Cấu tạo mái dốc nhà ở bao gồm 2 bộ phận chính là: Lớp lợp và kết cấu đỡ tấm lợp. Kết cấu đỡ tấm lợp (Hay còn gọi là sườn mái). Bao gồm tường thu hồi , vì kèo, bán kèo, hệ thống giằng vì kèo và xà gồ. Còn phần lớp lợp thì bao gồm cầu phong, li tô, … hay các vật liệu lợp ngói khác tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng của từng gia đình.
Mái dốc có rất nhiều hình thức phong phú, về cơ bản có 4 loại sau:
- Mái một dốc: khi mặt băng nhà có hình chữ nhật khẩu độ nhỏ.
- Mái hai dốc: hai bức tường ở hai đầu hồi nhà hình tam giác gọi là tường hồi bít dốc.
- Mái bốn dốc: có bốn mái (2 mái và 2 chái) với 2 mái dọc chính và 2 mái che 2 đầu nhà có hình tam giác.
- Mái bốn dốc kiểu 2 chái: gồm 2 mái dọc chính và 2 mái che đầu nhà có hình thang nhằm tạo lỗ thoáng có hình tam giác ở nóc đầu hồi nhà.
Ngoài ra còn có các hình thức mái răng cưa, mái gãy, mái hình chóp nhọn, mái cơi, mái hắt …
Các bộ phận và cấu tạo của mái dốc
Tấm lợp
Tấm lợp có thể là ngói, tấm tôn, tấm fibrô xi mang, tấm bê tông, tấm giấy dầu. Tác dụng chính của nó là bao che và bảo vệ cho các bộ phận bên dưới đồng thời trang trí kiến trúc cho ngôi nhà.
Hệ thống kết cấu mang lực của mái dốc
Vật liệu chế tạo kết cấu mang lực của mái dốc thường làm bằng gỗ, thép, gạch đá hoặc bê tông cốt thép dưới nhiều hình thức khác nhau: cầu phông, vì kèo hay bằng các tấm lắp ghép.
Kết cấu tường thu hồi chịu lực:
Dùng tường ngang chịu lực xây thu hồi làm kết cấu chịu lực chính.
Trên tường thu hồi gác xà gồ (đòn tay), trên xà gồ gác cầu phong (rèn, rui) hoặc lát ván gỗ và trên cầu phong đặt các litô (mè, lách) , cuối cùng là lớp lợp .
Vật liệu làm xà gồ: gỗ hoặc bê tông cốt thép.
Xà gồ được bố trí như dần của sàn nhà : ở giữa nóc trên cùng là xà gỗ nóc, ở dưới cùng dọc theo đuôi mái là xà gồ mái đua. Ở các vị trí đặt xà gồ có các miếng đệm để đảm bảo lực phân bố đều lên đầu tường.
Vị trí của xà gồ mái đua phụ thuộc vào kích thước vươn ra khỏi tường của mái đua: Khi mái đua ra < 50cm: đặt trực tiếp lên tường dọc ngoài.
Khi mái đua ra > 50cm : tựa trên các dầm công xon được liên kết vào tường bằng bulông neo giữ .
Ưu điểm: kết cấu đơn giản, kinh tế.
Nhược điểm: chiều rộng các gian bị hạn chế (<= 4m) , nếu cần phải rộng > 4m thì nên dùng kết cấu vì kèo, cầu phong hoặc dầm.
Kết cấu cầu phong hay dầm nghiêng
Cầu phong là các dầm gỗ được đặt trực tiếp lên những dầm gỗ đệm được đặt dọc theo tường ngoài .
Áp dụng khi bề ngang nhà không lớn lắm và giữa nhà có khả năng tạo các gối tựa.
Có thể làm mái 1 dốc hoặc 2 dốc.
Tiết diện 80 x 100 – 80 x 150.
Một số hình thức vì kèo phổ thông
Theo yêu cầu cấu tạo mà vì kèo có thể làm bằng gỗ, thép, bê tông cốt thép. Có trường hợp vì kèo được làm bằng gỗ và thép, trong đó thép chịu kéo còn gỗ chịu nén và uốn. Vì kèo thép và bê tông cốt thép phù hợp với nhịp nhà lớn, có yêu cầu chịu lửa và độ bền vững cao.
Theo hình thức có dàn vì kèo tam giác, hình thang, hình đa giác. Khẩu độ của vì kèo có thể chọn từ 6-9m đối với vì kèo gỗ, thép; 9-18m đối với vì kèo bê tông cốt thép, thép và >18m đối với vì kèo thép. Khi chọn vì kèo phải căn cứ vào chiều dài nhịp, yêu cầu sử dụng của phòng ốc, tải trọng tác dụng lên dầm, các yêu cầu về thẩm mỹ cũng như yêu cầu về thẩm mỹ cũng như yêu cầu về phòng cháy.
Trong xây dựng dân dụng vì kèo tam giác được dùng phổ biến hơn cả. Vì kèo tam giác bao gồm các thanh kèo (cánh thượng) nằm ở phía trên, quá giang ( cánh hạ) nằm ở phía dưới, thanh chống đứng, thanh chống xiên. được làm gỗ hoặc hổn hợp thép, gỗ.
- Bố trí kết cấu vì kèo:
Trên mái dốc có 3 phần chính là: bộ phận đầu nhà, bộ phận giữa nhà và bộ phận nối tiếp.
Bộ phận đầu nhà và giữa nhà có cấu tạo đơn giản và hình thức ít biến hóa.
Bộ phận nối tiếp có cấu tạo phức tạp với các hình thức nối tiếp: nối tiếp song song, nối tiếp chữ T, nối tiếp chữ L.
- Hệ thống giằng vì kèo:
Hệ thống kết cấu vì kèo cũng theo đó gồm 3 bộ phận: bộ phận đầu hồi, bộ phận giữa nhà và bộ phận nối tiếp.
- Kết cấu đoạn giữa nhà: Dàn vì kèo
Khoảng cách giữa các vì kèo từ 3 – 6m tùy thuộc vật liệu làm vì kèo và xà gồ là gỗ hay thép.
Tiết diện các thanh của dàn tùy thuộc khẩu độ của vì kèo. Để tiết kiệm vật liệu thì giảm khẩu độ vì kèo. Cho nên khi bố trí vì kèo cần chọn khẩu độ ngắn nhất, cần tận dụng cột hoặc tường làm gối tựa trung gian.
Đối với nhà hành lang giữa có thể lợi dụng tường hoặc cột hai bên hành lang làm điểm tựa , như vậy vì kèo có thể nhỏ lại hoặc sử dụng bán vì kèo, 2 nửa vì kèo cần được liên kết với nhau bằng hệ giằng.
Các vì kèo cần phải liên kết ổn định từng cặp một bằng các thanh, hệ giằng chéo. Đồng thời phải cấu tạo liên kết giữa các vì kèo với tường chịu lực hoặc cột chịu lực để tạo thành hệ kết cấu vững chắc.
Cấu tạo liên kết giữa các vì kèo với gối đỡ cần phân bố lực đều, tránh lực tác dụng cục bộ, có thể dùng gỗ đệm đầu kèo. Gối đỡ là liên kết di dộng ở dầu vì kèo tránh nội lực sinh ra do dãn nở của vì kèo.
- Kết cấu đoạn đầu hồi:
Nhà 2 mái dốc :
Trường hợp mái không đua ra khỏi tường: tường đầu hồi được nâng cao để che mái, phải chú ý cấu tạo mũ bảo vệ (đường bờ nóc) đồng thời chống thấm và chống dột dọc theo đường tiếp giáp giữa mái và tường.
Trường hợp mái đua ra khỏi tường: sử dụng phổ biến nhằm bảo vệ tốt tường đầu hồi, chỉ cần đặt xà gồ nhô ra khỏi tường, còn các bộ phận khác được cấu tạo giống như đoạn giữa nhà .
Nhà 4 mái dốc :
Kết cấu đoạn đầu hồi bao gồm kết cấu chịu lực ở vị trí giao tuyến của 3 mặt dốc che đoạn đầu hồi nhà .
Kết cấu chịu lực là các bán vì kèo và dầm nghiêng ..
Nói chung kết cấu kiểu này có cấu tạo phức tạp .
Tùy theo khẩu độ L của vì kèo mà có thể bố trí theo 3 phương án :
- Khi L < 6m: chỉ làm vì kèo góc.
- Khi 6m < L <= 9m: vì kèo góc kết hợp với bán vì kèo trung gian.
- Khi 9m < L < 12m: vì kèo góc kết hợp với bán vì kèo hay dầm nghiêng.
Các vì kèo góc có cấu tạo như vì kèo thường. Cần chú ý cấu tạo liên kết giữa các bán vì kèo, vì kèo và các thanh quá giang. Chú ý bố trí phân tán các điểm gối tựa của các vì kèo không để tập trung nhiều tại một nút.
- Kết cấu đoạn nối tiếp:
Có nhiều giải pháp bố trí kết cấu đoạn nối tiếp . Một ví dụ về kết cấu đoạn nối tiếp hình chữ T theo 2 phương pháp bố trí tùy thuộc khẩu độ vì kèo:
– Khi khẩu độ lớn nối tiếp với khẩu độ nhỏ : áp dụng phương cách xà gồ gác lên xà gồ với xà gồ khẩu độ nhỏ đặt trên xà gồ có khẩu độ lớn .
– Khi 2 khẩu độ bằng nhau : áp dụng phương cách vì kèo gác lên vì kèo, vì kèo a có một đầu gác lên tường , đầu còn lại gác lên vì kèo b , ở vị trí giao tuyến giữa các mặt dốc đặt dầm nghiêng c, nếu khẩu độ lớn thì có thể thay dầm nghiêng bằng bán vì kèo .
- Liên kết các cấu kiện:
Các mối liên kết giữa các cấu kiện của vì kèo được gọi là mắt kèo, tùy theo vị trí mà được gọi riêng là mắt gối, mắt trung gian, mắt đỉnh, mặt giữa dưới.
Đối với vì kèo gỗ, các cấu kiện chịu kéo được cấu tạo liên kết chốt bằng gỗ cứng, bằng kim loại như bulong, đinh hoặc mộng ghép, các cấu kiện chịu nén được cấu tạo liên kết mộng dẻo chính diện vuông góc hoặc phân giác có một răng, hai răng hoặc mộng dẻo chính diện loại tỳ
Đối với vì kèo thép, các cấu kiện được cấu tạo liên kết và nối bằng bulong, đinh tán hoặc hàn trực tiếp hay gián tiếp với tấm thép trung gian tùy theo vị trí và sự làm việc của các thanh tại nút liên kết
- Bộ phận đỡ tấm lợp:
Xà gồ: đặt trên thanh kèo và được giữ ổn định bơi con bọ. Tiết diện của xà gồ bằng gỗ có thể chọn 6 x 12cm , .. , 12 x 20cm .
Khi mái đua < 60cm , xà gồ mái đua có thể đặt trực tiếp lên đầu quá giang; khi mái đua > 60cm thì xà gồ đặt trên con son.
Khoảng cách giữa các xà gồ thường từ 1 – 2m.
Xà gồ nên gác lên mắt vì kèo để thanh kèo không bị uốn
Cầu phong: nếu dùng tấm lợp loại nhỏ thì trên xà gồ có đặt cầu phong để chịu litô đỡ tấm lợp .Tiết diện của cầu phong gỗ 5 x 5cm, 5 x 6cm đặt theo chiều dốc của mái và cách nhau 50 – 60cm.
- Hệ thống giằng vì kèo:
Tác dụng: các dàn vì kèo phẳng riêng lẽ ngoài việc được liên kết với nhau bằng các xà gồ gỗ mà còn phải cấu tạo liên kết bằng thanh giằng, thanh chống .v.v…. đựợc gọi chung là hệ giằng nhằm tạo thành một hệ kết cấu không gian ổn định, bảo đảm các tác dụng:
Liên kết không gian các mặt vì kèo, bảo đảm ổn định ngoài mặt phẳng cho các thanh cánh chịu nén
Chịu các lực không nằm trong mặt phẳng của dàn vì kèo, truyền đi các lực đi xuống cột, móng
Tiết diện thanh chống 50 x 100mm. Khi khẩu độ >15m thì làm 2 hệ giằng chống
- Hệ giằng trong mặt phẳng mái:
Đây là hệ giằng chủ yếu nhất bảo đảm tính chất biến hình của công trình, bảo đảm ổn định của toàn dàn vì kèo cũng như của thanh cánh nén. Tùytheo chiều dài nhà , độ lớn của dàn vì kèo và kết cấu tường đầu hồi mà có thể cấu tạo hệ giằng mái như sau:
Trường hợp chiều nhà dài: <20m và có tường đầu hồi cứng có thể chịu được lực ngang( tường gạch >22cm) thì có thể dùng ngay xà gồ để làm giằng, với điều kiện xà gồ phải được cấu tạo liên kết chặt vào thanh kèo( cánh trên của dàn vì kèo) cũng như tường đầu hồi.
Trường hợp tường hồi không đủ cứng để chịu được lực ngang cũng như khi nhà dài quá ( khoảng cách giữa các tường ngang cứng >20m ) thì phải tạo ra những khối cúng ở hai đầu nhà và dọc chiều dài nhà, cách nhau không quá 20m để làm tựa cho các xà gồ gỗ ổn định các dầm vì kèo khác ở khoảng giữa . Khối cúng gồm hai dàn vì kèo cạnh nhau, thanh kèo được nối nhau bằng các thanh giằng chéo chữ thập, tạo thành một dàn nằm nghiên. Thanh giằng chéo đóng đinh trực tiếp vào thanh kèo hoặc qua các dãi thép mỏng, chỗ giao nhau giữa giăng chéo và xà gồ cũng cần liên kết chặt
- Hệ giằng đứng
Hệ giằng đứng có tác dụng cố kết cho các mặt của cánh dưới ( quá giang) không vênh khỏi mặt phẳng của giàn vì kèo, bảo đảm cho dàn có vị trí thẳng đứng , đặc biệt khi có gió lớn, nên cũng được gọi là giằng gió. Giằng đặt trong mặt phẳng thẳng đứng ở giữa dàn vì kèo nối từng đôi vì kèo vào nhau và có thể cách vài ba gian thì bố trí một hệ giằng đứng. Không nên làm giằng đứng liên tục suốt chiều dài giằng vì khi đó nếu một dàn vì kèo chính bị phá hoại vì nguyên nhân nào đó thì sẽ chuyển lực sang các vì kèo lân cận và có thể gây phá hoại dây chuyền.
Khi nhịp của dàn vì kèo khá lớn(<15m) thì phải làm 2, 3 hệ giằng đứng trong các mặt phẳng thanh đứng khác của dàn vì kèo
Hệ giằng đứng bao gồm hai thanh thép chữ thập và một thanh ngang nối các cánh dưới (quá giang) thanh chéo bắt bulông vào thanh đứng của dàn vì kèo chính (nếu thanh này bằng gỗ) hoặc bắt bullông vào xà gồ vào cánh dưới của dàn vì kèo chính, thanh chéo còn được làm bằng thép tròn, bắt vít vào cánh dàn vì kèo.
Tiết diện của thanh giằng đứng được chọn theo cấu tạo, kiểm tra, thanh gỗ có độ mỏng <20cm, thanh thép tròn có đường kính 12-16cm.
Nói chung việc bố trí và cấu tạo đúng cách hệ giằng của mái nhà có ý nghĩa quyết định đến sự làm việc an toàn của hệ mái, khi thiết kế cần quan tâm đặt biệt.
CẤU TẠO MỘT SỐ LOẠI MÁI DỐC THÔNG THƯỜNG
Mái lợp ngói Quy cách tấm lợp:
Ngói được sản xuất với nhiều loại kiểu và kích cỡ và được làm bằng vật liệu: đất nung, vữa xi măng hoặc thủy tinh.
Theo hình thức có thể phân loại:
- Ngói máy : là loại ngói có rãnh. Có 2 kiểu : kiểu 13 viên cho 1m2 có kích cỡ 400 x 240 x 35mm và kiểu 22 viên cho 1m2 có kích cỡ 220 x 300 x 30mm.
- Ngói móc: là loại ngói phẳng thường dùng 70 viên / m2.
- Ngói âm dương hay ngói lòng máng.
- Ngói úp sóng nóc: ngói bò hình máng 1/2 tròn hay chữ V.
Phương cách lợp:
Cầu phong là các thanh gỗ có tiết diện hình vuông hoặc hình chữ nhật đặt vuông góc với xà gồ được liên kết với xà gồ bằng đinh. thông thường khoảng cách 2 xà gồ nhỏ hơn 2000 thì khỏng cách cầu phong là 500 và có tiết diên 50×50.
Trước tiên cố định bằng đinh các thanh litô 2 x 3cm hoặc 3 x 3cm khoảng cách 25 cm – 35cm vào cầu phong. Ngói lợp từ dưới lên và nóc nhà lợp ngói bò. Chiều rộng kê lên nhau của 2 viên ngói nóc không được < 5cm và có thể dùng thêm vữa xi măng gắn để phòng dột .
Khi lợp các viên ngói được bố trí so le nhau. Để giảm khả năng ngói bị trượt hàng litô cuối cùng được đóng litô kép và cách hàng litô trên là 180cm – 280cm, 2 hàng ngói cuối cùng phải được buộc vào litô bằng dây thép. Ở các hàng trên cứ cách một hàng buộc một hàng .
Để đề phòng hiện tượng nước mưa có thể hắt qua khe hở dột vào trong nhà khi có gió mạnh , dùng vữa trát các khe hở hoặc lót một lớp chống dột thứ 2 bằng vật liệu nhẹ như giấy dầu ở phía dưới lớp ngói, độ dốc của mái lợp ngói có thể chọn trong phạm vi từ 25o – 45o thường chọn là 30o hay 60%.
Ưu điểm và nhược điểm của mái lợp ngói:
Ưu điểm: có tính chống cháy cao, chống tác động hóa chất tốt, bền vững, sử dụng được vật liệu địa phương, giá thành hạ nên được áp dụng phổ biến.
Nhược điểm: trọng lượng nặng, kích thước nhỏ không phù hợp với công nghiệp hóa xây dựng, góc nghiêng của mái lớn nên làm cho kết cấu vì kèo thêm phức tạp
Cấu tạo mái fibrô xi măng :
Quy cách tấm lợp :
Được chế tạo bằng sợi khoáng amiăng và xi măng dưới dạng phẳng, lượn sóng nhỏ, lớn hoặc lượn sóng đặc biệt.
Kích thước thông dụng: loại nhỏ 800x1200mm, loại lớn 1200x1800mm, dày 3 – 5mm. Loại lượn sóng đặc biệt có chiều dài 4 – 6m, dày 6 – 10mm .
Độ dốc của mái lợp fibrô xi măng 18o – 23o, thông thường lấy 17% (15o )
Phương cách lợp
Có 3 phương cách sau :
- Trên xà gồ đặt ván và trải lớp giấy dầu. Cách lợp này đảm bảo cách nhiệt và chống nhiệt tốt.
- Tấm fibrô xi măng được lợp trực tiếp lên xà gồ không cần cầu phong. Khoảng cách giữa 2 xà gồ bằng chiều các tấm trừ đi đoạn phủ dọc giữa hai tấm lợp (10 – 16cm.), hoặc bằng 1/2 khoảng cách đó cho trường hợp tấm lợp gối lên 3 xà gỗ.
- Khi có yêu cầu cách nhiệt cao thì có thể đóng ván ở mặt dưới xà gồ theo chiều dốc của mái.
Để chống dột các tấm lợp kê lên nhau một đoạn theo bề ngang 1,5- 2 sóng , theo chiều dọc từ 150 – 200mm tùy theo độ dốc của mái là 35% hoặc 25%.
Có 2 giải pháp đặt tấm lợp: tấm lợp đặt so le và tấm lợp đặt thẳng hàng. Trường hợp đặt thẳng hàng, tại chỗ gặp nhau của 4 tấm để tránh hiện tượng chồng lên nhau gây ra khe hở, cần phải cắt góc 2 tấm đặt chéo nhau. Hướng lợp sẽ được chọn ngược chiều với hướng gió chủ đạo trong mùa mưa .
Liên kết tấm fibrô xi măng với xà gồ bằng cách khoan lỗ để đóng đinh hoặc bắt móc thép có bố trí tấm đệm cao su. Để đề phòng hiện tượng giãn nở vì nhiệt của tấm mái, lỗ khoan nên rộng hơn một ít và không đóng chặt cả 2 đầu tấm lợp .Đỉnh mái dùng một loại tấm lợp fibrô Xi măng có hình ngói bò để lợp úp nóc, liên kết bằng vữa xi măng.
Ưu điểm và nhược điểm của mái lợp fibrô xi măng:
- Ưu điểm : trọng lượng nhẹ, giá thành rẻ, có tính chống cháy, chống ăn mòn, thích hợp mái có khẩu độ và diện tích lớn.
- Nhược điểm: cách nhiệt kém, dễ bị nứt vỡ.
Cấu tạo mái tôn
Quy cách tấm lợp :
Tấm lợp được chế tạo bằng tôn mạ kẽm, hợp kim nhôm, chất dẻo cốt sợi thủy tinh…. theo 2 hình thức tôn phẳng và tôn lượn sóng.
Phương pháp lợp mái tôn: Tương tự như mái lợp fibrô xi măng.
Cần lưu ý vài điểm sau:
Vì tôn có độ giãn nở lớn hơn nên cần nhiều lỗ bầu dục dọc theo sóng và dùng móc thép để liên kết tấm lợp vào xà gồ.
Các tấm lợp phủ trùm lên nhau theo chiều dọc 16-30cm và theo chiều ngang 2-3 sóng.
Độ dốc của mái lợp tôn có thể 15o – 23o, thông thường lấy 17% (15o ) có thể lấy 10
% với nhà có mái ngắn.
Ưu điểm và nhược điểm của mái lợp tôn:
- Ưu điểm: bền, nhẹ, thích hợp với mái có khẩu độ lớn, thi công nhanh gọn, tháo lắp dễ dàng.
- Nhược điểm: cách nhiệt và cách âm kém .
Cấu tạo mái dốc bê tông cốt thép
Quy cách tấm lợp:
Có thể chia làm 2 loại cấu kiện :
Cấu kiện nhỏ: về hình thức tương tự ngói xi măng nhưng được đúc với cốt thép, kích thước 50 x 200cm.
Cấu kiện trung bình và lớn (panen) : về hình thức theo tiết diện ngang có tấm lợp hình chữ V, chữ T, cánh chim lượn sóng, gấp nếp, mặt cong. Chiều dài tấm lợp 3m – 6m hay 12m ; chiều ngang có thể là 40cm – 150cm hay 300cm ; bề dày 3cm – 6cm .
Phương pháp lợp mái dốc bê tông:
Tùy từng trường hợp mà áp dụng theo các cách sau:
- Tấm lợp bê tông cốt thép cấu kiện nhỏ gác trực tiếp lên xà gồ.
- Tấm lợp panen đặt kê lên tường ngang chịu lực hoặc vì kèo.
- Tấm lợp panen đặt theo phương ngang nhà, gối trên dầm hoặc tường chịu lực.
Ưu điểm của mái dốc bê tông cốt thép:
- Ưu điểm: Tăng tốc độ thi công, đáp ứng được yêu cầu công nghiệp hóa xây dựng, nâng cao trình độ lắp ghép, tiết kiệm gỗ, hạn chế việc dùng đất nông nghiệp để làm ngói đất nung. Thích hợp với công trình kiến trúc dân dụng và mái có nhịp lớn.
- Nhược điểm: Thi công tốn vật liệu, giá thành cao hơn lợp tôn.
