CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Trong thiết kế kết cấu công trình, việc chọn sơ bộ tiết diện kết cấu bê tông cốt thép là một bước quan trọng để đảm bảo sự an toàn, ổn định và hiệu quả về mặt kinh tế. Để thực hiện lựa chọn này, kỹ sư thiết kế cần phải dựa trên các yêu cầu về khả năng chịu lực, vật liệu sử dụng, cũng như các yếu tố môi trường, mục đích sử dụng công trình và chi phí xây dựng.
Bài viết dưới đây sẽ trình bày các phương pháp và nguyên tắc cơ bản trong việc chọn sơ bộ tiết diện kết cấu bê tông cốt thép cho các thành phần chính của công trình như cột, dầm, bản sàn, cầu thang, vách tường,… nhằm đảm bảo sự an toàn và tối ưu trong quá trình thi công.
1. Các yêu cầu cơ ban khi chọn tiết diện kết cấu bê tông cốt thép
Trước khi đi vào chi tiết cách tính toán và chọn sơ bộ tiết diện, cần phải hiểu rõ các yêu cầu cơ bản mà kết cấu bê tông cốt thép cần đáp ứng:
-
Khả năng chịu lực: Kết cấu phải đảm bảo chịu được các loại tải trọng tác động lên công trình, bao gồm tải trọng tĩnh (tải trọng bản thân kết cấu, vật liệu, thiết bị...) và tải trọng động (gió, động đất, tác động trong quá trình sử dụng).
-
Đảm bảo độ ổn định và an toàn: Kết cấu bê tông cốt thép phải có khả năng chịu đựng các lực tác động mà không bị biến dạng quá mức hoặc đổ vỡ, đảm bảo an toàn cho người sử dụng công trình.
-
Kinh tế và khả năng thi công: Việc chọn tiết diện phải tối ưu hóa chi phí xây dựng, tiết kiệm vật liệu mà vẫn đảm bảo chất lượng và tính bền vững lâu dài của công trình.
-
Tuổi thọ và bảo trì: Tiết diện của kết cấu cần phải phù hợp với môi trường xung quanh và các yếu tố tác động từ bên ngoài, chẳng hạn như sự ăn mòn do nước, độ ẩm, nhiệt độ...
2. Một số công thức giúp bạn chọn kích thước tiết diện sơ bộ kết cấu bê tông cốt thép
2.1 Sàn
Sàn là cấu kiện chịu uốn theo phương nằm ngang của công trình.
Chiều dày của sàn được chọn dựa theo công thức:
Hb = (D/m)*L1
Trong đó:
-
D = 0,8 ÷ 1,4 phụ thuộc vào tải trọng, tải trọng lớn thì lấy D lớn và ngược lại.
-
Bản loại dầm lấy m=30 đến 35.
-
Bản kê 4 cạnh lấy m=40 đến 45.
-
L1: Cạnh ngắn của ô bản
Lưu ý
Trong một mặt bằng sàn tầng, chiều dày sàn có thể khác nhau, tuy nhiên để đơn giản và thiên về an toàn, nếu các ô sàn chọn sơ bộ theo tính toán có kích thước gần giống nhau thì tốt nhất nên chọn giá trị lớn nhất, cùng lắm nên chọn 2 đến 3 loại tiết diện.
2.2 Dầm (Dầm chính và Dầm phụ)
Dầm chính là dầm có kích thước lớn nhất trong các dầm, dầm chính nhất định là dầm đi qua cột, vách (có nghĩa là các cấu kiện chịu nén), gác lên cột hoặc vách và đỡ các dầm phụ.
Đối với nhiều trường hợp, dầm chính được quan niệm là dầm theo phương chịu lực chính của ngôi nhà, hay gọi là dầm khung. Nếu hiểu theo nghĩa chịu lực thì dầm chính chịu nhiều lực hơn dầm phụ nhiều vì dầm chính là dầm gánh đỡ dầm phụ, có thể cái nay lại là chính của cái kia, nhưng lại là phụ của cái khác.
Cách hiểu chuẩn nhất để chia dầm chính, dầm phụ là tải trọng mà dầm phải chịu. Nếu không gác lên cột thì đích thị là dầm phụ 100%, dầm phụ là dầm không gác lên các cấu kiện chịu nén mà lại gác lên cấu kiện chịu uốn, xoắn. Bản chất của việc phân chia dầm chính dầm phụ là để tính toán chịu lực, để gán lực từ dầm phụ sang dầm chính, mặt khác còn để chọn tiết diện cho dầm sao cho dầm chính có độ cứng lớn hơn nhiều so với dàm phụ.
Nếu tất cả các dầm đều gác lên cột, trừ dầm ban công, dầm phụ cầu thang, nên sẽ không chia ra dầm chính dầm phụ dựa trên hình học mà sẽ dựa trên chịu lực của mỗi dầm qua việc phân tải dầm nào chịu nhiều tải thì tiết diện sẽ lớn và ngược lại.
Chọn tiết diện thế nào là do mỗi người, chọn tiết diện to quá thì thép ít, mất kiến trúc, ít thép quá cũng nguy. Chọn tiết diện nhỏ quá thì thép nhiều, lãng phí, mà nhiều thép quá hay ít thép quá đều chết cả, phá hoại giòn.Tuy nhiên ở đây chẳng cần quan tâm chính phụ làm gì nữa, nếu chạy Sap 2000, Etabs không gian thì nó tự tính ra, còn nếu bạn dồn tải bằng tay thì mới cần biết cái nào đè lên cái nào.
Đối với dầm chính:
h = (1/10 ~ 1/15)*L
Đối với dầm phụ:
h = (1/15 ~ 1/20) * L
b = (0,3 ~ 0,5)*h
Trong đó:
-
L là nhịp dầm.
2.3 Chọn tiết diện kết cấu cột
Đối với cột: Cột cùng với vách là cấu kiện chịu nén chính (có thể nén chính tâm hoặc lệch tâm tùy thuộc vào vị trí cột trong nhà và tải trọng gây ra moment lêch tâm) của ngôi nhà, nhận tải trọng từ sàn, và hệ dầm truyền xuống từ mái tới móng nhà.
b*h = (1,2 ~ 1,5)*N/Rb
b = (0,25 ~ 1)*h
Trong đó
-
N là lực dọc,
-
Rb là cường độ chịu nén tính toán của cột.
Lực dọc có thể lấy bằng= (diện chịu tải mỗi tầng) * (số tầng) * (tải trọng trên 1 mét vuông sàn). Trong đó tải trọng trên 1 mét vuông sàn có thể lấy bằng 1,2T/m2 (thông thường có thể chọn trong khoảng 1,0 đến 1,4 T/m2). Con số 1,2 đến 1,5 là hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen uốn, độ mảnh của cột, hàm lượng cốt thép, lấy tùy thuộc vào vị trí của cột. Khi ảnh hưởng của mômen là bé thì lấy k bé và ngược lại.
2.4 Móng
Đối với móng cọc:
Số cọc:
n = N / [P]
Trong đó:
-
N là lực dọc đã đề cập ở phần cột.
-
[P] là sức chịu tải của mỗi cọc.
Tốt nhất trong các khoảng giá trị kích thước kết cấu nằm ở giá trị giữa. Bạn nên lưu ý thật sâu sắc rằng các công thức trên do tôi nêu ra hay trong giáo trình của các tác giả đều là các công thức tính toán sơ bộ mang tính kinh nghiệm, không phải là chân lý, không chính xác tuyệt đối.
Sau khi phân tích xong nội lực và tính toán cốt thép, kiểm tra các điều kiện về độ võng và chuyển vị; mới có quyết định cuối cùng về kích thước cấu kiện.
3. Chọn tiết diện cột bê tông cốt thép
Cột bê tông cốt thép là thành phần kết cấu chịu lực quan trọng nhất trong công trình. Để chọn sơ bộ tiết diện cột, kỹ sư cần tính toán các yếu tố sau:
- Tải trọng tác động lên cột
Tải trọng của cột thường được xác định dựa trên trọng lượng bản thân của các tầng, mái, cùng với tải trọng sử dụng của các không gian như phòng, hành lang, cửa sổ, cửa ra vào,… và các tải trọng động như gió, động đất.
- Lựa chọn tiết diện cột
Thông thường, khi chọn sơ bộ tiết diện cột, người ta sẽ chọn một tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều cao của cột. Các công thức tính toán sơ bộ cho cột thường áp dụng các tỷ lệ truyền thống:
-
Cột vuông: Chiều dài cạnh cột (b) thường dao động từ 250mm đến 400mm, tùy vào tải trọng và chiều cao công trình.
-
Cột chữ nhật: Với các cột có tải trọng lớn hoặc cần tiết kiệm diện tích, chiều rộng b của cột có thể từ 200mm đến 400mm, chiều cao h có thể dao động từ 400mm đến 700mm.
Thông thường, đối với các công trình dân dụng có 2-4 tầng, kích thước cột có thể dao động từ 300x300mm đến 400x400mm. Đối với công trình cao tầng, kích thước cột có thể lên tới 500x500mm hoặc lớn hơn, tùy vào yêu cầu tải trọng.
- Kích thước thép cốt trong cột
Thép cốt trong cột phải được bố trí để đảm bảo khả năng chịu nén, chịu kéo và chống chịu uốn. Cường độ thép (thường là thép có cường độ 250-400 MPa) và tỉ lệ thép cốt được tính toán tùy theo tải trọng cột. Một tỷ lệ thép thông thường cho cột là khoảng từ 1% đến 4% diện tích mặt cắt ngang của cột.
4. Chọn tiết diện dầm bê tông cốt thép
Dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng của sàn, mái, và các tải trọng phân bố khác, và truyền tải trọng xuống các cột. Chọn tiết diện dầm cần đảm bảo khả năng chịu uốn tốt và không bị võng quá mức.
- Tải trọng tác động lên dầm
Tải trọng lên dầm được tính từ tải trọng phân bố từ các tầng trên, bao gồm cả tải trọng sống (tải trọng do người, đồ đạc) và tải trọng chết (tải trọng từ cấu kiện khác như trần, tường). Tải trọng này được xác định chính xác từ các bước tính toán sơ bộ kết cấu.
- Lựa chọn tiết diện dầm
Tiết diện của dầm thường được chọn dựa trên tỷ lệ chiều dài dầm và tải trọng tác động. Thông thường, tỷ lệ giữa chiều rộng (b) và chiều cao (h) của dầm có thể dao động từ 1:2 đến 1:3, tùy vào chiều dài và tải trọng.
-
Dầm đơn giản: Đối với dầm có chiều dài nhỏ (dưới 6m), kích thước dầm có thể dao động từ 200mm x 400mm đến 300mm x 500mm.
-
Dầm dài: Với dầm có chiều dài lớn hơn (từ 6m trở lên), kích thước dầm có thể từ 400mm x 700mm đến 500mm x 800mm hoặc lớn hơn, tùy vào tải trọng.
- Lựa chọn thép trong dầm
Cũng giống như cột, thép trong dầm phải đáp ứng yêu cầu chịu uốn và chịu kéo. Thép thường được bố trí theo hai chiều, theo phương dài của dầm và theo chiều ngang của dầm (thép cắt). Tỉ lệ thép trong dầm cũng dao động từ 1% đến 2.5% diện tích mặt cắt ngang của dầm.
5. Chọn tiết diện bản sàn bê tông cốt thép
Bản sàn bê tông cốt thép chịu tải trọng từ các bộ phận trên (như tường, dầm) và tải trọng sử dụng. Việc chọn sơ bộ tiết diện sàn cần tính đến các yếu tố như độ võng, khả năng chịu uốn và tiết kiệm vật liệu.
- Tải trọng tác động lên sàn
Tải trọng lên sàn bao gồm tải trọng sống, tải trọng chết và các tải trọng động (gió, động đất). Sàn phải được tính toán sao cho không bị võng quá mức dưới tác dụng của tải trọng.
- Lựa chọn tiết diện sàn
Tiết diện bản sàn bê tông cốt thép thường có chiều dày dao động từ 100mm đến 200mm đối với các sàn bê tông truyền thống. Các sàn bê tông đúc sẵn có thể có chiều dày từ 150mm đến 250mm, tùy thuộc vào loại và tải trọng.
-
Sàn nhẹ (sử dụng bê tông nhẹ hoặc sàn phẳng) có thể có độ dày nhỏ, thường từ 100mm đến 150mm.
-
Sàn chịu tải trọng lớn (sàn công nghiệp, sàn có nhiều vật nặng) có thể yêu cầu độ dày từ 200mm trở lên.
- Lựa chọn thép trong sàn
Tương tự như trong dầm, thép trong bản sàn được bố trí theo phương ngang và phương dọc của sàn để chịu uốn và kéo. Tỷ lệ thép thường dao động từ 0.8% đến 1.5% diện tích mặt cắt ngang của sàn.
6. Một số lưu ý chọn sơ bộ tiết diện kết cấu bê tông cốt thép
-
Sự đồng bộ trong thiết kế: Kích thước của các thành phần kết cấu phải phù hợp với nhau để đảm bảo sự đồng bộ về khả năng chịu lực. Ví dụ, dầm và cột phải được thiết kế sao cho tải trọng từ sàn và mái có thể truyền tải một cách hiệu quả.
-
Tối ưu hóa chi phí: Lựa chọn tiết diện sao cho vừa đáp ứng yêu cầu về sức chịu tải, vừa tiết kiệm vật liệu. Việc chọn kích thước quá lớn sẽ làm tăng chi phí, trong khi chọn quá nhỏ có thể làm giảm độ an toàn của công trình.
-
Lưu ý về môi trường và tuổi thọ: Chọn vật liệu bê tông và thép có khả năng chống lại tác động của môi trường (ăn mòn, mài mòn, ẩm mốc…) giúp đảm bảo tuổi thọ của kết cấu.
Việc chọn sơ bộ tiết diện kết cấu bê tông cốt thép là một bước quan trọng trong thiết kế kết cấu công trình. Nó đòi hỏi sự tính toán kỹ lưỡng về tải trọng, vật liệu, khả năng chịu lực và các yếu tố khác liên quan đến yêu cầu sử dụng và môi trường. Quy trình chọn sơ bộ này sẽ giúp kỹ sư thiết kế đưa ra những lựa chọn hợp lý để đảm bảo công trình có độ bền vững cao, an toàn và kinh tế.
7. Giới thiệu đơn vị cung cấp dịch vụ tư vấn thiết kế & thi công uy tín
Tầm quan trọng của các đơn vị thi công là không thể phủ nhận, uy tín của họ sẽ đảm bảo chất lượng và tính thẩm mỹ cho công trình của bạn. Hiện nay, có rất nhiều đơn vị cung cấp dịch vụ thiết kế và thi công để đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng tăng cao tại nước ta. Do đó, việc tìm kiếm một đơn vị uy tín không phải là điều dễ dàng và đòi hỏi bạn phải dành thời gian tìm hiểu. Trong quá trình lựa chọn, bạn cần tìm hiểu thật kỹ và đảm bảo rằng đơn vị đi cùng phải có chuyên môn cao, nhiều năm kinh nghiệm, có hợp đồng ký kết rõ ràng, chi phí minh bạch,... Để giúp khách hàng tiết kiệm thời gian tìm kiếm, Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú tự tin rằng sẽ là sự lựa chọn tốt nhất dành cho bạn.
Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú với sứ mệnh cung cấp các giải pháp và dịch vụ tốt nhất, xây dựng cộng đồng thịnh vượng cùng khách hàng, Hưng Nghiệp Phú đang từng bước khẳng định thương hiệu của mình thông qua sự hợp tác chân thành, với đội ngũ lãnh đạo có năng lực đạo đức, sáng tạo, chuyên môn cao và tầm nhìn chiến lược. Hưng Nghiệp Phú sở hữu đội ngũ nhân viên lành nghề, trình độ cao sẽ mang đến cho khách hàng những công nghệ chất lượng tốt nhất.
Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú - chuyên thi công các công trình dân dụng và công nghiệp. Chúng tôi mong muốn được đồng hành cùng khách hàng trong các dự án xây dựng cũng như các thủ tục liên tục như sơ đồ quy hoạch, xin giấy phép xây dựng, hoàn thiện thủ tục, xin cấp chứng chỉ phòng cháy chữa cháy,... Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc nào hoặc đang có nhu cầu thiết kế, hoàn thiện thủ tục, hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí!
>>> Xem thêm:
_____________________
THÔNG TIN LIÊN HỆ:
Facebook: Công ty TNHH Đầu tư Xây dựng Hưng Nghiệp Phú (興業富)
Đường dây nóng: 1800.3368 (Miễn phí)
Trang web: xaydunghungnghiepphu.com
Gmail: kinhdoanh01@xaydunghungnghiepphu.com
Địa chỉ: Số 2034D, tổ 22, Ấp Phước Thái, P. Thái Hòa, TP.Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương
------
Nguồn: Tổng hợp từ Internet
