TCTM – Những tòa nhà chọc trời sử dụng công nghệ cáp tải bằng thép sẽ có hành trình tối đa không quá 500m với nhiều giới hạn và thách thức của kĩ thuật như: áp lực tải trọng, giải pháp kết cấu, tuổi thọ vận hành,… Bằng việc thay thế vật liệu, sử dụng cáp tải sợi carbon, hành trình thang máy gia tăng gấp đôi.
Theo KONE, những tòa nhà chọc trời sử dụng công nghệ cáp tải bằng thép sẽ có hành trình tối đa không quá 500m với nhiều giới hạn và thách thức của kĩ thuật như: áp lực tải trọng, giải pháp kết cấu, tuổi thọ vận hành,…
Tính riêng phần trọng lượng cáp tải thép và phần trọng lượng động đã lên đến 40 tấn, vấn đề này tạo áp lực quá lớn cho kết cấu toà nhà, gây nhiều bất lợi cho thiết kế, kiến trúc và kết cấu cũng như tiêu tốn quá nhiều nguyên vật liệu trong quá trình thi công, gây tổn thất chi phí cả trong quá trình thi công cũng như vận hành, chi phí điện năng tiêu thụ quá lớn, khí phát thải lớn,… quá nhiều vấn đề phải được giải quyết.
Tuy nhiên, bằng việc thay cáp tải thép bằng cáp sợi carbon siêu nhẹ UltraRope, tải trọng cáp tải có thể giảm đến 90% tuỳ cao trình, đặc biệt hành trình di chuyển của thang máy lên đến 1000m hay hơn nữa.
Cáp tải thang máy là cáp sử dụng cho mục đích cố định và kéo cabin thang máy. Thông thường, mỗi một thang máy sẽ sử dụng từ 4 đến 8 sợi (độc lập) cáp tải thang máy, giúp liên kết giữa buồng thang máy (cabin) với đối trọng thang máy dựa theo tính toán và quy định của nhà sản xuất thang để phù hợp với tải trọng của thang. Các sợi cáp tải này sẽ truyền động tại tương ứng ở các rãnh puly của máy kéo và truyền động, chuyển hướng thông qua puly truyền động giúp nâng hạ cabin và đối trọng.
Trên thị trường hiện nay, cáp tải thang máy có hai loại chính (phân loại theo hình dạng) là cáp tròn và cáp dẹp:
Cáp tải sợi carbon siêu nhẹ UltraRope thuộc loại cáp dẹt, gồm bốn lõi được làm bằng sợi carbon, bên ngoài có một lớp phủ chống ma sát đặc biệt giúp giảm trọng lượng cũng như tăng độ dẻo dai. Cáp tải sợi carbon siêu nhẹ UltraRope có tính ứng dụng cao cho thang máy lắp đặt tại các tòa nhà siêu cao tầng, chiều cao lên đến 1000m.
Khoảng cách giữa khoa học vật liệu và xây dựng thực tế là rất xa và rất rộng, phải mất nhiều thập kỷ để chuyển một phát minh đột phá trong kỹ thuật từ phòng thí nghiệm sang ứng dụng tại công trường xây dựng.
Trong thời đại đột phá công nghệ như hiện nay, khi mà các kiến trúc sư và kỹ sư phải đối mặt với những thách thức lớn hơn như ảnh hưởng của động đất, cạn kiệt tài nguyên, tối ưu hoá chi phí, yêu cầu xây dựng nhà siêu cao tầng lên đến 1000m và hơn trong tầng đối lưu,… đòi hỏi một thế hệ vật liệu thông minh mới để đáp ứng. Và cáp tải sợi carbon siêu nhẹ UltraRope là một phát minh mới đặc biệt trong thế hệ vật liệu thông minh này.
Cáp sợi carbon siêu nhẹ UltraRope sử dụng trong ngành công nghiệp thang máy, sử dụng nguyên vật liệu là Carbon – là một trong bảy loại vật liệu mới làm thay đổi ngành công nghiệp xây dựng (*), hứa hẹn sẽ thay đổi đáng kể thiết kế và xây dựng nhà cao tầng, siêu cao tầng.
Sợi carbon là những sợi có đường kính khoảng 5-10 micrômet (µm) và thành phần có đến 90% là các nguyên tử carbon. Sợi carbon có tính chất vật lý đặc trưng: nhẹ, trọng lượng thấp (khối lượng nguyên tử là 12g/mol), chịu nhiệt tốt, độ cứng gấp 2 lần và độ bền kéo cao, chịu tải gấp 5 lần thép, kháng hóa chất cao và giãn nở nhiệt thấp.
Mô tả cáp tải sợi carbon UltraRopes:
Cáp UltraRopes có 4 lõi dệt từ sợi carbon, mỗi lõi này có kích thước 5x3mm, bên ngoài được bọc trong một lớp phủ polymer trong suốt trong dải hình chữ nhật. Cáp UltraRopes có chiều rộng 2.5cm và chiều sâu (0,4cm). Và có trọng lượng siêu nhẹ 155g/m.
Ưu điểm của cáp UltraRopes:
Nhỏ và nhẹ; không bị rỉ sét và chống mài mòn; thân thiện với môi trường và hạn chế ảnh hưởng bởi nhiệt độ, áp suất, điều kiện không khí trong tầng đối lưu; độ bền cao và hiệu quả kinh tế; không cần bôi trơn khi bảo trì, giúp giảm tác động đến môi trường.
Năm 1960, sợi carbon lần đầu tiên được sử dụng trong tên lửa xe tăng. Nhờ nhiều đặc tính vượt trội, sợi carbon đã rất phổ biến trong ngành hàng không vũ trụ, kỹ thuật dân dụng, quân sự và thể thao cạnh tranh hiện nay.
Năm 2010, cáp sợi carbon siêu nhẹ UltraRope được phát triển và được thử nghiệm tại trung tâm Tytyri của KONE. Năm 2013, phát minh này đã được vinh danh trong hạng mục Giải thưởng Sáng tạo của Hội đồng Nhà cao tầng và Môi trường sống đô thị (Council on Tall Buildings and Urban Habitat – CTBUH).
Cáp sợi carbon siêu nhẹ UltraRope ứng dụng làm cáp tải thang máy
Công nghệ cáp sợi carbon siêu nhẹ UltraRope sử dụng sợi carbon siêu nhẹ để làm cáp tải cho thang máy, từ đó giúp cáp tải đạt được nhiều ưu điểm vượt trội so với thang máy sử dụng dây cáp thép hiện nay, như:
Nhờ giảm kích thước và công suất máy kéo, lượng điện năng tiêu thụ được tiết kiệm đáng kể, lượng khí phát thải giảm nhiều, và đáp ứng các yêu cầu phát triển bền vững. Giả lập thang máy sử dụng cáp carbon với hành trình 500m chuyên chở 24 người, trung bình 6 lần/người/ngày, số lượt sử dụng thang máy lên đến khoảng 50.000 lần/ngày, điện năng tiêu thụ tiết kiệm có thể lên đến hơn 30.000 kWh/năm so với cáp thép.
Ngoài ra, được cấu tạo từ lõi carbon cùng lớp phủ chống ma sát, cáp tải sợi carbon siêu nhẹ UltraRope có tuổi thọ gấp nhiều lần cáp thép góp phần nâng cao chất lượng và cho phép thang máy hoạt động với hiệu suất cao hơn, không cần bôi trơn khi bảo trì, giúp giảm tác động đến môi trường.
Nhờ vậy, cáp thang máy ứng dụng sợi carbon siêu nhẹ mang lại hiệu quả sinh thái, độ tin cậy và độ bền cho thang máy, đồng thời cải thiện hiệu suất thang máy.
Hàng chục toà nhà có chiều cao từ 600m đến hơn 1700m và gần 600 tòa nhà có chiều cao từ 200m trở lên đang và sẽ được xây dựng trong vài năm tới trên thế giới hiện là lựa chọn tối ưu khi sử dụng cáp tải sợi carbon siêu nhẹ UltraRope.
Jeddah Tower cao 1008m ứng dụng thang máy dùng cáp tải sợi carbon siêu nhẹ của KONE
Tại Việt Nam, các dự án thiết kế toà nhà cao trên 100 tầng cũng đã được công bố, nên việc ứng dụng công nghệ mới cáp tải sợi carbon siêu nhẹ UltraRope sẽ tạo thêm nhiều lựa chọn cho các kiến trúc sư và kỹ sư.
Ngay từ giai đoạn lên ý tưởng và thiết kế, việc ứng dụng các công nghệ mới ngoài tạo sự khác biệt vượt trội còn giúp gia tăng hiệu quả và lợi nhuận cho các nhà đầu tư, giúp các nhà đầu tư cùng các kiến trúc sư chuyên nghiệp cùng góp phần kiến tạo nhiều biểu tượng mang tính thời đại và là cơ sở gia tăng hiệu suất đầu tư và khai thác đầu tư… UltraRope là một trong số các lựa chọn đáp ứng yêu cầu cao cấp này.
Tác giả: Trương Đăng Nghĩa
Giám đốc Khách hàng trọng điểm Công ty TNHH KONE Việt Nam
Chú thích:
Phân loại chiều cao công trình:
– Toà nhà chọc trời siêu cao tầng (Supertall): ≥ 300m
– Toà nhà siêu cao tầng vượt không gian (Megatall): ≥600m
(*): Bảy loại vật liệu mới hứa hẹn làm thay đổi ngành công nghiệp xây dựng và cách vận hành của tòa nhà: Dòng sơn có thể cảm biến được các vết nứt; Cáp tải sợi carbon siêu nhẹ cho các tòa nhà chọc trời; Vật liệu nhựa tự phát sáng khi có gió; Pin mặt trời trong suốt; Vật liệu tre có thể chịu lực như thép và bê tông; Những viên gạch thông minh thi công như ráp Lego; Giấy dán tường sạc pin điện thoại.
Thông tin tham khảo:
Đối với tòa nhà siêu cao tầng, việc sử dụng thang máy có công nghệ cáp thép truyền thống với hành trình trên 800m là bất khả thi vì trọng lượng của các sợi cáp kéo quá nặng.
TCTM – Thang máy “nhảy cóc” vượt tầng chuyên dụng trong thi công xây dựng nhà cao tầng & siêu cao tầng đã được các hãng thang máy hàng đầu thế giới như KONE, Otis, Schindler nghiên cứu và phát triển. Hãy cùng tìm hiểu về JumpLift – một giải pháp được ứng dụng tại nhiều nước trên thế giới.
