairity” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao

2 Mục ti u ng i n cứu

Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu được ứng xử của một dầm được cấu tạo theo nguyên lý của kết cấu Tensairity Qua đó đề xuất khả năng ứng dụng của loại dầm này vào trong thực tiễn xây dựng

và hệ dây cáp Về nguyên tắc, dầm Tensairity có cấu tạo giống như dầm, nhưng làm việc giống như kết cấu dàn

1 Tính cấp thiết của đề tài

2 Mục tiêu nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu

B NỘI DUNG CHÍNH

C ương 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU UỐN

1.1 Kết cấu chịu uốn cổ điển

1.2 Một số kết cấu chịu uốn mới

1.3 Kết luận chương

C ương 2 LÝ THUYẾT TÍNH DẦM TENSAIRITY

2.1 Trường hợp dây cáp được được liên kết vào hai đầu thanh nén và chạy dọc theo trục ống

2.2 Trường hợp dây cáp được bố trí xoắn ốc quanh trục ống

2.3 Kết luận chương

C ương 3 TÍNH TOÁN ĐỘ VÕNG CỦA DẦM TENSAIRITY

3.1.Trường hợp dây cáp được được liên kết vào hai đầu thanh nén và chạy dọc theo trục ống

3.2 Trường hợp dây cáp được bố trí xoắn ốc quanh trục ống

3.3 Kết luận chương

C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

2 Kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẤU KIỆN CHỊU UỐN

1.1 KẾT CẤU CHỊU UỐN CỔ ĐIỂN

1.1.1 Kết cấu dầm c ịu c

Kết cấu dầm là kết cấu dạng thanh, chịu tải trọng vuông góc với trục thanh Thường được sử dụng như kết cấu chịu lực trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp Dầm chịu lực có thể được cấu tạo từ nhiều vật liệu khác nhau như: thép,

bê tông cốt thép, gỗ…

1.1.1.1 Dầm thép

Kết cấu thép sử dụng hoàn toàn thép làm kết cấu chịu lực chính (cột thép, dầm thép hình ) Tùy vào hình dạng công trình, không gian, ứng dụng mà người ta sử dụng những hệ kết cấu phù hợp

Kết cấu thép được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng hiện nay trên thế giới Cũng như các vật liệu khác, kết cấu thép cũng có những ưu và nhược điểm riêng

Hình 1.1 Một số dầm thép được áp dụng

 Ƣu điểm của dầm t ép

- Có tính đa dạng cao, linh hoạt, áp dụng cho mọi công trình và hình dáng đa dạng

- Dễ sữa chữa, nâng cấp

Hình 1.2 Dầm bê tông cốt thép

Loại kết cấu này sở hữu nhiều ưu điểm khiến nó ngày càng được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực xây dựng như:

- Đơn giản, dễ chế tạo, có thể sử dụng các loại vật liệu tại địa phương (cát, đá )

- Chịu lực tốt, tuổi thọ công trình cao, chi phí bão dưỡng ít

- Thiết kế và tạo hình dáng cho cấu kiện dễ dàng

Tuy nhiên, bên cạnh các ưu điểm không thể bàn cãi thì loại kết cấu này cũng còn tồn tại một số nhược điểm nhất định như:

- Trọng lượng bản thân lớn gây khó khăn trong việc xây dựng kết cấu vượt nhịp lớn bằng BTCT thông thường

- Bê tông cốt thép dễ có khe nứt ở vùng chịu kéo khi chịu lực, thông thương bề rộng khe nứt không lớn và ít ảnh hưởng đến chất lượng sử dụng của kết cấu

- Cách âm, cách nhiệt kém, thi công phức tạp, khó kiểm tra chất lượng, gia cố

hay sữa chữa

1.1.1.3 Dầm gỗ

Gỗ là nguyên liệu, vật liệu được con người sử dụng rộng rãi và lâu đời Được sử dụng rộng rãi trong các ngành nông nghiêp, công nghiêp, xây dựng

Hình 1.3 Công trình bằng gỗ

Kết cấu gỗ thường có những ưu điểm như sau:

- Trọng lượng bản thân bé, có tính cơ học cao, chịu uốn tốt

- Sử dụng vật liệu địa phương, giá thành thấp

- Dễ chế tạo, đa dạng về hình dáng, kiến trúc công trình

- Chi phí bão dưỡng thấp

- Chống xâm thực của môi trường hóa học tốt

Tuy nhiên dầm gỗ cũng có những nhược điểm như:

- Vật liệu không bền, dex mối mục, dễ cháy

- Có nhiều khuyết tật làm giảm khả năng chịu lực

dụ như dầm móng, tà vẹt

Trong thực tế kỹ thuật ta thường gặp một dầm tựa trên một dãy gối đàn hồi liên tiếp gần nhau thí dụ ray tựa lên tà vẹt

Hình 1.4 Ray nằm lên tà vẹt

1.1.2 Kết cấu dàn c ịu c

Một trong các nhược điểm quan trọng của kết cấu dầm là khả năng chịu lực và khả năng vượt nhịp Do trong dầm còn nhiều vùng làm việc không hiệu quả Cụ thể như vùng bụng của dầm hầu như không làm việc Để giảm nhẹ trọng lượng kết cấu, nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu cũng như để nâng cao khả năng chịu lực và khả năng vượt nhịp của kết cấu Người ta đã đề xuất kết cấu dàn Kết cấu dàn được tổ hợp

từ các phần tử dạng thanh Cũng như dầm, tuy nhiên dàn được thiết kế tối ưu hơn, loại

bỏ được những phần không cần thiết, các thành phần của dàn hầu như chỉ chịu kéo hoặc nén nên có khả năng làm việc tốt hơn kết cấu dầm

Hình 1.4 Kết cấu dàn thép, cầu thép

So với dầm, kết cấu dàn được thiết kế tối ưu hơn nên chịu lực và vượt nhịp tốt hơn Tuy nhiên việc chế tạo không hề đơn giản nên thường được áp dụng cho các công trình vượt nhịp lớn

1.2 MỘT SỐ KẾT CẤU CHỊU UỐN MỚI

1.2.1 Dầm t ổi p ồng

Kết cấu màng mỏng là những kết cấu được làm bằng vải kỹ thuật và được

ổn định bằng cách tạo ra một ứng suất trước trong vải Dự ứng lực này được cung cấp trong màng mỏng bằng cách:

- Đặt vào một ngoại lực làm căng màng mỏng Đây là trường hợp của các kết cấu kéo căng

- Tạo ra một áp lực từ bên trong để chịu tải trọng bản thân và tải trọng bên ngoài Đây là lĩnh vực nghiên cứu của kết cấu màng mỏng thổi phồng

- Trong lĩnh vưc này, có hai loại kết cấu khác nhau:

Kết cấu được giữ vững bằng máy thổi khí: các kết cấu này được cấu thành từ một lớp màng mỏng, và khả năng chịu tải trọng bản thân và tải trọng bên ngoài phụ thuộc vào áp lực khí thổi vào

Kết cấu thổi phồng: loại kết cấu này được cấu tạo với hai lớp màng

mỏng Kết cấu này tự chịu lực được, và tự tạo được hình dạng khi được thổi khí Kết cấu này được bịt kín, một khi được thổi đầy khí rồi thì không cần phải cung cấp khí liên tục nữa Trong một vài trường hợp cụ thể, kết cấu bị xì, nó sẽ được liên kết với máy để giữ nguyên áp suất thổi phồng cho kết cấu

Hình 1.5 Dầm thổi phồng

1.2.2.Trong n v c t u t d ng

Đề xuất đầu tiên về 1 công trình thổi phồng được đưa ra bởi Frederick William Lanchester, người được cấp bằng sáng chế vì đã thiết kế thành công một bệnh viện dã chiến (xem Hình 1.6) vào năm 1917 Đó là một chiếc lều vải được thổi phồng với áp suất thấp

Hình 1.6 Kết cấu thổi phồng được s dụng t m th i

Trong những năm tiếp theo, mô hình kết cấu thổi phồng đã được sử dụng trong phạm vi các hoạt động ngắn hạn như tạm trú khẩn cấp sau khi thiên tai, lều của Hội Chữ thập đỏ Đấy là những trường hợp cần những chỗ lưu trú khẩn cấp, nhanh chóng và dễ tháo lắp

Năm 1970, Hội nghị triển lãm tại Osaka Nhật Bản được tổ chức với chủ đề “ Sự phát triển hài hòa của Nhân Loại “ Trong đó, chủ đề về cấu trúc vật liệu nhẹ trong xây dựng được nhắc đến rất nhiều, lý do là vì Nhật Bản là một nước thường xuyên xảy

ra động đất Từ thời điểm đó, mô hình kết cấu thổi phồng ngày càng phát triển và được

áp dụng vào nhiều lĩnh vực chứ không chỉ trong việc xây dựng nhà tạm, ở đây sẽ là những công trình bền vững hơn, lâu dài hơn Có thể chỉ ra một số ví dụ như: bục

danh dự tại Tour de France, những nhà kho thổi phồng, nhà mái vòm, và cả những nhà thờ thổi phồng… (xem Hình 1.7)

Kết cấu thổi phồng cũng có thể được lựa chọn vì lý do thẩm mỹ Các kết cấu dạng cong, màu sắc rực rõ, kết cấu đẹp và mê hoặc có thể được sử dụng để gây ấn tượng với người xem Chính vì vậy, kết cầu thổi phồng có thể được xem như là một cuộc cách mạng của tương lai Hai tác phẩm Leviathan và Air Forest ( xem Hình 1.7) chính là những minh chứng rõ ràng nhất cho lập luận đó

Hình 1.7 Một số công trình thổi phồng được ứng dụng trong đ i sống

a Leviathan – Paris b Air Forest - USA

Hình 1.8 Tác phẩm nghệ thuật bằng vải kỹ thuật

- Leviathan là một tác phẩm điêu khắc màng mỏng được thiết kế bởi nghệ

sĩ Anish Kapoor dành cho sự kiện Monumenta (xem hình1.7), tác phẩm này được trưng bày trong 5 tuần tại Cung điện hoàng gia Paris vào năm 2011 Tác phẩm cao 35m với tổng diện tích bề mặt là 33x72 m2, bao gồm 3 bóng đ n lớn hình cầu được kết nối với nhau bởi một mái vòng khu trung tâm Sự thành công của tác phẩm này chính là nhờ vào vẻ đẹp, kích thước to lớn, và độ tương phản của nó

- Air Forest là một tòa kiến trúc công cộng tạm thời, được đặt tại Park city, Denver, Colorado, Hoa kỳ Tọa lạc bên bờ rừng Denver Kiến trúc của công trình này trông như chính là một phần của khu rừng Tổng diện tích của nó là 56,3 × 25 m2 với độ cao 4m, được cấu thành bởi 9 mái vòm hình lục giác kết nối với nhau Tác phẩm này được thổi phồng lên bởi 14 máy quạt hơi khổng lồ đặt tại mỗi chân trụ của nó Tác phẩm này trở thành một khu vực công cộng để

tổ chức những buổi lễ, cả ngày lẫn đêm

Do trọng lượng nhẹ, các kết cấu màng mỏng thổi phồng này còn được sử dụng để làm những mái che khổng lồ, ví dụ như mái che sân vận động Minesota Metrodome ở Mỹ hay sân vận đông Tokyo Dome ở Nhật Bản (xem Hình 1.8)

Việc sử dụng những mái che kiểu màng mỏng thổi phồng này giúp giảm đáng kể chi phí xây dựng so với một công trình thông thường

Hình 1.9 Những sân vận đông với mái vòm s dụng kết cấu

thổi phồng

Trong một số trường hợp, những kết cấu màng mỏng thổi phồng này còn được sử dụng như là những yếu tố phụ được kết nối với những kết cấu chịu lực chính nhằm mục đích làm mới công trình, cũng như tăng tính thẩm mỹ Ví dụ như trường hợp Trung tâm vũ trụ quốc gia của Anh và sân Allianz Arena ở Đức

Việc sử dụng các kết cấu dầm thổi phồng có nhiều lợi thế hơn khi so sánh với những kết cấu thông thường tương đương Sau đây là những điểm nổi bật của kết cấu màng mỏng thổi phồng:

- Nó rất nhẹ và chỉ chiếm ít thể tích lưu kho

- Chi phí sản xuất thấp

- Thiết kế và chế tạo đơn giản hơn so với những kết cấu thông thường tương đương Khi công nghệ này được áp dụng rộng rãi thì những ứng dụng mới sẽ trở nên đơn giản và dễ phát triển hơn

- Những dự án không gian thành công đã chỉ ra rằng kết cấu dầm thổi phồng có

độ tin cây cao và dễ triển khai

Kết cấu dầm thổi phồng có rất nhiều ưu điểm, tuy nhiên nó cũng có vài nhược điểm cần phải khắc phục như:

 Kết cấu có thể bị xì hơi

Các kết cấu thổi phồng thường được cấu tạo từ vải kỹ thuật Loại vải này được đan từ các sợi ngang và sợi dọc và sau đó được phủ một lớp nhựa dẻo để bảo vệ Những sợi vải tạo nên khả năng chịu lực cho tẩm vải kỹ thuật Khả năng chống thấm loại vải này được bảo đảm bởi các lớp phủ và các công nghệ chế tạo khác nhau (hàn, dán…) Tuy nhiên sau vài ngày hoặc vài tuần, khả năng chống thấm của lớp màng sẽ

bị suy giảm do áp suất bên trong Bởi vậy phải có một hệ thống cung cấp khí để giữ ổn định và độ cứng của cấu trúc Trong môi trường vũ trụ, đối với những dự án không gian ngắn ngày, để khắc phục trường hợp kết cấu bị xì hơi, người ta có thể cung cấp một lượng khí ga vừa đủ để giữ áp suất bên trong Đối với những sứ mệnh dài ngày, chúng ta có thể dùng một số phương pháp sau đây:

- Sử dụng tia cực tím, tia hồng ngoại để làm cứng lớp màng bảo vệ

- Dùng công nghê phun bọt làm cứng

- Làm cứng bằng cơ khí : Sử dụng một lá nhôm được kẹp giữa bởi 2 tấm phim polymer gia cố bằng sợi carbon Điều này cho phép làm ph ng và uốn cong nó sao cho

có thể chiếm một không gian hạn chế nhất, sau đó người ta sẽ làm phồng nó để phục hồi hình dạnh ban đầu, từ đó áp lực sẽ làm biến dạng các lá nhôm Kỹ thuật này cho phép ta làm được những ống đủ lớn và có khả năng chống thấm cao hơn

- Dùng hóa chất làm cứng : Các xi lanh sẽ được ngâm tẩm 1 loại nhựa giúp làm nước bay hơi vào trong không khí khiến cho kết cấu trở nên cứng hơn và chống thấm cao Kỹ thuật này có ưu điểm là ta có thể đảo ngược nó, chỉ cần tạo 1 môi trường đủ

ẩm ướt để khôi phục lại sự linh hoạt, mềm dẻo ban đầu của kết cấu

 Khó có được hình dạng phẳng

Có những hạn chế nhất định về hình dáng của kết dầm thổi phồng này Bất kỳ màng thổi phồng nào (túi khí, ống, vòng hình xuyến) đều có xu hướng hình dáng theo đường cong Tuy nhiên, vẫn có một giải pháp để có thể làm được dạng ph ng: đó là sử dụng những tấm panô 2 lớp, 2 mặt của kết cấu sẽ được kết nối bởi những sợi chỉ rất khít đan nhau gần như liên tục Điều này cho phép 2 lớp sẽ luôn song song với nhau (xem Hình 8) Kỹ thuật này khá phức tạp

Hình 1.10 Mặt cắt của 1 tấm panô thổi phồng

 Khả năng vận hành còn nhiều hạn chế

So với những kết cấu truyền thống (gỗ, kim loại) thì khả năng vận hành của kết cấu dầm thổi phồng có những hạn chế nhất định Khả năng chống thấm của nó phụ thuộc vào áp suất bên trong cấu trúc, cũng như độ căng và tính chất của chất liệu vải

Có thể nói khả năng chịu lực của nó thấp hơn những kết cấu truyền thống khác

Ngoài ra, kết cấu dầm thổi phồng còn có nhược điểm như khả năng chịu lực kém

không thể bằng các kết cấu thông thường, có độ võng cao

So với các kết cấu cổ điển, kết cấu Tensegrity có được các ưu điểm nhất định như sau:

- Có trọng lượng bản thân nhẹ hơn so với các kết cấu thông thường

- Vượt được nhịp lớn

- Tận dụng tối đa sự làm việc của vật liệu

Tuy nhiên, đi k m với các ƣu điểm đó là một số rủi ro khi vận hành Khi chịu tải trọng đổi chiều, kết cấu dễ mất ổn định và dẫn đến phá hoại

 Ưu điểm của ết cấu Tensairit :

- Tận dụng tối đa sự làm việc của vật liệu;

- Kết cấu có khả năng chịu lực tốt;

- Trọng lượng nhỏ;

- Dễ vận chuyển, lắp dựng, chiếm ít vị trí khi lưu kho

 N ược điểm của ết cấu Tensairit

- Khó đảm bảo độ bền theo thời gian do ống thổi phồng có thể bị hư hỏng;

- Khi một trong các thành phần cấu tạo nên kết cấu (ống thổi phồng, thanh nén, dây cáp) gặp vấn đề thì có thể dẫn đến phá hoại toàn bộ hệ kết cấu;

- Cần bảo trì, bảo quản thường xuyên;

- Giá thành không nhất thiết rẻ hơn các kết cấu thông thường

Hình 1.12 Một số công trình theo kết cấu Tensairity

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG

Từ những nghiên cứu và áp dụng trong ngành công nghiệp Xây dựng, tác giả nhận thấy rằng Kết cấu Tensairity không phải là lĩnh vực vừa mới được phát hiện,Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu và ứng dụng cho loại kết cấu mới này, Còn nhiều vấn đề cần phải được làm rõ Do đó, đề tài “Nghiên cứu tính toán kết cấu chịu uốn siêu nhẹ Tensairity” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao Trong chương tiếp theo, để tạo tiền đề cho các nghiên cứu chính của đề tài, tác giả xây dựng các công thức giải tích để tính toán kết cấu chịu uốn Tensairity