Bản đồ tải trọng mái ETFE là bộ mô tả vị trí, hướng, giá trị và trường hợp tác động trên từng vùng mái. Nó giúp nhóm kết cấu, ETFE, khung thép và hệ thoát nước dùng cùng một cơ sở tính, thay vì mỗi bên tự hiểu “tải mái” theo một cách khác nhau.
Vì sao cần bản đồ thay vì một tải phân bố đều?
Mái ETFE thường có độ cong, vùng biên, góc, thung lũng và các đệm với kích thước khác nhau. Áp lực gió thay đổi theo vị trí và có thể đổi dấu; mưa tập trung theo lưu vực; tải bảo trì chỉ xuất hiện tại đường tiếp cận hoặc điểm làm việc; nhiệt độ và chuyển vị gối lại tác động thông qua điều kiện biên.
Nếu thay toàn bộ bằng một giá trị đều, mô hình có thể bỏ qua vùng bất lợi hoặc làm quá mức những vùng không chịu cùng tác động. Bản đồ tải giữ được quan hệ giữa hình học và tải, đồng thời giúp kiểm tra phản lực truyền sang kết cấu chính.
Các lớp tải trọng cần được nhận diện
| Lớp tác động | Dạng biểu diễn | Điểm cần kiểm tra |
|---|---|---|
| Tự trọng | Tải thường xuyên của màng, profile, cáp và phụ kiện | Khối lượng đúng cấu hình, phạm vi truyền tải |
| Tiền ứng lực hoặc áp suất đệm | Trạng thái ban đầu và các mức vận hành | Hình học cân bằng, ứng suất màng, giới hạn điều khiển |
| Gió | Vùng áp lực và hút, nhiều hướng gió | Mép, góc, đổi dấu, trạng thái áp lực bên trong |
| Mưa và đọng nước | Tải theo lưu vực và vùng trũng sau biến dạng | Phễu tắc, overflow, áp suất thấp, tải cục bộ |
| Bảo trì | Tải tập trung hoặc tải trên lối tiếp cận | Vị trí người, thiết bị, sàn thao tác và phương án phân tải |
| Nhiệt và chuyển vị gối | Biến dạng cưỡng bức, thay đổi chiều dài | Khung thép, khe chuyển vị, profile kẹp và góc mái |
Bản đồ gió cần nhiều hướng và nhiều vùng
Gió tạo áp lực dương ở một số vùng và lực hút ở vùng khác. Mép và góc thường có phân bố khác vùng giữa; mái cong có thể thay đổi trường dòng khí theo hướng gió. Vì vậy, mỗi hướng gió đại diện cần có bản đồ riêng, kèm quy ước dấu và trạng thái áp lực bên trong của công trình hoặc đệm khí.
Dữ liệu địa điểm, địa hình, chiều cao, hình học công trình và hệ số khí động được trình bày chi tiết hơn trong nội dung về tải trọng gió mái ETFE tại Việt Nam.
Mưa phải gắn với hình học sau biến dạng
Tải mưa không nên được vẽ như một mảng đều trên toàn bộ mái nếu nước thực tế chảy về các lưu vực khác nhau. Bản đồ cần thể hiện đường chia lưu vực, điểm thu, overflow và vùng có khả năng đọng khi màng võng. Trạng thái phễu tắc hoặc áp suất đệm thấp có thể tạo một bản đồ hoàn toàn khác trạng thái vận hành bình thường.
Xem các trường hợp cần kiểm tra trong phần tải trọng mưa mái ETFE và cách tổ chức thoát nước mái ETFE.
Áp suất đệm là trạng thái hệ, không phải một con số cố định
Đệm khí làm việc trong một dải áp suất được điều khiển. Mô hình cần xác định trạng thái bình thường, giới hạn thấp, giới hạn cao và các trạng thái bất thường cần xét. Khi gió hoặc mưa làm thay đổi hình học, hệ điều khiển có thể phản ứng bằng cách thay đổi cấp khí; nhưng khả năng phản ứng này không được dùng để bỏ qua trường hợp thiết bị hoặc nguồn điện gặp sự cố.
Đối với hệ màng đơn lớp căng cơ học, lớp trạng thái ban đầu được mô tả bằng tiền ứng lực và hình học cân bằng. Cách biểu diễn khác với đệm khí, nhưng cùng mục tiêu là xác định hình dạng và ứng suất trước khi thêm tải ngoài.
Tải bảo trì cần có vị trí và phương án truyền lực
Không nên mặc định người bảo trì có thể đứng trực tiếp trên mọi bề mặt ETFE. Bản đồ phải chỉ ra lối tiếp cận, sàn thao tác, điểm neo, thiết bị nâng hoặc giải pháp phân tải đã được thiết kế. Tải tập trung tại khung, máng hoặc profile có thể chi phối chi tiết liên kết dù không quyết định ứng suất của toàn bộ màng.
Từ bản đồ tải đến tổ hợp tính toán
- Đặt mã riêng cho từng lớp tải và từng trạng thái hệ.
- Chia vùng bằng đường biên có thể truy vết trên mô hình hình học.
- Ghi rõ đơn vị, quy ước dấu, hướng tác động và nguồn dữ liệu.
- Xác định trường hợp nào có thể xảy ra đồng thời theo tiêu chuẩn áp dụng.
- Phân biệt kiểm tra trạng thái giới hạn cuối cùng và trạng thái sử dụng.
- Truyền phản lực của từng tổ hợp sang mô hình khung thép và móng.
TCVN 2737:2023 là nền tảng xác định tải trọng và tác động cho công trình tại Việt Nam. Với mái ETFE, Basis of Design cần giải thích cách chuyển các yêu cầu chung thành lớp tải, trạng thái và tổ hợp phù hợp với hệ màng cụ thể.
Bộ hồ sơ bản đồ tải nên chứa gì?
- Mặt bằng mái có lưới tọa độ, cao độ và mã từng panel hoặc cushion.
- Sơ đồ vùng tải cho từng hướng gió và từng trường hợp mưa.
- Bảng giá trị tải, hệ số, nguồn và phiên bản tài liệu.
- Danh sách trạng thái áp suất hoặc tiền ứng lực ban đầu.
- Ma trận tổ hợp và tiêu chí kiểm tra ứng suất, biến dạng, phản lực.
- Bản đồ phản lực cung cấp cho đơn vị thiết kế kết cấu chính.
- Biên bản thống nhất giao diện giữa các bộ môn và lịch sử thay đổi.
Các lỗi phối hợp thường gặp
- Mô hình ETFE và mô hình khung dùng khác cao độ hoặc khác hình học mép.
- Giá trị tải đúng nhưng gán nhầm hướng hoặc nhầm dấu hút, ép.
- Thay đổi vị trí phễu sau khi mô hình tải mưa đã hoàn thành.
- Bỏ qua chuyển vị của kết cấu chính tại gối kẹp màng.
- Chỉ truyền phản lực cực đại, không cho biết tổ hợp và chiều tác động đi kèm.
- Dùng một phiên bản bản đồ cũ sau khi kiến trúc thay đổi hình dạng mái.
Điều kiện để phát hành bản đồ tải
Bản đồ chỉ nên phát hành khi hình học mái, hệ thoát nước, cấu hình ETFE, điều kiện biên và tiêu chuẩn áp dụng đã được chốt ở mức phù hợp. Mỗi bản phát hành cần có mã phiên bản, người kiểm tra và danh sách giả định còn mở. Khi một giả định thay đổi, nhóm thiết kế phải xác định rõ những mô hình nào cần cập nhật lại.
