Ebook Cẩm Nang Về Vật Liệu và Phương Pháp Xây Dựng Công Trình - Tập 2

Khám phá kiến thức về vật liệu và phương pháp xây dựng trong phần 2 của sách điện tử "Cơ bản về xây dựng". Học hỏi từ phiên bản thứ năm.

• Chuyên ngành: Xây dựng
• Đề tài: Cấu kiện thép nhẹ
• Loại tài liệu: Cẩm nang
• Năm xuất bản: 2008

Mục lục chi tiết

• 12. CHƯƠNG 12: LIGHT GAUGE STEEL FRAME CONSTRUCTION
• 12.1. The Concept of Light Gauge Steel Construction
• 12.2. CONSIDERATIONS OF SUSTAINABILITY IN LIGHT GAUGE STEEL FRAMING
• 12.3. Framing Procedures
• 12.4. Other Common Uses of Light Gauge Steel Framing
• 12.5. FOR PRELIMINARY DESIGN OF A LIGHT GAUGE STEEL FRAME STRUCTURE

Tóm tắt

I. Cẩm Nang Về Vật Liệu Xây Dựng Công Trình Hiện Đại

Cẩm nang này cung cấp cái nhìn tổng quan về vật liệu xây dựng và phương pháp xây dựng công trình hiện đại. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả của công trình. Các loại vật liệu như thép nhẹ, bê tông, và gỗ đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Hiểu rõ về chúng sẽ giúp các kỹ sư và kiến trúc sư đưa ra quyết định đúng đắn trong thiết kế và thi công.

1.1. Ứng Dụng Của Vật Liệu Xây Dựng Trong Công Trình

Các vật liệu xây dựng như thép nhẹ được sử dụng rộng rãi trong các công trình hiện đại. Chúng không chỉ giúp giảm trọng lượng mà còn tăng cường độ bền cho công trình. Việc sử dụng vật liệu này còn giúp tiết kiệm chi phí và thời gian thi công.

1.2. Tiêu Chuẩn Về Vật Liệu Xây Dựng

Tiêu chuẩn về vật liệu xây dựng rất quan trọng để đảm bảo an toàn và chất lượng công trình. Các tiêu chuẩn này bao gồm độ bền, khả năng chống cháy, và khả năng chịu lực. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này giúp giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công.

II. Thách Thức Trong Phương Pháp Xây Dựng Công Trình

Trong quá trình xây dựng, có nhiều thách thức mà các kỹ sư và nhà thầu phải đối mặt. Những thách thức này có thể đến từ việc lựa chọn phương pháp xây dựng không phù hợp, hoặc từ các yếu tố bên ngoài như thời tiết và địa hình. Việc nhận diện và giải quyết kịp thời các vấn đề này là rất cần thiết để đảm bảo tiến độ và chất lượng công trình.

2.1. Vấn Đề Về An Toàn Trong Xây Dựng

An toàn trong xây dựng là một trong những thách thức lớn nhất. Việc sử dụng vật liệu không đạt tiêu chuẩn có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng. Do đó, việc kiểm tra và đảm bảo an toàn cho công nhân là rất quan trọng.

2.2. Ảnh Hưởng Của Thời Tiết Đến Xây Dựng

Thời tiết có thể ảnh hưởng lớn đến tiến độ thi công. Mưa lớn hoặc gió mạnh có thể làm gián đoạn công việc. Các nhà thầu cần có kế hoạch dự phòng để ứng phó với các tình huống này.

III. Phương Pháp Xây Dựng Bền Vững Với Vật Liệu Mới

Phương pháp xây dựng bền vững đang trở thành xu hướng trong ngành xây dựng. Việc sử dụng vật liệu tái chế và công nghệ mới giúp giảm thiểu tác động đến môi trường. Các phương pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên.

3.1. Công Nghệ Xây Dựng Tiên Tiến

Công nghệ xây dựng tiên tiến như in 3D và robot hóa đang được áp dụng để tối ưu hóa quy trình thi công. Những công nghệ này giúp giảm thiểu lãng phí và tăng cường độ chính xác trong xây dựng.

3.2. Vật Liệu Tái Chế Trong Xây Dựng

Sử dụng vật liệu tái chế không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tiết kiệm chi phí. Các loại vật liệu như bê tông tái chế và gỗ tái chế đang được ưa chuộng trong các công trình hiện đại.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Vật Liệu Xây Dựng

Việc áp dụng các vật liệu xây dựng trong thực tiễn là rất đa dạng. Từ các công trình dân dụng đến công nghiệp, mỗi loại vật liệu đều có những ứng dụng riêng. Sự hiểu biết về ứng dụng của chúng giúp các kỹ sư thiết kế công trình hiệu quả hơn.

4.1. Các Dự Án Thành Công Với Vật Liệu Mới

Nhiều dự án xây dựng thành công đã áp dụng vật liệu mới như thép nhẹ và bê tông siêu nhẹ. Những dự án này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao tính bền vững cho công trình.

4.2. Kết Quả Nghiên Cứu Về Vật Liệu Xây Dựng

Nghiên cứu về vật liệu xây dựng cho thấy rằng việc sử dụng các loại vật liệu mới có thể cải thiện hiệu suất công trình. Các nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn vật liệu trong thiết kế.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Vật Liệu Xây Dựng

Tương lai của vật liệu xây dựng hứa hẹn sẽ có nhiều đổi mới và sáng tạo. Các công nghệ mới và vật liệu tiên tiến sẽ tiếp tục được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng. Việc nghiên cứu và áp dụng các vật liệu này sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả công trình.

5.1. Xu Hướng Mới Trong Ngành Xây Dựng

Xu hướng sử dụng vật liệu bền vững và công nghệ thông minh đang ngày càng phổ biến. Những xu hướng này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ môi trường.

5.2. Tương Lai Của Vật Liệu Xây Dựng

Tương lai của vật liệu xây dựng sẽ được định hình bởi sự phát triển của công nghệ và nhu cầu thị trường. Các nhà nghiên cứu và kỹ sư cần tiếp tục đổi mới để đáp ứng những thách thức mới trong ngành.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Cẩm Nang Về Vật Liệu và Phương Pháp Xây Dựng Công Trình là tài liệu học thuật thuộc khối kiến thức cơ sở ngành và chuyên ngành trong chương trình đào tạo Cử nhân và Kỹ sư các ngành Kỹ thuật Xây dựng, Kiến trúc và Quản lý Xây dựng. Tài liệu cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về các hệ thống kết cấu, đặc tính vật liệu xây dựng và quy trình kỹ thuật thi công tại công trường cũng như trong nhà máy gia công tiền chế.

Mục tiêu học tập của giáo trình được thiết lập nhằm trang bị cho người học:

• Khả năng nhận diện và phân tích đặc tính lý - hóa - cơ học của các loại vật liệu xây dựng chính ngạch (kim loại, bê tông, vữa, cốt liệu).
• Nguyên lý cấu tạo và lắp dựng các hệ kết cấu chịu lực, tiêu biểu là hệ khung thép mỏng định hình nguội (Light Gauge Steel Frame) và kết cấu bê tông cốt thép (Reinforced Concrete).
• Kỹ năng tra cứu, áp dụng các hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế như ASTM (American Society for Testing and Materials), hệ thống phân loại thông tin xây dựng CSI MasterFormat và quy chuẩn xây dựng quốc tế IRC (International Residential Code).

Cấu trúc giáo trình được xây dựng theo cách tiếp cận tích hợp: kết hợp chặt chẽ giữa khoa học vật liệu, kỹ thuật thi công thực địa và kiểm soát thiết kế sơ bộ. Điểm đặc sắc của tài liệu là phương pháp trực quan hóa kỹ thuật thông qua các bản vẽ chi tiết nút liên kết không gian ba chiều (isometric details), biểu đồ quan hệ cơ lý và các nghiên cứu trường hợp thực tế (Case Studies) từ các công trình kiến trúc hiện đại.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             KIẾN THỨC CỐT LÕI
【KẾT CẤU THÉP ĐỊNH HÌNH NGUỘI】  【KỸ THUẬT BÊ TÔNG & BTCT】     【KHOA HỌC KIM LOẠI KIẾN TRÚC】
 • Phôi thép cán nguội ASTM A1003  • Xi măng ASTM C150 (Loại I-V)  • Kim loại đen & kim loại màu
 • Tiết diện Cee, Channel, Runner • Cốt liệu & tỷ lệ N/X (0.45-0.6)• Xử lý nhiệt & gia công nguội
 • Liên kết vít tự khoan, giằng    • Thủy hóa & bảo dưỡng 28 ngày  • Chống ăn mòn (Galvanizing)
 • Tránh cầu nhiệt (Thermal break) • Cốt thép ASTM A615/A706/A1035 • Gia công CNC, cắt Plasma/Laser

Các chương/chủ đề chính

Nội dung trích xuất từ tài liệu tập trung vào các khối kiến thức trọng tâm:

1. Khung thép mỏng định hình nguội (Chương 12 - Light Gauge Steel Frame Construction): Phân tích nguyên lý chế tạo cấu kiện từ thép cuộn qua quá trình cán nguội ở nhiệt độ phòng tạo thành các thanh định hình chịu lực; phân loại cấu kiện dạng thanh chữ C (cee sections), thanh chữ U làm ray dẫn (runner channels); phụ kiện liên kết (bản mã góc end clips, nẹp tăng cứng bụng dầm web stiffeners, bọ liên kết móng foundation clips, bọ treo dầm joist hangers); phương pháp lắp dựng khung sàn, tường, mái theo phương thức platform framing; giải pháp hạn chế cầu nhiệt (thermal bridging) bằng tấm xốp cách nhiệt (plastic foam insulation).
2. Kim loại trong kiến trúc (Metals in Architecture): Hệ thống hóa khoa học kim loại: phân biệt kim loại đen (ferrous) và kim loại màu (nonferrous); cơ chế biến đổi cơ tính qua nhiệt luyện (ủ annealing, tôi quenching, ram tempering) và gia công biến cứng nguội (cold working); kỹ thuật tạo hình (đúc, cán nóng, cán nguội, đùn ép, rèn, dập); công nghệ cắt gọt (máy tiện, phay, khoan, cắt ngọn lửa khí cháy, cắt plasma, cắt laser); kỹ thuật kết nối kim loại (hàn, hàn vảy đồng/thiếc brazing/soldering, liên kết cơ học vít tự khoan tự taro); phân loại và ứng dụng các mác thép không gỉ (Type 304, Type 316, Type 410) cùng công nghệ bảo vệ chống ăn mòn điện hóa (galvanic protection, mạ kẽm nhúng nóng hot-dip galvanizing, mạ điện phân, mạ cơ học).
3. Bê tông và Kết cấu bê tông (Chương 13 - Concrete Construction): Khái quát lịch sử phát triển từ vữa puzolan thời La Mã cổ đại, phát minh xi măng portland của Joseph Aspdin (1824) đến các công trình bê tông cốt thép đầu tiên của J.L. Lambot (1854), Thaddeus Hyatt, Joseph Monier (1867) và bê tông ứng suất trước của Eugene Freyssinet (thập niên 1920).
4. Vật liệu chế tạo và thành phần cấp phối bê tông: Tiêu chuẩn xi măng portland ASTM C150 (từ Loại I đến Loại V, bao gồm các biến thể cuốn khí 'A'); cơ chế phản ứng thủy hóa (hydration) và phát thải nhiệt thủy hóa; vai trò và yêu cầu phân cấp hạt của cốt liệu thô, cốt liệu mịn (cát); các loại cốt liệu nhẹ (khoáng sét trương nở, perlite, vermiculite); phụ gia khoáng và tro bay (fly ash, HVFA), muội silica (silica fume), tro trấu; phụ gia hóa học cuốn khí, siêu dẻo và phụ gia kiểm soát thời gian đóng rắn kéo dài.
5. Kỹ thuật thi công, ván khuôn và bảo dưỡng bê tông: Khống chế tỷ lệ nước/xi măng ($w/c$ từ 0.45 đến 0.60); quy trình thử độ sụt (slump test) và đúc nén mẫu trụ tiêu chuẩn kiểm tra cường độ nén sau 28 ngày; công nghệ bê tông tự lèn (Self-consolidating concrete - SCC); kỹ thuật ngăn chặn hiện tượng phân tầng (segregation) khi đổ bê tông; quy trình bảo dưỡng ẩm (moist curing), chống mất nước và các biện pháp đổ bê tông trong điều kiện thời tiết nóng hoặc lạnh; yêu cầu kết cấu và chất chống dính ván khuôn (form release compound).
6. Nguyên lý và chi tiết cấu tạo cốt thép chịu lực: Khái niệm tương thích biến dạng nhiệt và tương tác cơ học giữa bê tông và cốt thép; quy chuẩn thanh cốt thép tiêu chuẩn ASTM A615 (Grades 40, 60, 75), thép chịu động đất ASTM A706, thép cường độ cao ASTM A1035; lưới thép hàn WWR/WWF; kỹ thuật nối cốt thép (nối chồng 30 lần đường kính thanh $30d$, nối cơ học bằng ống ren, coupler, hàn); chi tiết bố trí cốt thép trong dầm đơn giản (thanh chịu kéo dưới đáy dầm, cốt đai đứng U-stirrups chống lực kéo xiên, móc neo tiêu chuẩn, con kê chairs/bolsters định vị lớp bê tông bảo vệ).

Tiêu chuẩn / Quy chuẩn	Đối tượng áp dụng	Thông số kỹ thuật quy định trong tài liệu
ASTM A1003	Thép tấm mỏng cán nguội cho khung kết cấu	Quy định lớp phủ mạ hợp kim kẽm hoặc nhôm-kẽm bảo vệ chống ăn mòn
ASTM C150	Xi măng Portland chế tạo bê tông	Phân loại 8 nhóm xi măng: Type I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV, V
ASTM A615	Thanh cốt thép chịu lực thông thường	Phân cấp độ bền: Grade 40 (280 MPa), Grade 60 (420 MPa), Grade 75 (520 MPa)
ASTM A706	Thép hợp kim thấp chuyên dụng	Yêu cầu cao về độ dẻo, phục vụ kháng chấn và gia công hàn
ASTM A1035	Thép thanh cường độ cao	Giới hạn chảy đạt tới 120,000 psi (830 MPa), giảm mật độ bố trí thép
CSI MasterFormat	Phân loại hạng mục hồ sơ kỹ thuật	Nhóm 05 40 00 (Cold-Formed Metal Framing), 09 20 00 (Gypsum Board),...

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Nguyên lý cấu kiện hỗn hợp Bê tông - Thép: Dựa trên sự tương đồng về hệ số giãn nở nhiệt, khả năng bám dính hóa - cơ và môi trường kiềm của bê tông bảo vệ thụ động cốt thép khỏi quá trình oxy hóa. Thép tiếp nhận toàn bộ ứng suất kéo trong khi bê tông tiếp nhận ứng suất nén.
• Hiện tượng cầu nhiệt và vật lý kiến trúc: Phân tích bản chất dẫn nhiệt cao của thép mỏng so với gỗ; xác định các vị trí truyền nhiệt qua liên kết xà gồ - rui mè, từ đó thiết lập chi tiết cấu tạo lớp ngắt nhiệt (thermal break) nhằm ngăn chặn đọng sương (condensation) và hư hại bề mặt hoàn thiện.
• Cơ chế thủy hóa và biến dạng thể tích: Phân tích quá trình tạo tinh thể liên kết của xi măng với nước, sự co ngót khô (drying shrinkage) và quy luật phát triển cường độ nén theo thời gian bảo dưỡng ẩm.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng tính toán thiết kế sơ bộ: Ứng dụng các quy tắc ngón tay cái (rules of thumb) để ước tính nhanh kích thước cấu kiện: chiều sâu dầm sàn thép mỏng lấy bằng $1/20$ nhịp; chiều sâu rui mè mái dốc lấy bằng $1/24$ khoảng cách nhịp nằm ngang; ước tính chiều cao cho phép của sườn tường thép chịu tải gió và ốp ngoài.
• Kỹ năng chi tiết hóa bản vẽ kỹ thuật: Thiết lập chi tiết cấu tạo các nút liên kết phức tạp: gối đỡ dầm trên móng, cấu tạo tăng cứng dầm lồng đôi quanh lỗ mở sàn, dầm lanh-tô kép trên khung cửa sổ, bố trí cốt đai chịu cắt và móc neo cốt thép dầm.
• Kỹ năng kiểm soát chất lượng vật liệu: Đọc hiểu chứng chỉ xuất xưởng trạm trộn (batch plant certificate), thực hiện quy trình thí nghiệm thử độ sụt bê tông tươi, lấy mẫu và xử lý kết quả ép nén mẫu trụ theo tiêu chuẩn kiểm định.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình vận dụng phương pháp tiếp cận sư phạm trực quan kết hợp phân tích kỹ thuật:

• Tích hợp bản vẽ chi tiết hóa: Mọi khái niệm cấu tạo đều được minh họa bằng bản vẽ mặt cắt, hình chiếu trục đo và sơ đồ bóc tách liên kết thực tế (như chuỗi hình vẽ chi tiết nút khung thép từ Hình 12.4 đến Hình 12.10; sơ đồ phân bổ ứng suất và bố trí cốt thép Hình 13.26).
• Hệ thống bài tập tình huống và thực địa:
  • Bài tập chuyển đổi thiết kế: Yêu cầu sinh viên chuyển đổi một bộ bản vẽ thiết kế khung gỗ chịu lực (wood light frame) sang khung thép định hình nguội tương đương (light gauge steel framing).
  • Thực hành thực địa: Khảo sát công trường thi công khung thép mỏng; kiểm tra thủ công khả năng kháng xoắn vặn của các thanh sườn (studs) trước và sau khi được lắp tấm ốp phủ (sheathing) hoặc thanh nẹp giằng (bracing strap).
  • Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thực tế (Case Study): Phân tích dự án Camera Obscura tại Công viên Mitchell, Greenport, New York của văn phòng kiến trúc SHoP Architects. Qua dự án này, sinh viên được tiếp cận phương pháp ứng dụng mô hình số không gian 3 chiều (3D digital model) để trích xuất trực tiếp dữ liệu dưỡng cắt (cutting templates), chuyển giao cho máy gia công tự động cắt, dập và khoan các thanh vây nhôm (aluminum fins) và cấu kiện kim loại với độ chính xác cao.
• Phương pháp đánh giá và tự học: Mỗi chương đều tích hợp hệ thống câu hỏi kiểm tra kiến thức (Review Questions) nhằm củng cố các khái niệm then chốt; cung cấp bảng tra cứu phân mục kỹ thuật MasterFormat của CSI/CSC và danh mục tài liệu tham khảo chuyên sâu phục vụ nghiên cứu độc lập.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Tích hợp sâu sắc yếu tố phát triển bền vững (Sustainability Considerations):
  • Đánh giá tác động môi trường của ngành công nghiệp xi măng (tiêu thụ năng lượng chiếm khoảng 85% tổng năng lượng ngành bê tông, phát thải xấp xỉ 5% tổng lượng khí $CO_2$ toàn cầu do hoạt động nhân tạo).
  • Trình bày định lượng giải pháp thay thế xi măng bằng vật liệu kết dính bổ sung (Supplementary Cementitious Materials - SCMs): tro bay (fly ash với tỷ lệ thay thế thông thường 15–25% và hỗn hợp hàm lượng cao HVFA), muội silica, xỉ lò cao nghiền mịn giúp giảm tới một phần ba hàm lượng năng lượng ẩn (embodied energy).
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật xanh: bê tông rỗng thấm nước (pervious concrete) bổ cập nước ngầm, tái chế cốt liệu từ công trình phá dỡ, khai thác khối nhiệt (thermal mass) để giảm tải năng lượng điều hòa không khí, và ứng dụng chất xúc tác quang hóa (photocatalytic agents) phân hủy khí thải ô nhiễm bề mặt.
• Cập nhật vật liệu và công nghệ mới:
  • Thép thanh cường độ cao ASTM A1035 với giới hạn chảy đạt tới 120,000 psi (830 MPa), hỗ trợ giảm mật độ cốt thép trong các cấu kiện cột chịu tải lớn.
  • Bê tông tự lèn (Self-consolidating concrete - SCC) sử dụng phụ gia siêu dẻo gốc polycarboxylate ether, cho phép bê tông tự chảy lấp đầy ván khuôn dày đặc cốt thép mà không cần thao tác đầm rung cơ học.
  • Các hệ thanh cốt thép phi kim loại (sợi carbon, aramid, thủy tinh trong nền polymer - FRP) và thanh kim loại bọc composite chống ăn mòn.
• Liên kết thực tiễn và mã tiêu chuẩn: Toàn bộ nội dung kết cấu được đồng bộ với Quy chuẩn Nhà ở Quốc tế IRC (International Residential Code), Sổ tay Thiết kế Thép Cán Nguội (Cold-Formed Steel Design Manual của AISI) và các hướng dẫn tiêu chuẩn của Hiệp hội Bê tông Hoa Kỳ (ACI 301).

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên bậc Đại học: Sinh viên các năm thứ hai, thứ ba và năm cuối chuyên ngành Kỹ thuật Công trình Xây dựng, Kiến trúc Công trình, Kỹ thuật Hạ tầng và Quản lý Thi công.
• Học viên Sau đại học: Học viên cao học theo học các chương trình chuyên sâu về Công nghệ Vật liệu Xây dựng, Kỹ thuật Kết cấu và Kiến trúc Bền vững.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các học phần: Cơ học cơ sở (Cơ học lý thuyết, Sức bền vật liệu), Cơ học kết cấu đại cương và Vẽ kỹ thuật xây dựng.
• Giảng viên và Người hành nghề: Làm giáo trình khung cho các học phần Vật liệu xây dựng, Cấu tạo kiến trúc, Kỹ thuật thi công; làm tài liệu tra cứu kỹ thuật chuẩn xác cho các Kỹ sư kết cấu, Kiến trúc sư thiết kế sơ bộ và Cán bộ giám sát chất lượng tại công trường.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu phục vụ trực tiếp cho sinh viên đại học, học viên cao học thuộc các khối ngành Kiến trúc và Xỹ thuật Công trình, đồng thời là cẩm nang tra cứu tiêu chuẩn kỹ thuật dành cho kỹ sư kết cấu, kiến trúc sư và giám sát thi công.

2. Cần kiến thức nền nào để học?

Người học cần có kiến thức nền tảng về Sức bền vật liệu (ứng suất kéo, nén, cắt, uốn), Cơ học kết cấu cơ bản và kỹ năng đọc bản vẽ thiết kế kỹ thuật xây dựng.

3. Điểm khác biệt với các giáo trình kết cấu khác là gì?

Tài liệu không thuần túy trình bày công thức giải tích tính toán mà tập trung vào bản chất công nghệ vật liệu, quy trình gia công, lắp dựng thực tế, mối quan hệ giữa vật liệu và các quy chuẩn kỹ thuật quốc tế (ASTM, IRC, MasterFormat) kết hợp phân tích tính bền vững môi trường.

4. Làm sao để tự học hiệu quả?

Người học nên kết hợp đọc hiểu lý thuyết với việc giải các câu hỏi ôn tập (Review Questions), phân tích bản vẽ mặt cắt các nút liên kết và đối chiếu các thông số thực hành với bảng tiêu chuẩn phân loại MasterFormat được cung cấp ở cuối mỗi chương.

5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?

Giáo trình liên kết chặt chẽ với các tài liệu bổ trợ kỹ thuật như: The Architect's Studio Companion (Edward Allen & Joseph Iano), Cold-Formed Steel Design Manual (American Iron and Steel Institute), Design and Control of Concrete Mixtures (Portland Cement Association) và các trang web dữ liệu chuyên ngành (Steel Framing Alliance, Center for Cold-Formed Steel Structures).

---

Kết luận

Giáo trình Cẩm Nang Về Vật Liệu và Phương Pháp Xây Dựng Công Trình là tài liệu học thuật tiêu chuẩn, phản ánh toàn diện các nguyên lý cốt lõi của công nghệ xây dựng hiện đại từ cấu tạo khung kim loại định hình nguội đến kỹ thuật bê tông và bê tông cốt thép.

Lộ trình học tập khuyến nghị cho người học là nghiên cứu tuần tự từ khoa học vật liệu cơ bản, nắm vững các tiêu chuẩn phân loại kỹ thuật, phân tích chi tiết nút liên kết cấu tạo và tiến tới ứng dụng trong các bài tập thiết kế sơ bộ. Người học có thể mở rộng kiến thức thông qua các tài liệu quy chuẩn bổ trợ của AISI, ACI, PCA và các hệ thống tiêu chuẩn ASTM tương ứng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

12 Light Gauge Steel Frame Construction • The Concept of Light Gauge • Light Gauge Steel Framing Steel Construction and the Building Codes CONSIDERATIONS OF SUSTAINABILITY IN • Finishes for Light Gauge LIGHT GAUGE STEEL FRAMING Steel Framing METALS IN ARCHITECTURE • Framing Procedures FROM CONCEPT TO REALITY • Other Common Uses of Camera Obscura at Mitchell Park, Light Gauge Steel Framing Greenport, New York FOR PRELIMINARY DESIGN OF A LIGHT GAUGE STEEL FRAME STRUCTURE • Advantages and Disadvantages of Light Gauge Steel Framing Driving self-drilling, self-tapping screws with electric screw guns, framers add diagonal bracing straps to a wall frame made from light gauge steel studs and runner channels.indd 489 10/30/08 4:30:34 AM To manufacture the members used in light gauge steel frame cee members are punched at the fac- tory to provide holes at 2-foot (600- construction, sheet steel is fed from continuous coils through mm) intervals; these are designed to machines at room temperature that cold-work the metal (see allow wiring, piping, and bracing to Chapter 11) and fold it into efficient structural shapes, producing pass through studs and joists without linear members that are stiff and strong. Thus, these members the necessity of drilling holes on the are referred to as cold-formed metal framing to differentiate them construction site. For top and bot- from the much heavier hot-rolled shapes that are used in struc- tom wall plates and for joist headers, channel sections are used. The strength tural steel framing.

The term “light gauge” refers to the relative and stiffness of a member depend thinness (gauge) of the steel sheet from which the members are on the shape and depth of the sec- made. tion and the gauge (thickness) of the steel sheet from which it is made. A standard range of depths and gauges The Concept of frame building may be sheathed, in- is available from each manufacturer. Light Gauge Steel sulated, wired, and Þnished inside Commonly used metal thicknesses Construction and out in the same manner as a for loadbearing members range from wood light frame building.84 mm) Light gauge steel construction is the The steel used in light gauge and are as thin as 0.45 noncombustible equivalent of wood members is manufactured to ASTM mm) for nonloadbearing members light frame construction.

The exter- standard A1003 and is metallic- (Figure 12. nal dimensions of the standard sizes coated with zinc or aluminum-zinc At least one manufacturer pro- of light gauge members correspond alloy to provide long-term protection duces nonloadbearing light gauge closely to the dimensions of the stan- against corrosion. The thickness of steel members by passing steel sheet dard sizes of nominal 2-inch (38-mm) the metallic coating can be varied, through rollers with mated patterned framing lumber. These steel members depending on the severity of the en- surfaces, producing a dense array of are used in framing as closely spaced vironment in which the members will dimples in the metal of the formed studs, joists, and rafters in much the be placed.

For studs, joists, and raf- members. The additional cold work- same way as wood light frame mem- ters, the steel is formed into C-shaped ing of the metal that occurs during bers are used, and a light gauge steel cee sections (Figure 12. The webs of the forming process and the Þnished Figure 12.1 Typical light gauge steel framing members. To the left are the common sizes of cee studs and joists.

In the center are channel studs. To the right are runner channels.indd 490 10/30/08 4:30:36 AM The Concept of Light Gauge Steel Construction / 491 CONSIDER ATIONS OF SUSTAINABILITY IN LIGHT GAUGE STEEL FRAMING In addition to the sustainability issues raised in the previ- Even with insulating sheathing, careful attention ous chapter, which also apply here, the largest issue con- must be given to avoid undesired thermal bridges. For cerning the sustainability of light gauge steel construction example, on a building with a sloped roof, a signiÞcant is the high thermal conductivity of the framing members. thermal bridge may remain through the ceiling joist-rafter If a dwelling framed with light gauge steel members is connections, as seen in Figure 12.