Trong kết cấu xây dựng, việc hiểu và ứng dụng đúng khái niệm cấu kiện đóng vai trò then chốt trong quá trình thiết kế, thi công và kiểm định chất lượng công trình. Vậy cấu kiện là gì? Gồm những loại nào và ứng dụng ra sao? Bài viết sau, Yiwin sẽ phân tích rõ khái niệm, chức năng cũng như vai trò của từng loại cấu kiện trong hệ thống kết cấu tổng thể của công trình xây dựng.

Cấu kiện là gì?

Cấu kiện (tiếng anh: Components) là những bộ phận cơ bản được phân chia từ các kết cấu trong các công trình bê tông cốt thép hoặc công trình kết cấu thép. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc đo lường, tính toán các lực đỡ, nội lực và ngoại lực tác động lên công trình. Đồng thời, cấu kiện còn liên quan đến việc phân tích các yếu tố ngoại vi có thể ảnh hưởng đến độ bền và sự ổn định của kết cấu xây dựng.

Trong các công trình sử dụng thép hình hoặc thép tấm rời rạc, các cấu kiện thường được liên kết lại với nhau thông qua các phương pháp như liên kết hàn, liên kết bu lông, hoặc liên kết bằng bản mã – đây là những giải pháp liên kết phổ biến, giúp tạo thành hệ kết cấu vững chắc và đồng bộ.

Có những loại cấu kiện xây dựng phổ biến nào?

Trong lĩnh vực xây dựng, các loại cấu kiện được sử dụng phổ biến bao gồm: 

Cấu kiện chịu uốn

Cấu kiện chịu uốn là loại cấu kiện chịu tác động của tải trọng gây moment uốn – tức lực làm cong cấu kiện. Hình dạng của cấu kiện thường dài và mảnh, có tiết diện ngang nhỏ hơn nhiều so với chiều dài. Cấu kiện chịu tải theo phương vuông góc với trục dọc của cấu kiện. Cấu kiện chịu uốn của bê tông cốt thép trong xây dựng chỉ chiếm 1 tỷ lệ đáng kể trong toàn bộ kết cấu cốt thép. 

Phân loại:

• Dầm đơn giản: Chịu uốn trong một mặt phẳng.
• Dầm liên tục: Chịu uốn trong nhiều mặt phẳng.
• Theo hình dang tiết diện: Tiết diện chữ I, H, U…

Ví dụ cấu kiện chịu uốn: Dầm, sàn, mái hiên, ban công…

Cấu kiện chịu kéo

Đây là cấu kiện làm việc dưới lực kéo dọc trục – lực có xu hướng kéo dãn cấu kiện ra. Cấu kiện có khả năng chịu lực tốt nếu sử dụng vật liệu có độ bền kéo cao như thép. Hình dạng cấu kiện thường là thanh dài, thẳng và có tiết diện nhỏ:

Tương tựi như cấu kiện chịu nén, cấu kiện chịu kéo cũng có 2 loại chính là cấu kiện chịu kéo trung tâm và lệch tâm. Ngoài ra còn có thể chia theo:

• Thanh kéo đơn giản: Chịu kéo trong một mặt phẳng.
• Thanh kéo phức tạp: Chịu kéo trong nhiều mặt phẳng.

Ví dụ: Thanh giằng, dây cáp, thanh chống gió…

Cấu kiện chịu nén

Đặc điểm của cấu kiện chịu nén là chúng chịu lực nén dọc trục, lực ép làm ngắn chiều dài cấu kiện. Nếu thiết kế không đúng, sự ổn định của cấu kiện sẽ kém đi, dễ bị cong vênh, gãy do mất ổn định (hiện tượng dính đến độ mảnh). Cấu kiện chịu nén cần được tính toán kỹ về chiều dài tự do, tiết diện và vật liệu.

Cấu kiện chịu nén cơ bản bao gồm:

• Cột chịu nén trung tâm: Lực nén tác dụng dọc theo trục.
• Cột chịu nén lệch tâm: Lực nén tác dụng lệch tâm so với trục.

Ví dụ: Cột, trụ, chân móng, tường chịu lực.

Cấu kiện chịu xoắn

Đây là cấu kiện chịu tác dụng của mô men xoắn – lực tạo ra chuyển động xoay quanh trục cấu kiện. Loại cấu kiện này thường gặp cùng với loại chịu uốn. Cột chịu lực ngang đặt cách trục 1 đoạn, dầm có liên kết với bản một phía, các xà ngang của khung biên đỡ các dầm theo phương vuông góc với liên kết cứng.

Trong cấu kiện chịu xoắn sẽ xuất hiện các ứng suất kéo chính và ứng suất nén chính nghiêng góc 45 độ so với trục.

Phân loại:

• Thanh chịu xoắn đơn giản: Chịu xoắn trong một mặt phẳng.
• Thanh chịu xoắn phức tạp: Chịu xoắn trong nhiều mặt phẳng.

Ví dụ: Dầm chịu xoắn, cầu thang xoắn ốc….

Những quy định đối với việc sử dụng cấu kiện xây dựng

Dựa vào khoản 3 điều 3 Nghị định 09/2021/NĐ-CP thì cấu kiện xây dựng là sản phẩm vật liệu xây dựng được chế tạo để lắp ghép thành kết cấu công trình. Việc sử dụng cấu kiện xây dựng phải đảm bảo yêu cầu được quy định tại điều 7 như sau: 

Sử dụng vật liệu xây dựng và cấu kiện xây dựng trong công trình xây dựng

1. Sản phẩm, hàng hóa vật liệu xây dựng và cấu kiện xây dựng khi sử dụng trong công trình xây dựng phải đảm bảo chất lượng, đáp ứng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, tuân thủ thiết kế và chỉ dẫn kỹ thuật (nếu có).

2. Thủ tướng Chính phủ quy định lộ trình sử dụng vật liệu xây không nung, vật liệu xây dựng tiết kiệm tài nguyên, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường, vật liệu xây dựng sản xuất trong nước đối với công trình sử dụng vốn đầu tư công, vốn nhà nước ngoài đầu tư công.

3. Khuyến khích sử dụng vật liệu xây không nung, vật liệu xây dựng tiết kiệm tài nguyên, tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường, vật liệu xây dựng sản xuất trong nước đối với các công trình xây dựng được đầu tư bằng nguồn vốn khác.

Ứng dụng của cấu kiện trong xây dựng

Một số ứng dụng của cấu kiện trong xây dựng công trình: 

Cấu kiện trong xây dựng khách sạn

Trong công trình khách sạn – nơi yêu cầu cao về kỹ thuật, thẩm mỹ và độ bền lâu dài – cấu kiện không chỉ cần đảm bảo khả năng chịu lực mà còn phải đồng bộ với kiến trúc tổng thể. Cụ thể:

• Cấu kiện móng: Đây là phần dưới cùng, có nhiệm vụ truyền tải trọng từ công trình xuống nền đất. Tìm hiểu thêm về: Móng khách sạn

• Cấu kiện thân: Bao gồm cột, dầm, sàn, tường chịu lực (nếu có), giằng tường, giằng móng có nhiệm vụ…tạo bộ khung chịu lực chính cho công trình, đảm bảo sự ổn định, vững chắc và an toàn cho khách sạn.

• Cấu kiện mái: Bao gồm vì kèo thép, xà gồ, bản mái bê tông cốt thép và hệ thống chống thấm, cách nhiệt mái…giúp bảo vệ công trình khỏi thời tiết.
• Cấu kiện bao che và ngăn chia: Bao gồm tường bao ngoài, vách ngăn phòng, cửa sổ, cửa đi với nhiệm vụ bảo vệ công trình khỏi tác động từ thời tiết, cách nhiệt và cách âm.

Cấu kiện trong mái công trình

Mái công trình là phần kết cấu trên cùng, đóng vai trò che chắn, bảo vệ công trình khỏi tác động bên ngoài của môi trường, đảm bảo sự an toàn và bền vững lâu dài cho công trình. Dưới đây là ứng dụng phổ biến của cấu kiện trong mái công trình:

• Khung mái: Khung mái là bộ phận chịu lực chính của mái, thường được làm từ các cấu kiện chủ yếu như: Dầm (chịu tải trọng lượng mái, vật liệu lợp mái, gió…), cột (chịu lực nén từ dầm và truyền xuống móng), kèo (giúp liên kết các dầm và tạo độ dốc cho mái).
• Mè và xà gồ: Mè sẽ được lắp đặt trực tiếp lên khung mái, tạo thành một mặt phẳng để lợp mái. Xà gồ sẽ nằm giữa mè và khung mái, giúp phân tán tải trọng từ mái xuống khung mái.
• Vật liệu lợp mái: Các vật liệu lợp mái khác nhau như ngói, tôn, thép…để che chắn mái, bảo vệ công trình khỏi tác động của môi trường.
• Hệ thống thoát nước: Thoát nước mưa khỏi mái, tránh ứ đọng nước gây thấm dột.

Xem chi tiết: Quy trình thi công khách sạn chuyên nghiệp

Cấu kiện trong nhà thép tiền chế

Đối với cấu kiện trong nhà thép tiền chế sẽ ưu tiên sử dụng cột, dầm, kèo và xà gồ. Những cấu kiện này có khả năng chịu lực tốt và có thể che kín những không gian lớn, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng dự án.

• Các cột và kèo được thiết kế với hình dạng chữ H hoặc được lắp thành dạng giá đỡ. Các loại cấu kiện chịu uốn như dầm chữ I, H và hộp cũng thường xuyên được áp dụng trong thiết kế.
• Xà gồ sẽ được thiết kế với hình dạng chữ C hoặc Z. Các xà gồ sẽ được bố trí cách nhau một khoảng từ 1 – 1,5m. Đồng thời được kết nối với khung chịu lực chính của công trình để hỗ trợ cho mái tôn phía trên.
• Ngoài ra, các cấu kiện phụ như giằng cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng liên kết giữa các bộ phận nhà thép. Đồng thời đảm bảo quá trình thi công và lắp đặt kết cấu thép diễn ra một cách ổn định.

Cấu kiện trong nhà gỗ truyền thống

Nhà gỗ truyền thống được xây dựng từ các cấu kiện gỗ. Cấu kiện gỗ sẽ đóng vai trò trong việc tạo dựng và đảm bảo tính an toàn, bền vững cho nhà gỗ. Một số cấu kiện trong nhà gỗ truyền thống:

Cột trong kiến trúc nhà gỗ

• Cột cái (cột chính): Là cột chính chịu lực nén từ mái nhà. Cột cái thường lớn hơn và được trang trí công phu hơn cột con.
• Cột con (cột phụ): Hỗ trợ cho cột chính và giúp chia nhỏ không gian, phân phối lực nén đến nền nhà. Số lượng cột con có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết kế và cấu trúc của ngôi nhà.
• Cột mái hiên: Cột mái hiên không chỉ có chức năng hỗ trợ mà còn góp phần tạo nên vẻ đẹp thẩm mỹ cho ngôi nhà.

Xà (dầm) trong kiến trúc nhà gỗ

• Xà đại (xà hạ): Là dầm chính kết nối tất cả các cột lại với nhau, đặc biệt là ở phần đỉnh cột.
• Xà trên cột con: Nằm ở phần trên của cột con. Giúp phân phối đều lực lên toàn bộ khung của ngôi nhà.
• Bộ phận xà thượng: Chạy dọc theo chiều dài của ngôi nhà. Liên kết các đỉnh cột chính, tăng cường độ cứng cáp cho khung nhà.
• Xà dưới cột con: Tương tự như xà trên, nhưng nằm ở phần dưới của cột con.
• Xà hiên: Liên kết khung nhà với mái hiên.
• Xà đòn đồng: Nằm ở phần nóc của mái nhà, kết nối và giữ cho các phần của mái nhà được vững chắc.

Tóm lại, cấu kiện là những bộ phận cơ bản nhưng đóng vai trò cốt lõi trong việc hình thành và đảm bảo độ bền vững cho mọi công trình xây dựng. Việc hiểu rõ cấu kiện là gì, chức năng từng loại không chỉ giúp các kỹ sư, kiến trúc sư thiết kế hiệu quả hơn mà còn hỗ trợ quá trình thi công, giám sát và bảo trì công trình được chính xác, an toàn. Hãy liên hệ với Yiwin qua hotline 0944 115 336 để được hỗ trợ tư vấn thiết kế thi công khách sạn!