Một mái vòm thép thi công vượt nhịp tới 210 m, bên dưới đặc biệt gần như không xây cột chống: Kết cấu khổng lồ với gần 37.000 ống thép, được ghi nhận 2 kỷ lục thế giới

Nhìn những hình ảnh trong giai đoạn thi công Jeddah Superdome tại thành phố Jeddah, Saudi Arabia, chi tiết dễ gây chú ý nhất không chỉ nằm ở kích thước khổng lồ của bộ khung thép phía trên, mà còn ở khoảng không gần như trống trải bên dưới.

Thông thường, với những kết cấu mái có khẩu độ lớn, nhiều người sẽ hình dung ngay đến một hệ thống giàn giáo hoặc tháp chống dày đặc được dựng bên dưới để giữ các cấu kiện trong quá trình lắp ráp. Tuy nhiên, Jeddah Superdome được thi công theo một phương pháp khác.

Công trình sở hữu mái vòm geodesic có nhịp khoảng 210 m, cao khoảng 46 m và không có cột chống ở khu vực trung tâm. Đáng chú ý hơn, trong quá trình dựng bộ khung, nhà thầu cũng không cần xây dựng một hệ thống chống tạm quy mô lớn chiếm toàn bộ không gian phía dưới mái.

Gần 37.000 ống thép ghép thành mái vòm khổng lồ

Jeddah Superdome được xây dựng như một không gian đa chức năng, có thể tổ chức triển lãm, hội nghị, sự kiện thể thao và các chương trình giải trí quy mô lớn.

Theo thông tin kỹ thuật từ các đơn vị tham gia dự án, kết cấu mái gồm gần 37.000 ống thép, kết nối thông qua hơn 8.500 nút liên kết. Các cấu kiện tạo thành một mạng lưới tam giác liên tục bao phủ phía trên công trình.

Đường kính bên trong của mái vào khoảng 210 m, trong khi đường kính ngoài khoảng 220 m. Mái che phủ diện tích hơn 34.000 m2.

Điểm đặc biệt của dạng kết cấu geodesic nằm ở việc rất nhiều thanh thép tương đối nhỏ được tổ chức thành một mạng lưới hình học. Khi các bộ phận được kết nối đúng thiết kế, tải trọng không chỉ tập trung vào một vài cấu kiện riêng lẻ mà được phân phối qua hệ thống kết cấu rồi truyền về vành đỡ phía ngoài.

Nhờ đó, một không gian rộng hàng chục nghìn mét vuông có thể được tạo ra mà không cần loạt cột chống nằm giữa sàn.

Dựng từng vòng từ ngoài vào trong

Cách lắp dựng Jeddah Superdome cũng là một trong những điểm đáng chú ý nhất của dự án.

Thay vì dựng toàn bộ giàn giáo bên dưới rồi đặt từng thanh thép lên đó, đội thi công bắt đầu từ khu vực chu vi của mái. Các cấu kiện lần lượt được ghép thành từng vòng, sau đó quá trình lắp ráp tiếp tục tiến dần vào phía trung tâm và lên cao.

Phần kết cấu đã hoàn thành sẽ tham gia tự đỡ và tạo điều kiện để tiếp tục lắp các phần tiếp theo. Có thể hình dung quá trình này giống như việc dựng một chiếc vòm khổng lồ từ mép ngoài rồi từng bước “khép” dần khoảng trống ở giữa.

Chính vì vậy, trong những bức ảnh chụp khi công trình còn đang thi công, bên dưới mái vẫn có thể nhìn thấy một mặt bằng rộng, thay vì hệ thống tháp chống dày đặc kéo từ mặt đất lên tới độ cao hàng chục mét.

Nhiều cần cẩu và xe nâng người được triển khai quanh công trường để đưa cấu kiện và công nhân lên các vị trí cần lắp ráp. Khi tiến gần tới đỉnh, khoảng trống còn lại ngày càng nhỏ cho tới khi mạng lưới kết cấu được hoàn thiện.

Dĩ nhiên, việc “không cần chống tạm toàn bộ phía dưới” không có nghĩa quá trình thi công đơn giản. Sai số vị trí của các cấu kiện, hình dạng tổng thể của mái và độ chính xác tại hàng nghìn nút liên kết đều phải được kiểm soát chặt chẽ. Với kết cấu có kích thước lớn như vậy, những sai lệch nhỏ tích tụ qua hàng nghìn bộ phận có thể trở thành vấn đề lớn khi tiến tới khu vực khép mái.

Kết cấu nặng hơn 1.600 tấn

Không chỉ có kích thước đáng chú ý, khối lượng của toàn bộ hệ mái cũng rất lớn. Theo thông tin công bố về dự án, riêng hệ dầm vòng thép ở chu vi có khối lượng khoảng 326 tấn. Khi tính cả kết cấu thép của mái, xà gồ và lớp phủ, tổng khối lượng hoàn thiện vượt 1.600 tấn.

Dầm vòng đóng vai trò đặc biệt quan trọng bởi đây là khu vực tiếp nhận lực từ mái vòm rồi truyền xuống hệ kết cấu phía dưới.

Trong quá trình thi công, hơn 200 người đã tham gia dự án. Những cần cẩu có tầm với lớn cũng được sử dụng để phục vụ việc vận chuyển và lắp đặt các cấu kiện trên cao.

Một chi tiết thú vị khác là công trường còn phải giải quyết bài toán chiếu sáng vào ban đêm. Do mái quá rộng và vị trí thi công ngày càng cao, ánh sáng đặt dưới mặt đất không phải lúc nào cũng đủ. Vì vậy, hệ thống đèn công suất lớn từng được bố trí trên các cần cẩu để chiếu sáng khu vực công nhân đang làm việc.

Được Guinness ghi nhận 2 kỷ lục thế giới

Sau khi hoàn thành, Jeddah Superdome nhanh chóng gây chú ý bởi quy mô của mái. Năm 2021, Guinness World Records ghi nhận công trình với 2 kỷ lục, gồm mái vòm geodesic lớn nhất thế giới và mái vòm có mái liên tục lớn nhất thế giới tại thời điểm được xác lập. Đường kính được Guinness ghi nhận cho kết cấu mái vòm geodesic đạt hơn 210 m.

Không gian rộng và hoàn toàn không có cột giữa cũng giúp công trình có khả năng linh hoạt cao khi tổ chức sự kiện. Sàn bên dưới có thể được bố trí theo nhiều cấu hình khác nhau mà tầm nhìn của khán giả không bị che khuất bởi hàng loạt cột kết cấu.

Nhìn từ bên ngoài, Jeddah Superdome có hình dáng tương đối đơn giản của một mái vòm lớn. Nhưng phía sau lớp vỏ ấy là mạng lưới gần 37.000 ống thép và hàng nghìn nút liên kết được tính toán để cùng làm việc như một hệ thống thống nhất.

Và chính quá trình hàng chục nghìn cấu kiện lần lượt được lắp từ chu vi, tiến dần lên cao rồi khép kín mái trong khi khoảng không phía dưới vẫn gần như thông thoáng đã trở thành một trong những hình ảnh ấn tượng nhất của quá trình xây dựng công trình này.

Nguồn: Geometrica