Sân vận động AT&T (Dallas Cowboys Stadium) tại Arlington, bang Texas (Mỹ) từ lâu đã trở thành một biểu tượng cơ khí và kiến trúc đỉnh cao của thế giới thể thao. Với diện tích sàn xây dựng lên tới gần 279.000 m² và sức chứa cực đại chạm mốc 100.000 khán giả – lớn gấp 2,5 lần Sân vận động Quốc gia Mỹ Đình – công trình trị giá hơn 1,2 tỷ USD này được lựa chọn là nơi tổ chức nhiều trận đấu nhất tại FIFA World Cup 2026.
Bên cạnh bảng màn hình treo khổng lồ hay hệ thống cửa kính cao 39m, kỳ quan công nghệ lớn nhất của sân vận động nằm ở hệ mái che đóng mở tự động cao gần 89m. Toàn bộ không gian khổng lồ không cột chắn này được định hình bởi hơn 14.100 tấn kết cấu thép, trong đó hệ thống ống thép kết cấu chịu lực, các đường ống cơ điện áp lực cao và hàng vạn phụ kiện liên kết cơ khí đóng vai trò quyết định đến sự an toàn và vận hành linh hoạt của siêu công trình.
Cặp dầm hộp vòm thép 373m: Kỷ lục nhịp kết cấu không gian
Theo Walter P Moore – đơn vị tư vấn và thiết kế kết cấu hàng đầu thế giới phụ trách dự án, thách thức lớn nhất tại sân vận động Dallas là làm sao tạo ra một mái che khổng lồ có nhịp mở hoàn toàn thông thoáng, không để bất kỳ cây cột chống nào cản trở tầm nhìn của 100.000 người hâm mộ.
Lời giải nằm ở cặp dầm hộp thép dạng vòm (box-truss arches) chạy dọc song song suốt chiều dài sân:
- Khẩu độ nhịp vô tiền khoáng hậu: Mỗi dầm vòm thép có chiều dài lên tới 1.225 feet (hơn 373m), rộng 5m và sâu tới 10,7m, vươn cao 292 feet (gần 89m) so với mặt sân cỏ. Đây là một trong những kết cấu dầm vòm không gian vượt nhịp dài nhất từng được chế tạo trong lịch sử xây dựng thế giới.
- 14.100 tấn kết cấu thép chuyên dụng: Toàn bộ hệ thống chịu lực của mái sử dụng các loại thép hợp kim cường độ cao tiêu chuẩn ASTM A992 và ASTM A572 Grade 50. Vật liệu thép này vừa có giới hạn chảy cao, vừa có độ dẻo dai cơ học tuyệt hảo để hấp thụ dao động gió giật cực mạnh của vùng bình nguyên Texas.
Mạng lưới ống thép kết cấu (HSS/CHS) và bài toán triệt tiêu ứng suất
Cấu thành nên hai khung dầm vòm khổng lồ không chỉ có thép tấm bản dày mà là sự đan xen phức tạp của hàng nghìn đoạn thép ống kết cấu rỗng (Hollow Structural Sections – HSS) và ống thép tròn thành dày (Circular Hollow Sections – CHS):
- Ống thép tròn chịu lực kéo nén đa trục: Hệ thanh giằng chéo không gian liên kết hai vòm chính với nhau chủ yếu sử dụng các loại ống thép tròn đường kính lớn. Tiết diện tròn của ống thép mang lại mô-men kháng uốn đồng đều 360 độ, giúp kết cấu không bị vặn xoắn dưới tải trọng gió thổi ngang hoặc khi hệ mái di động hoạt động tạo rung động động lực học.
- Ống thép chịu áp lực cho hệ thống truyền động thủy lực: Để vận hành hai cánh mái che nặng hàng nghìn tấn đóng mở nhịp nhàng trong vòng 12 phút, công trình tích hợp một hệ thống tời kéo cơ khí kết hợp thủy lực cực mạnh. Hệ thống này đòi hỏi hàng kilomet ống thép đúc liền mạch (Seamless Steel Pipe) chịu áp lực cao (hàng trăm bar). Các đường ống thủy lực này phải đảm bảo tiêu chuẩn chống mài mòn, không rò rỉ dưới biến thiên nhiệt độ khắc nghiệt từ cái nắng như thiêu đốt mùa hè đến cái lạnh đóng băng mùa đông của bang Texas.
- Hệ thống ống thép gom nước mưa và phòng cháy: Diện tích mái thu nước khổng lồ được kết nối với hệ thống ống thép hàn xoắn ốc và ống thép mạ kẽm nhúng nóng đường kính lớn (lên tới 500–800mm) giấu kín bên trong cấu trúc dầm hộp. Hệ thống này đảm bảo thoát nước tức thì khi có bão nhiệt đới, ngăn chặn nguy cơ đọng nước cục bộ làm gia tăng tải trọng tĩnh nguy hiểm cho mái thép.
Vai trò then chốt của phụ kiện cơ khí thép: Khớp cầu, gối tựa và bu-lông siêu cường
Nếu các ống thép và thanh dầm là bộ khung xương, thì hệ phụ kiện liên kết chính là điểm mấu chốt quyết định khả năng vận hành bền bỉ của siêu sân vận động AT&T:
- Hệ gối tựa thép chịu lực khổng lồ (Spherical Steel Bearings): Tại bốn điểm chân vòm tiếp đất – nơi truyền tải hàng chục nghìn tấn tải trọng xuống các mố móng bê tông ngầm – các kỹ sư đã chế tạo các cụm gối tựa thép chịu lực dạng khớp cầu xoay tự do. Cụm phụ kiện thép đúc đặc chủng này cho phép dầm vòm thép co giãn nhiệt tự nhiên và xoay nhẹ để tự triệt tiêu ứng suất biến dạng, ngăn chặn hiện tượng gãy nứt chân vòm dưới tác động của bão lớn hay dao động tải trọng khi khán giả nhảy cổ vũ.
- Phụ kiện khớp nối ống và nút giao không gian: Các mối nối giữa nhánh ống thép tròn giằng chéo và dầm hộp chính được gia công thông qua các cụm chi tiết bản mã thép cường lực cắt CNC 3D và các đầu nối ống thép rèn dập nóng. Toàn bộ đường hàn giữa ống thép và phụ kiện bản mã đều phải trải qua kiểm tra siêu âm kiểm định không phá hủy (NDT) ở cấp độ 100%, bảo đảm không có vết nứt tế vi.
- Bu-lông cường độ cao cấp bền kết cấu: Hàng trăm nghìn bộ bu-lông kết cấu thép cường độ cao (ASTM A325 và A490) được siết bằng máy thủy lực kiểm soát mô-men xoắn chuẩn xác. Mỗi phụ kiện bu-lông và đai ốc đều được phủ lớp bảo vệ chống ăn mòn bằng hợp kim kẽm hữu cơ, giữ cho liên kết cơ học không bị han gỉ suốt vòng đời công trình.
- Hệ thống ray thép và phụ kiện con lăn mái cơ động: Hai cánh mái đóng mở bằng vải màng sợi thủy tinh phủ PTFE được đặt trên hệ thống ray dẫn hướng bằng thép đặc chủng nhiệt luyện bề mặt. Các cụm phụ kiện bánh xe thép rèn chịu tải trọng siêu nặng cùng các chi tiết khóa kẹp cáp thép kéo giúp cụm mái di chuyển êm thuận, đóng kín hoàn toàn khoảng không gian sân chỉ trong đúng 12 phút.
Kiến trúc tương lai và chuẩn mực kỹ thuật cho kỷ nguyên World Cup 2026
Nhờ giải pháp kết cấu vượt nhịp bằng ống thép và hệ phụ kiện cơ khí chính xác, sân vận động Dallas không chỉ sở hữu một không gian thi đấu đẳng cấp hàng đầu thế giới mà còn biến đổi linh hoạt giữa sân vận động ngoài trời thoáng đãng và một đấu trường trong nhà có kiểm soát vi khí hậu tuyệt đối.
Sự kết hợp hoàn mỹ giữa kỹ nghệ luyện kim, công nghệ chế tạo ống thép chịu lực và các giải pháp phụ kiện cơ khí chính xác cao đã biến AT&T Stadium thành một chuẩn mực kỹ thuật vĩ đại của ngành kết cấu thép thế giới, sẵn sàng chào đón hàng triệu người hâm mộ bóng đá toàn cầu tại kỳ World Cup 2026.
Xem thêm các sản phảm khác của Hương Đạt
