Hệ khung mái ngói 3 lớp là gì? Cấu tạo xà gồ – cầu phong – li tô

Trong thi công mái ngói, hệ khung hai lớp và ba lớp là những phương án kết cấu thường được sử dụng. Tuy nhiên, không phải cứ tăng thêm một lớp thép thì mái sẽ chắc chắn hơn. Điểm khác biệt nằm ở cách bố trí các cấu kiện, vị trí chịu lực và phương án truyền tải trọng xuống kết cấu công trình. Hệ khung mái ngói 3 lớp gồm xà gồ, cầu phong và li tô, được liên kết với nhau để tạo thành hệ đỡ cho phần ngói lợp phía trên. Mỗi lớp đảm nhận một nhiệm vụ riêng, từ tiếp nhận tải trọng đến định hình mặt mái và tạo vị trí lắp đặt ngói. Hiểu đúng cấu tạo này sẽ giúp gia chủ phân biệt các phương án khung mái và biết khi nào nên lựa chọn hệ ba lớp cho công trình của mình.

Thi công mái ngói

Hệ khung mái ngói 3 lớp có cấu tạo như thế nào?

Hệ khung ba lớp được tổ chức thành ba hệ cấu kiện gồm xà gồ, cầu phong và li tô. Trong cấu tạo thường gặp, xà gồ và li tô bố trí theo phương ngang mái, còn cầu phong chạy theo chiều dốc, liên kết các lớp thành một hệ đỡ ngói hoàn chỉnh.

Xà gồ – Hệ đỡ chính của các lớp phía trên

Xà gồ nằm ở lớp dưới cùng trong hệ ba lớp, có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng từ cầu phong, li tô, ngói lợp và các vật liệu đi kèm, sau đó truyền xuống kết cấu chịu lực của công trình. Tùy phương án thiết kế, xà gồ được bố trí trên các vị trí đỡ như dầm, tường chịu lực hoặc hệ kết cấu đã được xác định từ trước. Đây là bộ phận cần được tính toán về tiết diện, chiều dày thép, khoảng vượt nhịp và phương án liên kết. Không thể chỉ dựa vào kích thước thanh xà gồ để đánh giá khả năng chịu lực, bởi cùng một loại thép nhưng khoảng cách giữa các điểm đỡ khác nhau sẽ tạo ra điều kiện làm việc khác nhau.

Cầu phong – Liên kết giữa xà gồ và li tô

Cầu phong thường chạy theo chiều dốc của mái, được liên kết với các thanh xà gồ phía dưới. Lớp này có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng từ li tô, truyền xuống xà gồ và tạo hệ đỡ để bố trí các hàng li tô phía trên. Trong quá trình lắp dựng, độ thẳng và cao độ của cầu phong ảnh hưởng trực tiếp đến mặt phẳng mái. Nếu phần cầu phong không đồng đều, việc căn chỉnh li tô và các hàng ngói sau đó sẽ khó khăn hơn, đặc biệt với những mái có nhiều vị trí giao nhau. Khoảng cách giữa các thanh cầu phong cũng không được xác định tùy ý. Thông số này phụ thuộc vào loại thép, chiều dày, khoảng cách xà gồ, tải trọng mái và phương án kết cấu của từng công trình.

Li tô – Hệ đỡ và cố định ngói lợp

Li tô, còn gọi là mè, nằm ở lớp trên cùng, thường chạy ngang mặt mái và vuông góc với cầu phong. Đây là vị trí các viên ngói được đặt và cố định theo phương pháp lợp của từng loại sản phẩm. Khác với xà gồ và cầu phong, khoảng cách li tô chịu ảnh hưởng trực tiếp từ quy cách của viên ngói. Ngói sóng, ngói phẳng hay các hệ ngói có cấu tạo khác nhau có thể yêu cầu bước li tô khác nhau. Vì vậy, việc chia li tô phải căn cứ vào thông số kỹ thuật và hướng dẫn lợp của dòng ngói sử dụng, thay vì áp dụng một khoảng cách cố định cho mọi loại ngói. Ba lớp cấu kiện này không hoạt động riêng lẻ. Khi chịu tải trọng đứng, lực từ ngói được truyền qua li tô, cầu phong, xà gồ rồi xuống kết cấu đỡ. Khi xét đến tác động của gió, các vị trí liên kết còn phải đáp ứng yêu cầu chống nhổ và ổn định của toàn bộ hệ mái.

Ví dụ Thực tế, Thế Giới Ngói đã triển khai hệ khung ba lớp tại công trình nhà anh Mạnh Móng Cái, sử dụng cấu tạo xà gồ C200 – cầu phong C75 – li tô TS40. Đây là một ví dụ thực tế để tham khảo, không phải quy cách cố định cho mọi công trình.

Hệ khung mái ngói 3 lớp khác hệ 2 lớp như thế nào?

Sự khác biệt giữa hai hệ không chỉ nằm ở số lượng lớp thép mà còn ở cách bố trí kết cấu và khả năng tận dụng không gian phía dưới mái.

Đối với hệ khung 2 lớp, cấu tạo gồm cầu phong và li tô. Khi thi công trên nền mái bê tông bằng, hệ cầu phong có thể được gia công thành các bộ vỉ kèo để tạo độ dốc và hình dáng mái. Phía trên các bộ vỉ kèo là hệ li tô phục vụ việc lợp ngói. Trong phương án này, các bộ vỉ kèo đảm nhận vai trò chịu lực chính. Do bên trong mỗi bộ vỉ kèo có nhiều thanh thép liên kết tạo thành hệ giàn, khoảng không gian phía dưới mái thường bị chia nhỏ, khó tận dụng làm nơi sinh hoạt hoặc chứa đồ.

Đối với hệ khung 3 lớp, cấu tạo gồm xà gồ, cầu phong và li tô. Xà gồ đảm nhận vai trò chịu lực chính, cầu phong được bố trí phía trên xà gồ để tạo độ dốc mái, còn li tô là lớp trên cùng để đỡ và cố định ngói.

Điểm đáng chú ý là với phương án bố trí xà gồ và các điểm đỡ phù hợp, hệ ba lớp có thể hạn chế những bộ vỉ kèo dạng giàn chiếm không gian bên dưới. Nhờ vậy, phần không gian dưới mái có thể được tận dụng tốt hơn, chẳng hạn làm nơi chứa đồ hoặc bố trí phòng gác mái.Tuy nhiên, muốn sử dụng không gian này cần tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế, bao gồm chiều cao mái, vị trí cột và dầm đỡ, hệ giằng, tải trọng sử dụng và khả năng chịu lực của kết cấu công trình. Như vậy, ưu điểm đáng chú ý của hệ ba lớp là khả năng tổ chức không gian dưới mái linh hoạt hơn trong những phương án thiết kế phù hợp, chứ không đơn thuần là có thêm một lớp thép.

Khi nào nên sử dụng hệ khung mái ngói 3 lớp?

Một trong những trường hợp có thể xem xét hệ ba lớp là công trình có nhu cầu sử dụng không gian bên dưới mái. Với phương án kết cấu phù hợp, hệ xà gồ – cầu phong – li tô có thể được bố trí theo cách hạn chế sự xuất hiện của những bộ vì kèo có nhiều thanh bụng chiếm không gian.

Tuy nhiên, khả năng tận dụng không gian còn phụ thuộc vào khẩu độ, chiều cao mái, vị trí xà gồ, cột chống, hệ giằng và kết cấu chịu lực của ngôi nhà. Không phải mái sử dụng hệ ba lớp nào cũng tạo được khoảng không gian rộng rãi bên dưới. Ngoài nhu cầu sử dụng không gian, hệ ba lớp cũng có thể được xem xét khi hình dạng mái và vị trí các điểm đỡ phù hợp với cách tổ chức xà gồ, cầu phong và li tô.

Những điểm cần kiểm soát khi thi công hệ khung 3 lớp

Đối với hệ khung ba lớp, chất lượng thi công không chỉ thể hiện ở việc các thanh thép được lắp đặt thẳng và đều. Quan trọng hơn là sự phù hợp giữa các cấu kiện và cách chúng liên kết với kết cấu chịu lực của công trình.

Trước hết là vị trí đỡ và liên kết xà gồ, cầu phong và li tô. Đây là lớp tiếp nhận tải trọng của các cấu kiện phía trên nên cần kiểm soát tiết diện thép, chiều dày, khoảng vượt nhịp và cách neo giữ theo thiết kế. Đảm bảo chất lượng và số lượng vít ở các vị trí liên kết 

Với những mái Nhật có nhiều khối, cao độ và mặt phẳng hệ khung cũng cần được kiểm tra xuyên suốt quá trình lắp dựng. Sai lệch ở xà gồ hoặc cầu phong có thể ảnh hưởng đến đường nóc, đường giao mái và sự đồng đều của các hàng ngói khi hoàn thiện.

Cuối cùng là việc chia li tô. Khoảng cách phải phù hợp với quy cách ngói, đồng thời cần xử lý đúng ở hàng ngói đầu tiên, hàng cuối cùng và những vị trí giao mái. Không có một bộ khoảng cách xà gồ, cầu phong và li tô dùng chung cho tất cả công trình. Các thông số phải được xác định theo phương án thiết kế, hệ vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của dòng ngói sử dụng.

Có nhất thiết phải sử dụng hệ khung 3 lớp?

Không phải công trình nào cũng cần sử dụng hệ khung ba lớp. Đây là một phương án kết cấu có những điều kiện ứng dụng riêng, không phải giải pháp thay thế cho tất cả các hệ vì kèo hai lớp. Khi lựa chọn hệ khung, điều quan trọng là xác định đúng vị trí đỡ, khẩu độ, tải trọng mái và nhu cầu sử dụng không gian phía dưới. Từ đó mới lựa chọn cách bố trí kết cấu, quy cách thép và phương án liên kết phù hợp. Dù sử dụng hệ hai lớp hay ba lớp, chất lượng mái vẫn phụ thuộc vào thiết kế và quá trình lắp dựng thực tế, chứ không đơn thuần nằm ở số lượng lớp thép.