Vòm không khí , còn được gọi là vòm bơm hơi hoặc cấu trúc màng căng, ngày càng trở nên phổ biến trong những năm gần đây như là giải pháp thay thế linh hoạt, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường cho công trình xây dựng truyền thống. Những cấu trúc sáng tạo này được sử dụng rộng rãi cho các cơ sở thể thao, nhà kho, địa điểm tổ chức sự kiện tạm thời, kho chứa nông sản và thậm chí cả nơi trú ẩn khẩn cấp. Mặc dù kích thước và chức năng ấn tượng của chúng thường thu hút sự chú ý, nhưng một câu hỏi quan trọng được đặt ra: vòm khí được làm bằng gì?
Việc hiểu rõ các vật liệu và thành phần đằng sau vòm khí giúp giải thích lý do tại sao chúng rất bền, dễ thích ứng và hiệu quả.
1. Ý tưởng cấu trúc của Air Dome
Trước khi đi sâu vào các vật liệu cụ thể, điều quan trọng là phải hiểu nguyên tắc tạo nên các vòm khí. Không giống như các tòa nhà thông thường dựa vào các khung cứng như dầm thép hoặc tường bê tông, mái vòm không khí được hỗ trợ bởi áp suất không khí.
Một hệ thống cơ học liên tục bơm không khí vào mái vòm, tạo ra áp suất hơi quá cao bên trong so với không khí bên ngoài. Sự chênh lệch áp suất này giữ cho lớp vải của mái vòm thẳng đứng và ổn định, ngay cả trong điều kiện thời tiết khó khăn. Để duy trì sự ổn định này, mái vòm yêu cầu:
Một lớp màng bên ngoài dẻo và bền để chứa không khí.
Hệ thống neo để cố định kết cấu vào mặt đất.
Hệ thống xử lý không khí để điều chỉnh áp suất, luồng không khí và thông gió.
Vật liệu được chọn cho các bộ phận này rất quan trọng để đảm bảo chức năng, an toàn và hiệu quả lâu dài của mái vòm.
2. Vật liệu chính được sử dụng trong Air Dome
Khi thảo luận về cấu tạo của vòm khí, điều quan trọng là phải nhận ra rằng sức mạnh và tính linh hoạt của chúng đến từ sự kết hợp của các thành phần được thiết kế cẩn thận. Chúng bao gồm các màng vải, đóng vai trò như lớp vỏ bên ngoài, hệ thống neo giữ chặt mái vòm với mặt đất và hệ thống hỗ trợ không khí giúp cấu trúc luôn căng phồng và hoạt động bình thường. Mỗi bộ phận đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định, độ bền và hiệu suất lâu dài.
Màng vải
Phần thiết yếu nhất của vòm không khí là màng của nó, đóng vai trò là 'lớp da' của cấu trúc. Không giống như tường hoặc mái nhà truyền thống, màng này phải nhẹ, linh hoạt và đủ chắc chắn để chịu được cả áp suất không khí bên trong và các tác động môi trường bên ngoài như gió, tuyết và tia cực tím. Để đạt được những đặc tính này, các nhà sản xuất sử dụng loại vải dệt tiên tiến được phủ polyme để tăng cường độ bền, tính linh hoạt và khả năng chống chịu.
Các lựa chọn vải phổ biến bao gồm:
Polyester phủ PVC
Trong số các vật liệu phổ biến nhất, polyester phủ PVC (Polyvinyl Clorua) mang lại sự cân bằng tuyệt vời về hiệu quả chi phí, độ bền và hiệu suất. Vải nền polyester mang lại độ bền kéo, trong khi lớp phủ PVC đảm bảo chống thấm và chống tia cực tím. Sự kết hợp này cho phép mái vòm chống rách, giãn và phai màu, khiến nó trở nên lý tưởng cho các khu liên hợp thể thao và không gian tổ chức sự kiện tạm thời.
Sợi thủy tinh phủ PTFE
Để lắp đặt cao cấp hoặc dài hạn, sợi thủy tinh phủ PTFE (Polytetrafluoroethylene) được sử dụng rộng rãi. Vật liệu này có độ bền đặc biệt, chịu được thời tiết khắc nghiệt và có khả năng chống cháy. Đặc tính tự làm sạch của nó có nghĩa là bụi bẩn và các chất gây ô nhiễm sẽ bị mưa cuốn trôi một cách tự nhiên, giúp giảm yêu cầu bảo trì. Màng phủ PTFE thường được lựa chọn cho các sân vận động thể thao quy mô lớn và mái vòm thương mại cố định.
Phim ETFE
ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) là một loại phim polymer hiện đại, có độ trong suốt cao. Không giống như vải, ETFE có thể được ứng dụng trong hệ thống đệm nhiều lớp, mang lại khả năng cách nhiệt cũng như truyền ánh sáng tuyệt vời. Mái vòm ETFE đặc biệt có giá trị trong nhà kính và các công trình thân thiện với môi trường, nơi ưu tiên tối đa hóa ánh sáng ban ngày tự nhiên. Bản chất nhẹ của nó cũng giúp dễ dàng cài đặt và bảo trì trong nhiều thập kỷ.
Hệ thống neo
Trong khi màng cung cấp bề mặt có thể nhìn thấy được thì mái vòm phải được neo chắc chắn để đảm bảo sự ổn định và an toàn. Hệ thống neo ngăn không cho kết cấu bị nâng hoặc dịch chuyển dưới tác động của gió, tải trọng tuyết hoặc điều kiện mặt đất không bằng phẳng.
Các phương pháp neo điển hình bao gồm:
Nền bê tông – Đổ xung quanh chu vi của mái vòm để tạo nền móng vững chắc.
Cáp neo thép – Được nhúng vào móng và gắn vào các cạnh màng để chống lại lực kéo.
Dầm cơ sở tích hợp – Thường được làm bằng thép gia cố hoặc nhôm, những dầm này cung cấp điểm kết nối cho màng vòm và hệ thống cơ khí của nó.
Các giải pháp neo này được thiết kế để phân bổ lực căng đồng đều, đảm bảo mái vòm vẫn ổn định trong nhiều môi trường khác nhau, từ sân vận động đô thị đến các khu công nghiệp ở xa.
Hệ thống hỗ trợ trên không
Thành phần quan trọng thứ ba của mái vòm không khí là hệ thống hỗ trợ không khí, hệ thống này duy trì áp suất dương bên trong cần thiết để cấu trúc luôn căng phồng. Nếu không có hệ thống này, mái vòm sẽ sụp đổ.
Các yếu tố chính bao gồm:
Máy thổi và quạt – Liên tục bơm không khí vào bên trong để cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài.
Hệ thống điện dự phòng – Máy phát điện diesel hoặc bộ pin đảm bảo luồng không khí không bị gián đoạn khi mất điện, một tính năng an toàn quan trọng.
Thông gió và kiểm soát khí hậu – Hệ thống điều chỉnh chất lượng không khí, độ ẩm và nhiệt độ để tạo ra một môi trường thoải mái cho người cư ngụ, cho dù ở sân thể thao hay kho chứa.
3. Tại sao những tài liệu này được sử dụng
Các vật liệu được lựa chọn không phải là ngẫu nhiên. Mỗi loại vải hoặc thành phần đều mang lại những lợi ích cụ thể:
Độ bền và tính linh hoạt : Các loại vải như polyester và sợi thủy tinh chịu được lực căng trong khi vẫn linh hoạt.
Độ bền : PVC, PTFE và ETFE chống lại tia UV, độ ẩm, nấm mốc và nhiệt độ khắc nghiệt.
Kết cấu nhẹ : Vòm khí tránh khối lượng bê tông và thép nặng, giảm chi phí và thời gian lắp đặt.
Độ trong suốt và truyền ánh sáng : ETFE và một số loại vải phủ PVC cho phép ánh sáng tự nhiên chiếu vào, giảm chi phí chiếu sáng.
Thân thiện với môi trường : Nhiều vật liệu có thể tái chế và hỗ trợ kiểm soát khí hậu tiết kiệm năng lượng bên trong mái vòm.
Những lợi thế kết hợp này làm cho vòm không khí bền vững hơn và dễ thích ứng hơn so với các cấu trúc thông thường.
4. Ứng dụng của vật liệu Air Dome trong đời sống thực
Nhờ những vật liệu được lựa chọn cẩn thận này, air dome phục vụ nhiều ngành công nghiệp:
Thể thao : Sân tennis trong nhà, sân bóng đá, bể bơi và sân bóng rổ được hưởng lợi từ các loại vải chống chịu thời tiết và chống tia cực tím.
Nông nghiệp : Mái vòm ETFE cho phép ánh sáng mặt trời tự nhiên xuyên qua, lý tưởng cho nhà kính.
Hậu cần và kho bãi : Màng PVC chắc chắn tạo ra giải pháp lưu trữ tạm thời cho hàng hóa.
Sự kiện và Triển lãm : Những mái vòm nhẹ, có thể vận chuyển có thể được lắp đặt nhanh chóng cho các lễ hội hoặc triển lãm.
Sử dụng trong trường hợp khẩn cấp và quân sự : Mái vòm bền bỉ, có thể triển khai nhanh chóng cung cấp nơi trú ẩn trong các thảm họa thiên nhiên hoặc hoạt động thực địa.
5. Bảo trì và tuổi thọ của vật liệu mái vòm
Tuổi thọ của air dome phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng vật liệu của nó. Trung bình:
Vải phủ PVC có tuổi thọ khoảng 10–15 năm nếu được chăm sóc thích hợp.
Sợi thủy tinh phủ PTFE có thể kéo dài hơn 25 năm nhờ khả năng chống chịu thời tiết vượt trội.
Phim ETFE có thể tồn tại từ 30 năm trở lên vì chúng không bị phân hủy khi tiếp xúc với tia cực tím.
Việc vệ sinh, kiểm tra định kỳ và thay thế kịp thời các bộ phận bị mòn có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của vòm khí. Những tiến bộ trong công nghệ phủ cũng tiếp tục cải thiện tuổi thọ và tính bền vững.
Phần kết luận
Vòm khí không chỉ là những tòa nhà được bơm phồng—chúng là những hệ thống được thiết kế cẩn thận làm từ vải hiệu suất cao, các neo chắc chắn và hệ thống hỗ trợ không khí đáng tin cậy. Việc lựa chọn vật liệu, chẳng hạn như polyester phủ PVC, sợi thủy tinh phủ PTFE hoặc màng ETFE, đảm bảo rằng các cấu trúc này bền, linh hoạt và tiết kiệm năng lượng.
Từ các cơ sở thể thao và nhà kho đến nhà kính và nơi trú ẩn khẩn cấp, khả năng thích ứng của mái vòm không khí gắn liền với độ bền và sự đổi mới của vật liệu. Khi công nghệ tiến bộ, chúng ta có thể mong đợi những mái vòm bền vững hơn và lâu dài hơn trong tương lai.
Nếu bạn đang xem xét các giải pháp air dome cho doanh nghiệp, khu liên hợp thể thao hoặc ứng dụng công nghiệp của mình, bạn nên tham khảo ý kiến của các chuyên gia có kiến thức chuyên môn sâu rộng trong lĩnh vực này. Để biết thêm chi tiết và lời khuyên phù hợp, bạn có thể khám phá các dịch vụ của Sky dome Co., Ltd., một công ty có kinh nghiệm trong việc thiết kế và cung cấp các cấu trúc vòm không khí chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu đa dạng.
