Cốt sợi thủy tinh & Ứng dụng trong Kiến trúc

C

ÔN

G N

GH

Ệ T

HIÊ

T K

Ế -

XÂ

Y D

ỰN

G M

ỚI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP. HỒ CHÍ MINH

C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H V À Ứ N G D Ụ N G T R O N G K I Ế N T R Ú C

N H Ó M S I N H V I Ê N

K H O A K I Ế N T R Ú CG V H D : T h ầ y N G U Y Ễ N H U Y V Ă N

1 2 . 2 0 1 4

&

2

MỤC LỤC:

1. KHẢI NIỆM CÔNG NGHỆ1.1. Khái niệm: nhựa FRP1. 2. Khái niệm: Sợi thuỷ tinh1.3. Thạch cao gia cố sợi thuỷ tinh1.4. Bê tông gia cố sợi thuỷ tinh - GFRC1.5. Nhựa gia cố sợi thuỷ tinh – GFRP1.6. Lược sử

2. ĐẶC TÍNH CỦA NHỰA GFRP2.1. Về đặc tính chịu lực2.2. Về đặc tính cấu trúc2.3. Về đặc tính lý - hoá2.4. Ưu/ Nhược điểm của nhựa GFRP

3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA GFRP

4. ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÔNG NGHỆ TRONG KIẾN TRÚC – XÂY DỰNG

4.1. Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng dầu mỏ Hoàng gia Abdullah – Zaha Hadid4.2. Cầu không gian Bridge Pavillion – Zaha Hadid4.3. Trung tâm văn hóa Heydar Aliyev – Zaha Hadid4.4. Nhà hát Opera Quảng Châu – Zaha Hadid

C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H V À Ứ N G D Ụ N G T R O N G K I Ế N T R Ú C

1 . K H Á I N I Ệ M C Ô N G N G H Ệ .

Công nghệ thiết kế - xây dựng mới | KT10-CT

NhựaFRP

Cốt nền chính: Nhựa

Gia cố

Nhựa PolyesteEpoxy

VinylesterNhựa nhiệt rắn

Nhựa phenol formaldehyde

Sợi thuỷ tinh FRPSợi CarbonSợi vảiSợi bông Amian

1 . 1 . K H Á I N I Ệ M : N H Ự A F R P

NHỰA CÓ THỂ ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG CÁC CHẤT KHÁC NHAU: sợi thuỷ tinh, sợi carbon (đây là công nghệ mới), sợi giấy, sợi gỗ sợi vải, sợi bông (Aramid), có thể trong tương lai gần, sợi Nano Carbon cũng sẽ được ứng dụng…

Nhựa (FRP): một loại vật liệu tổng hợp (composite) gồm nhựa sắp theo dạng lưới xen kẽ với các sợi. Nhựa FRP thường được sử dụng trong các ngành hàng không vũ trụ, công nghiệp ô tô, đóng tàu, và công nghiệp xây dựng.

1 . 2 . K H Á I N i Ệ M : S Ợ I T H U Ỷ T I N H

Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét. Khi đó các sợi này sẽ mất những nhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gãy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn.

Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê,... tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau.

SỢI THUỶ TINH

Sợi thuỷ tinh E

Sợi thuỷ tinh D

Sợi thuỷ tinh A

Sợi thuỷ tinh C

Sợi thuỷ tinh R

Sợi thuỷ tinh S

Dẫn điện tốt

Cách điện tốt

Hàm lượng kiềm cao

Độ bền hoá học cao

Độ bền cơ học cao

Độ bền cơ học cao

Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử dụng trong các ứng dụng riêng biệt.

C Á C L O Ạ I C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H

CỐT SỢI THUỶ TINH

Sợi MAT

Kevla

Sợi Rovinggun

Sợi Roving(vải thuỷ

tinh)

Sợi Mat: gồm các lớp sợi liên tục hoặc gián đoạn phân bố hỗn loạn trên một mặt phẳng các sợi được giữ với nhau nhờ chất liên kết có thể hoà tan được trong nhựa.

Vải thuỷ tinh: tập hợp những dây thuỷ tinh dài liên tục được đan lại với nhau nhờ vào kỹ thuật dệt. Vải thuỷ tinh thường dùng để gia cố lớp đầu và cuối của sản phẩm để tăng khả năng chịu lực của sản phẩm.

Sợi Rovinggun: sợi được kéo thành từ dây dài và được đóng thành cuộn. Sợi Povinggun thường được dùng cho súng phun hỗn hợp và nhựa Polyester hoặc để dùng đan các sản phẩm mỹ nghệ

Sợi Kevla(Giáp): loại đặc biệt không được dệt từ thuỷ tinh mà được dệt từ sợi tổng hợp nó có tác dụng liên kết giống như Roving và có nhiều màu sắc khác nhau. Loại sợi này có tính năng rất đặc biệt khi được gia cường bởi Polyester sẽ trở thành vật liệu có tính năng siêu việt: Chống mài mòn, chịu nhiệt độc cao, không biến dạng, chịu đàn hồi, có độ rắn chắc tốt.

C Á C L O Ạ I C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H

CỐT SỢI THUỶ TINH

Sợi MAT

Kevla

Sợi Roving-

gun

Sợi Roving(vải thuỷ

tinh)

MATSợi Rovinggun

Sợi KevlaVải thuỷ tinh

Thạch cao gia cố sợi

thủy tinh

Cốt nền chính:

Thạch cao

Gia cố: Sợi thuỷ

tinh

Glass Fiber Reinforced Gypsum Fibre - Reinforced PlasticFRP

Thạch cao gia cố sợi thủy tinh (Glass Fiber Reinforced Gypsum), là một loại vật liệu tổng hợp (composite), cơ sở chất nền là xi măng portland được gia cố bằng các sợi thủy tinh phân bố ngẫu nhiên trong cấu trúc (thay cho thép) cộng thêm các loại phụ gia khoáng và polymer khác.

1 . 3 . T H Ạ C H C A O G I A C Ố S Ợ I T H U Ỷ T I N H

Trần thạch cao gia cố sợi thuỷ tinh Phục chế các chi tiết cổ điển

Bê tông cốt sợi

thủy tinh

Cốt nền chính: Bê tông


tinh

Glass Fiber Reinforced Concrete Fibre - Reinforced PlasticGFRC FRP

Xi măng portland

Bê tông cốt sợi thủy tinh (Glass Fiber Reinforced Concrete – GFRC), là một loại vật liệu tổng hợp (composite), cơ sở chất nền là thạch cao được gia cố bằng các sợi thủy tinh phân bố ngẫu nhiên trong cấu trúc (thay cho khung thạch cao) cộng thêm các loại phụ gia khoáng và polymer khác.

1 . 4 . B Ê T Ô N G C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H

Nhờ có những tính chất ưu việt so với bê tông thông thường như độ bền cơ cao và các sợi thủy tinh không bị gỉ như thép, những sản phẩm bằng GFRC thường được đúc rỗng mỏng, có chiều dày khoảng từ 1/2 " đến 3/4".

Nhựa cốt sợi

thủy tinh

Cốt nền chính: Nhựa


tinh

Glass Fiber Reinforced Plastic Nhựa PolyesteEpoxy

Fibre - Reinforced PlasticGFRP FRP

Nhựa cốt sợi thủy tinh (Glass Fiber Reinforced Plastic – GFRP hoặc gọi tắt là “Nhựa GRP”), là một loại nhựa tổng hợp (composite), cơ sở chất nền là nhựa Polyeste hoặc Epoxy được gia cố bằng các sợi thủy tinh phân bố ngẫu nhiên trong cấu trúc của nhựa cộng thêm các loại phụ gia khác.

1 . 5 . N H Ự A C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H

GFRP – tấm lợp cho Bảo tàng NT đương đại Buenos Aires

1 . 6 . L Ư Ợ C S Ử C Ô N G N G H Ệ N H Ự A G F R P

1930 Nhựa FRP được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong ngành hàng không.

Phát hiện sợi thủy tinh (Fiber Glass) và đưa vào nghiên cứu.1932

Nhựa cốt sợi thủy tinh (GRP) được hãng Du Pont (Hoa Kỳ) tìm ra và phát triển.

1936

Bắt đầu sản xuất nhựa sợi carbon.1950

Sản xuất nhựa sợi bông (aramid).1960

Sản xuất chiếc thuyền đầu tiên bằng nhựa tổng hợp thay cho gỗ, thép

1937

1970 Polymer được sản xuất phổ biến

Cuộc chạy đua vào Vũ trụ đẩy nhanh quá trình tìm tòi vật liệu nhựa tổng hợp mới

Ngày nayNgày nay, việc sử dụng nhựa tổng hợp đã trở nên phổ biến trong tất cả ngành. Kiến trúc – Xây dựng đang ứng dụng những thành tựu công nghệ này để phát triển vươn đến những hình khối mới.

2 . Đ Ặ C T Í N H C Ủ A N H Ự A G F R P .


Đ Ặ C T Í N H C Ủ A N H Ự A G F R P

Tuỳ vào từng trường hợp mà khả năng của sợi thủy tinh đem lại lợi thế hay hạn chế cho cấu kiện nhựa. Trong thành phần của nhựa sợi thủy tinh GFRP, các sợi được bố trí theo kiểu dệt 2 chiều hoặc 3 chiều, như thế loại trừ được khả năng điểm yếu của cấu kiện nhựa.

• Chịu lực theo phương song song với các sợi trong cấu trúc của nhựa

GFRP có khả năng chống biến

dạng tốt nhất trong trường hợp:

• Chịu lực theo phương vuông góc với các sợi trong cấu trúc của nhựa

GFRP có khả năng chống biến dạng yếu nhất

trong trường hợp:

2.1. VỀ ĐẶC TÍNH CHỊU LỰC

Hình ảnh của nhựa cốt sợi thuỷ tinh phóng to x 50 lần




GFRP nhìn bằng mắt thường. Ta có thể thấy rõ các sợi của nó.

2.2. VỀ ĐẶC TÍNH CẤU TRÚC

N H Ự A G F R PĐ Ặ C T Í N H C Ủ A

Sợi thủy tinh là một vật liệu nhẹ, cực kỳ bền, và cứng. Mặc dù thuộc tính vật lí của sợi thủy tinh thấp hơn so với sợi carbon: nó ít cứng, ít giòn, nhưng các nguyên vật liệu rẻ hơn.

Vật Liệu Trọng lượng riêng (so với nước)

Cường độ chịu kéo MPa (ksi)

Cường độ chịu nén MPa (ksi)

Polyester resin (Not reinforced) 1.28 55 (7.98) 140 (20.3)

Polyester and Chopped Strand Mat Laminate 30% E-glass

1.4 100 (14.5) 150 (21.8)

Polyester and Woven Rovings Laminate 45% E-glass

1.6 250 (36.3) 150 (21.8)

Polyester and Satin Weave Cloth Laminate 55% E-glass

1.7 300 (43.5) 250 (36.3)

Polyester and Continuous Rovings Laminate 70% E-glass

1.9 800 (116) 350 (50.8)

E-Glass Epoxy composite 1.99 1,770 (257)

S-Glass Epoxy composite 1.95 2,358 (342)

2.3. VỀ ĐẶC TÍNH LÝ - HOÁ

2.4

ƯU ĐIỂMGFRP

Độ bền và khả năng

chịu lực cao

Khả năng chống muối,

hoá chất trong môi trường.

Không gỉ.

Linh hoạt trong điều

chỉnh thành phần để có các đặc tính vật liệu khác

nhau

Khả năng cách nhiệt cách ẩm,

chông thấm rất tốt

Trọng lượng vật liệu nhẹ

Hầu như có thể đúc cho tất cả các hình thúc. Đặc biệt là các dạng cong 1 phương, 2

phương

ƯU

Đ

iỂ

M

CỦ

A

NH

ỰA

C

ỐT

S

ỢI

T

HU

Ỷ

TI

NH TRIỂN VỌNG

TRONG TƯƠNG LAI

Nhờ khả năng linh hoạt trong điều chỉnh thành phần để có các đặc tính vật liệu khác nhau, nhựa GFRP nói riêng và các loại vật liệu composite sử dụng cốt sợi thuỷ tinh nói chung có khả năng phát triển rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực, trong đó mũi nhọn là công nghệ cao.

NHƯỢC ĐIỂMGFRP

Công nghệ sản xuất ?

Công nghệ thi công ?

Dễ cháy hơn so với bê

tông cốt thép và thép

Phải bảo trì, sửa chữa thường

xuyên 5 năm một lần

Khi cháy có thể sinh ra các khí độc

Khi sản xuất, có thể sinh ra các chất

thải độc

NH

ƯỢ

C Đ

iỂM

CỦ

A N

HỰ

A C

ỐT

SỢ

I T

HU

Ỷ T

INH 2.4

* Khí độc, chất thải độc sinh ra từ sản xuất, từ thi công là tuỳ vào trình độ công nghệ sản xuất, thi công. Ở các nước có điều kiện công nghệ cao, GFRP gần như không sinh ra chất độc hại.

3 . Q U Y T R Ì N H S Ả N X U Ấ T N H Ự A G F R P .


SẢN XUẤT GRP

SẢN XUẤT VẬT LIỆU DẠNG

PHÔI SỢI

VẬT LIỆU DẠNG SỢI GẮN VỚI NHỰA TRONG

QUÁ TRÌNH ĐÚC

Theo quy trình kéo li tâm

Theo quy trình chuốt cơ học

Theo quy trình sử

dụng dung dịch

lỏng

Sợi ngắn Sợi dài Sợi ngắn

Theo phương pháp thủ

công, sử dụng chất đóng rắn

nguội

Theo phương pháp sử dụng chất đóng rắn

nóng

Sản phẩm chất lượng thấp, ô nhiễm môi trg

Sản phẩm chất lượng cao, tính

kinh tế cao

3 . Q U Y T R Ì N H S Ả N X U Ấ T N H Ự A G F R P

QUY TRÌNH CÁN

QUY TRÌNH PHUN

LIÊN KẾT

QUÁ TRÌNH LIÊN KẾT

Sợi thuỷ tinh:Cấu tạo- Bao gồm 2 loại: sợi dài (dạng chỉ) và sợi ngắn, có dạng hình trụ tròn- Nhiệt độ làm việc từ 500 – 700 độ C.

Chất hữu cơ thích hợp

Polime

Carbon

Nhiệt phân

Pha khí khuếch tán khỏi vật liệu

Các hạt nhỏ mịn

Nung nóngrất lâu

Thể tích giảm 50%Độ bền cao 70 – 200 Mpa

Chế tạo:

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Vải thô (thuỷ tinh) Vải lụa (thuỷ tinh)

Các kiểu dệt khác nhau

- Phôi sợi là sợi được sản xuất trước khi đúc với nhựa. phôi sợi thường được sản xuất ở dạng tấm rời hay tấm liên tục, hoặc sợi dài liên tục dùng cho máy phun sợi. Bốn cách chính để sản xuất phôi sợi là ứng dụng kỹ thuật của kỹ thuật dệt may gồm, dệt, đan, bện và khâu.- phôi sợi được sản xuất theo dạng sợi 2 chiều hoặc 3 chiều.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Sợi liên tục Tấm sợi dệt

Sợi ngắn Tấm sợi ngắn

QUY TRÌNH LIÊN KẾT PHÔI SỢI VỚI CẤU TRÚC NHỰA

a) Phương pháp thủ công - sử dụng chất đóng rắn nguội:

Làm khuôn

Xử lí bề mặt

khuôn (đánh

bóng, wax chất chống

dinh…)

Đổ lớp bề mặt

lên khuôn

(loại nhựa độ cứng cao hơn)

Đặt cốt thuỷ tinh - dặm nhựa lỏng

Để khô

- Xử lý bề

mặt

Tách khuôn

b) Phương pháp sử dụng chất đóng rắn nóng:

Chuẩn bị lõi quấn

Quấn sợi

thuỷ tinh

Đóng rắn sản phẩm

sau khi quấn

Lấy lõi

quấn ra

Hình thành sản

phẩm cuối cùng

Kiểm tra

chất lượng

sản phẩm

MÁY CUỐN SỢI

Quy trình sản xuất theo phương pháp đóng rắn nóng:

1. Chuẩn bị lõi quấn:Lõi quấn là bộ phận được dùng để quấn lớp sợi đã được tẩm nhựa lên đó.Lõi quấn được làm từ vật liệu:+ Đối với vật có dung tích nhỏ - hình dáng bất kì:- Lõi cát: Có thể hoà tan với nước khi tháo bỏ.

- Lõi thạch cao: Dễ làm vỡ khi tháo bỏ+ Đối với vật có dung tích lớn - dạng hình trụ:Lõi kim loại được sản xuất với chất lượng cao, mạ crom để tăng độ cứng và độ bóng láng giúp dễ dàng tháo lõi.

2. Quấn sợi thuỷ tinh:- Một lượng gồm nhiều bó sợi hoặc sợi đan kéo từ một dãy các cuộn sợi, kéo qua máng nhúng nhựa (có xúc tác và phụ gia).

- Có 2 phương pháp quấn: quấn

ướt và quấn khô.

Phương pháp quấn ướt Phương pháp quấn khô


- Có 2 phương pháp trộn

nhựa lên sợi gia cường:

• Dùng nhựa dạng dung dịch

• Dùng nhựa dạng nóng chảy

Nhúng qua nhựa dung dịch Nhúng qua nhựa nóng chảy

3. Đóng Rắn Sản Phẩm:


Có 3 phương pháp quấn sợi:

• Polar winding

• Hoop winding

• Helical winding

Phương pháp đóng rắn Đặc điểm chung Ưu điểm Nhược điểm

Đóng rắn bằng lò Sử dụng lò gas hoặc lò điện

Giá thành rẻDùng cho sản phẩm

có kích thước lớn

Tiêu tốn nhiều năng lượng nhất

Đóng rắn bằng dầu nóng

Nhiệt độ dầu thường 150 – 240oC

Dễ tháo lõi sau khi đóng rắn

Chỉ sử dụng cho loại nhựa đóng rắn nhanh

Đóng rắn bằng đènKết hợp đèn nhiệt,bề

mặt phản xạ& sự quay lõi (t=171oC)

Nguồn định hướng cao làm tăng nhiệt đóng rắn trên toàn bộ sp

Hình thành lớp phía trên mặt nhựa ngăn chặn truyền nhiệt

Đóng rắn bằng nồi hấp chân không

Sử dụng cho nhựa epoxy. T=371oC –

P=1.4 – 2.1

Sử dụng kĩ thuật cao nên độ chính xác cao Thời gian đóng rắn lâu

Đóng rắn bằng lò vi sóng

Sử dụng sóng siêu vi để làm nóng

Thuận lợi nhất khi thi công với sợi thuỷ tinh

Đóng rắn nhanhQuy trình tốn kém


Đóng Rắn Sản Phẩm: Đây là phương pháp tiên tiến, ít ô nhiễm

QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH

* QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH CAO

* QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH CAO CỐT SỢI THỦY TINH

Tương tự như nhựa cốt sợi thủy tinh, thạch cao cốt nhựa thủy tinh được làm như sau:

CHUẨN BỊ KHUÔN ĐẶT SỢI THỦY TINHVÀO KHUÔN PHUN THẠCH CAO

QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH CAO CỐT SỢI THỦY TINH

4 . Ứ N G D Ụ N G T H Ự C T Ế C Ủ A C Ô N G N G H Ệ


T R O N G K I Ế N T R Ú C – X Â Y D Ự N G .

4. ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÔNG NGHỆ TRONG KiẾN TRÚC – XÂY DỰNG

TRONG KIẾN TRÚC

Nhựa GFRP và bê tông GFRC được sử dụng rộng rãi trong các công trình. Như làm tấm lợp mái, bao bọc các cấu kiện, trang trí nội thất, tạo các thiết bị nội thất đặc biệt. Một số loại bê tông GFRC cứng có thể được dùng làm cột composite để chịu lực.

Thạch cao gia cố sợi thuỷ tinh được dùng cho thiết kế trần, đặc biệt là trần cong, các gờ chỉ và nhiều ứng dụng phong phú khác.

Zaha Hadid's Library and Learning Center Trung tâm văn hóa Tp. BelgradeZaha Hadid

TRONG CẢNH QUAN

Thiết kế các chi tiết đặc biệt như tượng hiện đại, các khu vực dành cho trẻ em,… với các hình dạng lạ mắt.

TẠI VIỆT NAM

Các loại vật liệu có sử dụng sợi thuỷ tinh cũng được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam. Đã có khá nhiều công ty Việt tự sản xuất GFRP, GFRC, hay các loại composite sợi thuỷ tinh khác. Tuy nhiên vẫn còn những vấn đề về chất độc hại trong quá trình sản xuất do công nghệ chưa cao.

TRONG NỘI THẤT

Y's Store – Tokyo - Yohji Yamamoto Inc

Zaha Hadid's Library and Learning Center Little Red Riding Hood store - Berlin

Cửa hàng giầy dép Stuart Weitzman Zaha Hadid

KING ABDULLAH PETROLEUM STUDIES & RESEARCH CENTER

Thiết kế: Kiến trúc sư Zaha Hadid và Patrik Schumacher

Vị trí: Riyadh, Ả Rập Saudi

Diện tích: 66.000 mét vuông

4.1. Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng dầu mỏ Hoàng gia Abdullah

Đây là một trong những dự án mới nhất của Zaha Hadid, tại Riyadh, Saudi Arabia. Dự án này có một cách tiếp cận toàn diện thống nhất giữa kiến trúc và kỹ thuật, cảnh quan và thiết kế đáp ứng môi trường. Thiết kế không chỉ là một cơ sở nghiên cứu hàng đầu, mà còn là một tòa nhà được chứng nhận LEED Platinum khi hoàn tất.

Cấu trúc mô đun - lấy cảm hứng trong các tế bào của cơ thể sinh vật - cho phép mở rộng trong tương lai mà không ảnh hưởng đến thiết kế ban đầu.

Các cấu trúc tế bào của tinh thể dạng nổi lên giữa sa mạc ở Riyadh. Dự án được rút ra từ những ý tưởng và đề xuất một kết nối mạng lưới ba chiều của các tế bào lục giác. Thiết kế dựa trên ý tưởng về sự kết nối với nhiều nút giao và mối nối, tạo nên một hình học với mô hình tương tự như Lưới Hồi giáo truyền thống.

Trung tâm sử dụng một loạt các kỹ thuật xây dựng bền vững và công nghệ tiên tiến _ sử dụng sợi thủy tinh gia cố bê tông (GFRC) làm vật liệu ốp vỏ bao che.

GFRC là sự lựa chọn hợp lí vì có thể sử dụng cho công trình có khối lượng lớn và mức độ hình học phức tạp.

Vật liệu sợi thủy tinh gia cố bê tông (GFRC) đáp ứng được thiết kế hình khối linh hoạt của công trình, đem lại sự hấp dẫn cho không gian.

BÊ TÔNG CỐT THÉP

Trọng lượng nặng

Tỷ lệ cát/ bê tông: 1 : 0.6

Thép gỉ

Thi công hình dáng phức tạp gặp khó khăn

Có thể tạo hình đẹp

S o s á n h b ê t ô n g c ố t s ợ i t h u ỷ t i n h v à b ê t ô n g c ố t t h é p

Những lợi ích khi sử dụng bê tông cốt sợi thuỷ tinh cho Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng dầu mỏ Hoàng gia Abdulla.

Zaragoza Bridge Pavilion

Zaragoza Bridge Pavilion là tổ hợp gồm 4 đối tượng chính xoắn quanh, hay "những chiếc kén", vừa đóng vai trò kết cấu cũng như là thành phần bao che không gian

Chức năng:Khu vực triển lãm tương tác hướng tới yếu tố bền vững của nước, kiêm cầu bộ hành đóng vai trò như một cổng vào cho Triển lãm Zaragoza Expo 2008Chủ đầu tư: Expoagua Zaragoza 2008Kiến trúc sư: Zaha Hadid thiết kế với Patrik SchumacherKích thước: Tổng mặt bằng 6415 m2Mặt bằng Trưng bày 3915 m2Cầu Bộ hành 2500 m2

4 . 2 . C ầ u k h ô n g g i a n B r i d g e P a v i l l i o n

.

Chú trọng không gian là một trong những yếu tố chính của dự án này. Mỗi khu vực trong phạm vi tòa nhà đều có đặc điểm không gian riêng của nó; sự đa dạng tự nhiên của chúng đến từ các không gian nội thất hoàn chỉnh được nhấn mạnh trong triển lãm, nhằm mở ra các khoảng không có liên kết thị giác mạnh mẽ tới sông Ebro và khu Triển lãm.

Công trình sử dụng vật liệu sợi thủy tinh gia cố bê tông cho giải pháp vỏ bao che với 29000 tấm lợp được sản xuất theo 1 hệ modun hình tam giác, có thể uốn cong dễ dàng để bao phủ các chi tiết có đường cong phức tạp.

Các tấm kết cấu bao che được thiết kế theo mô hình quang học.

Các bề mặt tấm lợp tạo nên sự tương thích với môi trường và khí hậu xung quanh. Một số tấm lợp có thể xoay quanh bản lề cho phép tạm thời mở hay đóng một phần của mặt đứng, vừa có tác dụng lấy sáng, thông gió vừa làm cho mặt đứng công trình thêm sinh động.

Một số hình ảnh Zaragoza Bridge Pavilion

HEYDAR ALIYEV CULTURE CENTERĐược thiết kế bởi kiến trúc sư nổi tiếng thế giới Zaha Hadid.

Khởi công vào năm 2007 và được hoàn thành mở cửa vào tháng 9/2013.

Địa điểm: Azerbaijan

4 . 3 . T r u n g t â m v ă n h ó a H e y d a r A l i y e v

Trung tâm văn hóa Heydar Aliyev là một công trình đầy tự hào của người dân Azerbaijan. Tòa nhà có thiết kế mềm mại , được ca ngợi bởi lối kiến trúc độc đáo và có tầm quan trọng trong đời sống văn hóa của người dân Azerbaijan

Trung tâm Aliyev Heydar chủ yếu bao gồm hai hệ thống chính: kết cấu bê tông kết hợp với hệ thống khung không gian. Giải phóng không gian lớn, cho phép khách trải nghiệm những tính lưu động của nội thất, các yếu tố cấu trúc thẳng đứng được ẩn bởi các vỏ bao che và hệ thống tường kính.

Hình học bề mặt đặc biệt đòi hỏi các giải pháp cấu trúc độc đáo, chẳng hạn như ‘'cột thuyền " (boot columns) bị làm cong để tạo được các vỏ bao che ngược lại của bề mặt từ mặt đất ở phía Tây của tòa nhà, và giảm dần cánh của dầm đúc hẫng_dùng hỗ trợ cho lớp vỏ bao che về phía Đông của khu đất.

Kết cấu khung và dàn thép mới có thể đáp ứng được hình dạng cong tự do như thế này. Nhưng cũng vì thể tải trọng của hệ dàn thép là rất lớn, không thể sử dụng các vật liệu bao che có tải trọng nặng như bê tông trên phần đỉnh vỏ bao che.

Một trong những yếu tố quan trọng nhất nhưng đầy thách thức của dự án là phát triển kiến trúc của vỏ tòa nhà. Để đạt được một bề mặt liên tục và đồng nhất, đòi hỏi một loạt những lý luận xây dựng và hệ thống kỹ thuật được quy tụ và tích hợp vào vỏ của công trình.

Sợi thủy tinh gia cố bê tông (GFRC) và sợi thủy tinh gia cố Polyester (GFRP) đã được chọn là vật liệu ốp lý tưởng, vì chúng đáp ứng được sự dẻo dai mạnh mẽ của thiết kế của tòa nhà_đáp ứng nhu cầu chức năng riêng biệt liên quan đến một loạt các chức năng: quảng trường, khu chuyển tiếp và vỏ bao che.

Hệ dàn khung thép đã có tải trọng hơn 5200 tấn được phủ bằng 40,000 m2 panel GFRP với khoảng 15,000 tấm panel có hình dạng khác nhau được sản xuất riêng biệt, và có khoảng hơn 3000 tấm panel GFRC cũng được phủ lên công trình.

Toàn bộ hệ thống panel được mô phỏng bằng máy tính. Sau đó xử lý các khớp nối 1 cách giả định. Tiếp theo thi công hang loạt dựa trên các số liệu được mô phỏng tại nhà máy và cuối cùng được chuyển đến công trường lắp ráp.

PHÂN TÍCH ĐỊNH HÌNH CHO VỎ BAO CHE

Các tham số xác định đầu tiên ở đây là định hướng của đường nối tấm ốp trong mô hình NURBS(một mô hình toán học được sử dụng trong kĩ thuật đồ họa máy tính để biểu diễn đường cong và bề mặt)

Giải pháp nhựa sợi thủy tinh ( GFRP ) được bố trí trên đỉnh của hệ vỏ bao che để giảm bớt tải trọng của vỏ.

Phần chân vỏ bao che bố trí hệ panel bằng GFRC.

Một số hình ảnh thi công lắp ghép các tấm panel vào các khớp nối trên hệ khung không gian Mero - TSK bằng tay tại công trường

Vật liệu GFRC và GFRP đã giải quyết thách thức cho vỏ bao che công trình, giúp công trình có hình khối mềm mại và có những không gian linh hoạt như ý tưởng thiết kế.

ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ NỘI THẤT NHÀ HÁT OPERA QUẢNG CHÂU

Thiết kế: Zaha Hadid cùng với Patrik SchumacherGiám đốc dự án: Woody K.T YaoTrưởng nhóm dự án: Simon YuThành viên: Jason Guo, Yang Jingwen, Long Jiang, Ta-kang Hsu, Yi-ching Liu, Zhi Wang,Christine Chow, Cyril Shing, Filippo Innocenti, Lourdes Sanchez, Hinki Kwong, Junkai JiangVật liệu: + ngoại thất: bê tông, kính, và thép

+ nội thất: sợi thủy tinh gia cố thạch caoVị trí: Quảng Châu, Trung Quốc

4 . 3 . N h à h á t O p e r a Q u ả n g C h â u

Một yếu tố vô cùng quan trọng mà nhà hát nào cũng cần, đó là giữ và cách âm. Để hiệu quả âm được phát huy tối đa, họ đã dùng vật liệu là các hạt thủy tinh gia cố thạch cao trong toàn bộ nội thất, khu vực khán phòng và các phòng tập.

hình thức lắp đặt tấm thạch cao cốt sợi thủy tinh bên trong khán phòng

Các bức tường và trần nhà được hình thành từ tấm ốp thạch cao cốt sợi thủy tinh có độ dày 40 - 50mm, các tấm ốp này được sản xuất theo 1 hệ khuôn sau đó được lắp đặt vào hệ khung cố định và bước cuối cùng là xử lí bề mặt để có được không gian nội thất theo ý tưởng thiết kế của kiến trúc sư

hình thức lắp đặt tấm thạch cao cốt sợi thủy tinh bên trong nội thất

Khu phòng tập: Do ảnh hưởng bởi hình khối kiến trúc bên ngoài nên việc sử dụng các tấm bảng điều khiển âm thanh trong việc thiết kế nội thất của các phòng tập không phải là một giải pháp hiệu quả trong việc thiết kế trang âm.Giải pháp được đặt ra là sử dụng các tấm thạch cao cốt sợi thủy tinh cho tường và trần của không gian phòng tập, các tấm ốp với độ rộng 1,4m và dày 25mm được đục lỗ trên bề mặt với đường kính từ 5mm đến 91mmm để hấp thụ tần số âm thấp; việc hấp thự tần số âm cao được giải quyết bằng cách chèn các sợi thủy tinh mật độ cao tích hợp vào phần đuôi của tấm ốp.

Các nếp gấp uốn lượng trong nội thất tạo ra những góc nhìn đầy kịch tính tiếp nối nhau từ hành lang, cầu thang đến các không gian phụ trợ, cũng như giải pháp hoàn hảo cho ánh sáng tự nhiên có thể đi vào sâu bên trong công trình. Vật liệu tấm GFRC có thể tạo hình một cách tự do theo ý tưởng của nhà thiết kế kết hợp với đèn LED chiếu sáng giúp các hành lang và cầu thang có được góc nhìn uốn lượn như dòng chảy của những con sông chạy dài bất tận.

T Ư L I Ệ U T H A M K H Ả O

BÀI VIẾT CÓ SỬ DỤNG NHỮNG TƯ LIỆU HỮU ÍCHTHAM KHẢO TỪ NHỮNG NGUỒN SAU:

1. Glass Fiber Reinforced Concrete Panels2. Carbon Fibre Reinforced Plastics (CFRP), Composites Market Forecast 2014-2024.3. http://www.neg.co.jp/arg/en/grc_en.html4. http://buildipedia.com/aec-pros/featured-architecture/zaha-hadids-library-and-learning-center5. http://www.dezeen.com/2012/10/29/galaxy-soho-by-zaha-hadid-architects/6. http://ronaradweb.squarespace.com/ys-store/7. http://detail-online.com/inspiration/technology-grp-in-interior-design-107918.html8. http://chothietke.vn/doc-dao-kien-truc-phong-nhan-ban-te-bao-va-lien-ket-tinh-the-king-abdullah-petroleum-studies-research-center-97.htm

Education

Cốt sợi thủy tinh & Ứng dụng trong Kiến trúc