Trong xây dựng module truyền thống, nhà được vận chuyển dưới dạng các khối tương đối hoàn chỉnh. Phương pháp này giúp đưa phần lớn công đoạn vào nhà máy, nhưng kích thước lại bị giới hạn bởi phương tiện, tuyến đường, thiết bị nâng… Nhà module gấp gọn được phát triển để giải quyết bài toán này. Thay vì vận chuyển toàn bộ không gian ở trạng thái sử dụng, nhà được đưa về hình dạng nhỏ gọn hơn, sau đó mở rộng tại địa điểm triển khai.
NHÀ MODULE GẤP GỌN LÀ GÌ?
Nhà module gấp gọn là một dạng công trình module có thể chuyển đổi giữa hai trạng thái chính. Trạng thái thứ nhất là trạng thái thu gọn để lưu kho hoặc vận chuyển. Trạng thái thứ hai là trạng thái mở rộng để hình thành không gian sử dụng hoàn chỉnh. Tùy theo thiết kế, mái, tường, sàn hoặc các phần mở rộng có thể xoay quanh bản lề, trượt trên ray, kéo ra theo từng lớp hoặc chuyển động đồng thời thông qua hệ liên kết cơ khí.
Các cụm từ như nhà lắp ghép gấp gọn, nhà tự mở rộng, expandable house hay deployable building thường mô tả những hệ thống có nguyên lý tương tự. Trong khi đó, nhà robot chủ yếu là cách gọi mang tính thương mại, thường được dùng cho những sản phẩm có thêm cơ cấu truyền động và hệ thống điều khiển tự động.
Nhà module gấp gọn cũng khác với nhà panel lắp ghép thông thường. Với nhà panel, các tấm tường, mái và sàn được vận chuyển riêng rồi lắp thành công trình tại địa điểm xây dựng. Với hệ gấp gọn, nhiều bộ phận đã được liên kết với nhau từ nhà máy và giữ nguyên mối liên kết đó trong quá trình vận chuyển.
Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa
NHỮNG CƠ CHẾ GẤP MỞ ĐANG ĐƯỢC NGHIÊN CỨU
Không có cơ chế nào áp dụng được cho mọi loại nhà gấp gọn. Mỗi phương án đều phải đánh đổi giữa độ gọn khi vận chuyển, độ phức tạp khi mở, độ cứng kết cấu và khả năng tích hợp nội thất.
Cơ chế xoay bằng bản lề
Ở phương án này, các tấm mái, tường hoặc sàn xoay quanh các đường bản lề được xác định trước. Khi thu gọn, các tấm nằm sát nhau hoặc xếp chồng lên nhau. Khi triển khai, chúng được xoay về đúng vị trí và khóa lại. Ưu điểm của cơ chế này là đường chuyển động tương đối dễ hình dung. Thách thức nằm ở bản lề, điểm khóa và khu vực tiếp giáp giữa các tấm. Những vị trí này phải đồng thời chịu lực, giới hạn sai lệch và ngăn nước hoặc không khí lọt qua.
Cơ chế trượt và mở rộng
Các phần không gian được đặt lồng vào nhau rồi trượt trên ray hoặc hệ dẫn hướng. Cơ chế này tương tự cách mở một ngăn kéo nhưng phải kiểm soát tải trọng lớn hơn nhiều. Hệ thống ray cần giữ chuyển động đúng hướng và hạn chế hiện tượng kẹt, lệch hoặc xoắn. Khoảng hở giữa hai phần trượt cũng phải được xử lý để đảm bảo cách nhiệt, chống nước và hoàn thiện bề mặt sau khi mở.
Cơ chế liên kết dạng kéo
Hệ thanh liên kết hoặc cơ cấu dạng kéo có thể chuyển từ trạng thái xếp gọn sang hình dạng mở rộng theo một quỹ đạo được thiết kế trước. Một bộ phận tạo lực có thể kéo theo nhiều bộ phận khác chuyển động đồng thời. Phương án này giúp đồng bộ chuyển động, nhưng số lượng khớp và thanh liên kết có thể làm tăng yêu cầu kiểm tra, bôi trơn, bảo trì và kiểm soát sai số.
Cơ chế kết hợp
Một công trình có thể sử dụng nhiều cơ chế cùng lúc. Sàn có thể trượt ra, tường xoay bằng bản lề và mái được nâng bằng bộ truyền động riêng. Hệ kết hợp có thể tạo ra không gian lớn hơn, nhưng quá trình mở cũng phức tạp hơn. Trình tự chuyển động phải được kiểm soát để các bộ phận không va chạm hoặc tạo tải ngoài dự kiến lên kết cấu. Các nghiên cứu của Folded Structures Lab thuộc Đại học Queensland cho thấy công trình triển khai không chỉ là bài toán hình học. Độ cứng, chuyển động tại bản lề, biến dạng của tấm và ổn định sau khi mở đều cần được phân tích bằng mô hình và thử nghiệm vật lý.
Hình ảnh chỉ mang tính chất minh họa
TỪ TRẠNG THÁI VẬN CHUYỂN ĐẾN KHÔNG GIAN SỬ DỤNG
Triển khai nhà module gấp gọn không chỉ xoay quanh việc gập và mở nhà mà còn qua nhiều công đoạn khác nữa.
Đầu tiên, đơn vị sản xuất cần cố định các bộ phận chuyển động, bảo vệ bề mặt hoàn thiện và kiểm tra giới hạn vận chuyển. Nội thất, đường điện nước và thiết bị bên trong cũng phải được bảo vệ trước rung động và tải trọng trên đường. Tại địa điểm triển khai, nền, móng hoặc hệ điểm tựa cần được chuẩn bị theo thiết kế. Độ phẳng, khả năng chịu tải, thoát nước và vị trí kết nối hạ tầng ảnh hưởng trực tiếp đến việc đặt module.
Sau khi module được đưa vào vị trí, hệ thống mới bắt đầu quá trình mở. Các bộ phận chuyển động theo trình tự, được căn chỉnh và khóa vào trạng thái sử dụng. Những mối nối của mái, tường và sàn tiếp tục được kiểm tra hoặc hoàn thiện để đảm bảo độ kín. Cuối cùng là kết nối điện, nước, thoát nước, thông gió hoặc các hệ thống phụ trợ. Công trình còn cần được kiểm tra an toàn và nghiệm thu theo yêu cầu của dự án.