HƯỚNG DẪN CÁCH TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
Bê tông cốt thép là vật liệu xây dựng chủ yếu trong các công trình dân dụng và công nghiệp. Để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình, việc tính toán kết cấu bê tông cốt thép là vô cùng cần thiết. Bài viết này sẽ hướng dẫn chi tiết các bước tính toán kết cấu này.
1. Hai bài toán khi tính toán kết cấu bê tông cốt thép
Bài toán 1: Bài toán kiểm tra
Trong bài toán này, ta đã biết kích thước tiết diện của kết cấu và biết kết cấu đã bố trí cốt thép ra sao. Việc của chúng ta là kiểm tra xem kết cấu có đủ độ an toàn hay không.
Bài toán 2: Bài toán tính cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép
Là bài toán ngược của bài toán trên, ta biết kích thước tiết diện của kết cấu và phải đi xác định lượng cốt thép cần thiết để đảm bảo khả năng chịu lực và an toàn của kết cấu.
2. Các phương pháp tính toán kết cấu bê tông cốt thép
2.1 Phương pháp 1: Phương pháp ứng suất cho phép
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở khoảng đầu thế kỷ 20.
Với công thức sử dụng để tính toán là:
σ<σcp
Trong đó:
-
σ: Là ứng suất do nội lực gây ra.
-
σcp: Là ứng suất cho phép của vật liệu.
Để xác định ứng suất σ do nội lực gây ra, người ta giả thiết vật liệu bê tông cốt thép làm việc hoàn toàn đàn hồi.
Nhược điểm của phương pháp này: Là chưa phản ánh đúng sự làm việc thực tế của bê tông, do bê tông không phải là vật liệu hoàn toàn đàn hồi.
2.2 Phương pháp 2: Phương pháp nội lực phá hoại
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở khoảng giữa thế kỷ 20.
Với công thức sử dụng để tính toán là:
k.Sc
Trong đó:
-
S: Là nội lực do tải trọng tiêu chuẩn gây ra
-
Sph: Là nội lực làm phá hoại kết cấu
-
k: Là hệ số an toàn, thường lấy k=1,5-2,5
Để xác định Sph người ta đã dựa vào nhiều kết quả thí nghiệm để xét sự làm việc thực tế có biến dạng dẻo của bê tông và của cốt thép và từ đó lập ra công thức tính toán cho các trường hợp chịu lực khác nhau.
Nhược điểm của phương pháp này: Là hệ số an toàn chung chưa phản ánh đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng tới độ tin cậy (độ an toàn) của kết cấu.
2.3 Phương pháp 3: Phương pháp trạng thái giới hạn trong tính toán kết cấu bê tông cốt thép
Là phương pháp được sử dụng để tính toán kết cấu bê tông cốt thép phổ biến hiện nay. Trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không thể thỏa mãn yêu cầu đề ra cho nó.
Và kết cấu bê tông cốt thép sẽ được tính toán theo 2 nhóm trạng thái giới hạn:
-
Trạng thái giới hạn thứ nhất;
-
Trạng thái giới hạn thứ hai.
Trạng thái giới hạn thứ nhất: Là trạng thái giới hạn về độ bền (độ an toàn). Trạng thái giới hạn này sinh ra nhằm đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại, không bị mất ổn định, không bị hư hỏng vì mỏi (với kết cấu chịu tải trọng trùng lặp, rung động) hoặc chịu tác dụng đồng thời của các yếu tố về lực và ảnh hưởng bất lợi của môi trường
Công thức tính toán về khả năng chịu lực theo trạng thái giới hạn thứ nhất: S <= Sgh
Trong đó:
-
S: Là nội lực bất lợi do tải trọng tính toán gây ra.
-
Sph: Khả năng chịu lực của kết cấu khi nó làm việc ở trạng thái giới hạn.
Trạng thái giới hạn thứ hai: Là trạng thái giới hạn về điều kiện làm việc bình thường. Trạng thái giới hạn này sinh ra nhằm đảm bảo cho kết cấu không có những khe nứt hoặc những biến dạng quá mức cho phép.
Công thức tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai: acrc <= agh và f<=fgh
Trong đó:
-
acrc, f: Là bề rộng khe nứt và biến dạng của kết cấu do tải trọng tiêu chuẩn gây ra
-
agh, fgh: Là giới hạn cho phép của bề rộng khe nứt, của biến dạng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc bình thường. Giá trị này láy theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế, và thông thường agh=0,05-0,4mm; độ võng giới hạn của dầm bằng (1/200-1/600) nhịp dầm.
3. Hướng dẫn tính toán kết cấu bê tông cốt thép
3.1. Xác định tải trọng
Xác định tải trọng là bước đầu tiên và cực kỳ quan trọng trong quá trình tính toán kết cấu bê tông cốt thép. Tải trọng được chia thành nhiều loại, và việc phân tích chính xác từng loại tải trọng sẽ giúp đảm bảo rằng kết cấu có thể chịu được các lực tác động mà không gây ra hiện tượng phá hoại hoặc biến dạng quá mức.
-
Tải trọng tĩnh: Tải trọng tĩnh thường bao gồm trọng lượng bản thân của kết cấu (các bộ phận như cột, dầm, sàn) và các vật liệu xây dựng. Ngoài ra, tải trọng tĩnh còn bao gồm tải trọng sử dụng, như đồ đạc, người và thiết bị trong công trình. Để tính toán chính xác, cần xác định tỷ lệ phân bổ tải trọng cho từng phần tử trong kết cấu.
-
Tải trọng động: Tải trọng động là các tải trọng tạm thời, có thể thay đổi theo thời gian, như xe cộ, máy móc, gió và động đất. Việc xác định tải trọng động thường yêu cầu thực hiện các phép tính phức tạp hơn. Cần tham khảo các tiêu chuẩn hiện hành để xác định các loại tải trọng động và mức độ ảnh hưởng của chúng.
-
Tải trọng đặc biệt: Trong một số trường hợp, có thể có những tải trọng đặc biệt như tải trọng do sự co ngót hoặc giãn nở của bê tông, hoặc tải trọng do nhiệt độ và ẩm độ môi trường. Những yếu tố này cần được xem xét trong thiết kế để đảm bảo an toàn cho kết cấu.
-
Tổng hợp tải trọng: Sau khi xác định tất cả các loại tải trọng, cần thực hiện tổng hợp để xác định tải trọng thiết kế. Tải trọng thiết kế thường được xác định bằng cách cộng dồn các tải trọng tĩnh và động, cùng với hệ số an toàn cần thiết.
-
Phân tích tải trọng: Để đảm bảo độ chính xác, có thể sử dụng phần mềm tính toán kết cấu để mô phỏng và phân tích các loại tải trọng. Điều này giúp xác định các ứng suất và biến dạng trong kết cấu, từ đó đưa ra giải pháp thiết kế hiệu quả.
3.2. Chọn mẫu kết cấu
Việc chọn mẫu kết cấu phù hợp là một bước quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tính bền vững của công trình. Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn mẫu kết cấu bao gồm:
-
Loại công trình: Dựa vào tính chất và mục đích sử dụng của công trình (nhà ở, cầu, đường, nhà xưởng...) để lựa chọn loại kết cấu phù hợp.
-
Phương pháp thi công: Có thể chọn giữa các phương pháp thi công như thi công tại chỗ (các phần tử được đổ bê tông trực tiếp tại công trình) hoặc thi công lắp ghép (các phần tử được sản xuất tại nhà máy và lắp ráp tại công trình).
-
Tải trọng và điều kiện địa chất: Xem xét các tải trọng tác động và đặc điểm của nền đất nơi xây dựng. Ví dụ, các vùng có nền đất yếu có thể yêu cầu kết cấu có thiết kế đặc biệt để đảm bảo tính ổn định.
-
Kinh phí và thời gian: Phân tích chi phí xây dựng và thời gian thi công để chọn giải pháp tối ưu nhất về kinh tế.
3.3. Tính toán kích thước kết cấu
Kích thước của các phần tử kết cấu phải được tính toán cẩn thận để đảm bảo khả năng chịu lực và tính ổn định. Các bước thực hiện như sau:
-
Xác định mô hình tính toán: Chọn mô hình phù hợp (mô hình đơn giản hoặc mô hình phức tạp) dựa trên độ chính xác cần thiết và điều kiện cụ thể của dự án.
-
Tính toán kích thước các phần tử: Sử dụng các công thức cơ bản và tiêu chuẩn thiết kế để xác định kích thước của các phần tử như dầm, cột, và sàn. Ví dụ, chiều cao dầm thường được xác định từ tỷ lệ chiều dài dầm và các tải trọng tác dụng.
-
Kiểm tra biến dạng: Đảm bảo rằng biến dạng của kết cấu dưới tải trọng không vượt quá giới hạn cho phép theo các tiêu chuẩn hiện hành. Điều này rất quan trọng để đảm bảo tính thẩm mỹ và chức năng của công trình.
-
Tham khảo quy định tiêu chuẩn: Sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế như TCVN 5574:2018 để xác định các kích thước tối thiểu và điều kiện thiết kế khác.
3.4. Tính toán bê tông và cốt thép
Quá trình tính toán bê tông và cốt thép bao gồm nhiều bước cụ thể:
- Tính toán ứng suất: Sử dụng lý thuyết sức bền vật liệu để xác định ứng suất tại các điểm quan trọng của kết cấu. Các ứng suất cần được xem xét bao gồm ứng suất kéo, nén và uốn.
- Tính toán cốt thép:
-
Xác định diện tích cốt thép: Tính toán diện tích cần thiết cho cốt thép chịu kéo và chịu nén dựa trên các ứng suất đã tính toán.
-
Công thức tính cốt thép chịu kéo: Sử dụng công thức: As = M/(fyd⋅z)
- Trong đó: As là diện tích cốt thép, M là mô men uốn, fyd là sức kháng kéo của cốt thép, và z là khoảng cách từ tâm cốt thép đến trung tâm của mặt cắt.
- Tính toán bê tông:
-
Xác định sức kháng nén của bê tông và đảm bảo rằng bê tông có đủ khả năng chịu tải.
-
Kiểm tra hệ số an toàn của bê tông theo các tiêu chuẩn hiện hành.
- Lập bảng tính toán: Ghi lại toàn bộ kết quả tính toán, bao gồm các kích thước, diện tích cốt thép và thông số bê tông để phục vụ cho các bước tiếp theo.
3.5. Kiểm tra ổn định và an toàn
Việc kiểm tra ổn định và an toàn cho kết cấu là rất quan trọng để đảm bảo rằng công trình sẽ hoạt động hiệu quả trong suốt thời gian sử dụng. Các bước thực hiện bao gồm:
-
Kiểm tra khả năng chịu lực:
-
Thực hiện các phép kiểm tra để đảm bảo rằng kết cấu có khả năng chịu tải trọng thiết kế mà không xảy ra hiện tượng phá hoại.
-
Kiểm tra các yếu tố như méo, lún, và ứng suất tại các vị trí quan trọng.
-
-
Kiểm tra độ ổn định:
-
Xem xét tính ổn định của các phần tử chịu lực (cột, dầm) và đảm bảo không có hiện tượng lật hoặc sụp đổ.
-
Phân tích tác động của các yếu tố bên ngoài như gió, động đất và tác động môi trường.
-
-
Thực hiện phân tích động: Nếu cần, có thể thực hiện phân tích động để xem xét các tác động từ các yếu tố bên ngoài.
3.6. Lập hồ sơ thiết kế
Hồ sơ thiết kế là tài liệu quan trọng trong quá trình xây dựng, cần được lập đầy đủ và chính xác:
-
Nội dung hồ sơ:
-
Bao gồm tất cả các bản vẽ thiết kế, tính toán, mô tả kỹ thuật và các tài liệu liên quan khác.
-
Đảm bảo rằng tất cả các phần đều rõ ràng và dễ hiểu cho những người tham gia thi công.
-
-
Thẩm định hồ sơ:
-
Hồ sơ thiết kế cần được thẩm định và phê duyệt bởi các cơ quan có thẩm quyền.
-
Cần đảm bảo rằng hồ sơ đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn xây dựng và quy định pháp luật.
-
-
Bảo quản hồ sơ: Sau khi hoàn tất, cần lưu trữ hồ sơ thiết kế để tham khảo trong quá trình thi công và bảo trì sau này.
3.7. Giám sát thi công
Giám sát thi công là giai đoạn cuối cùng, đảm bảo rằng công trình được xây dựng theo đúng thiết kế:
-
Giám sát chất lượng vật liệu: Kiểm tra chất lượng các vật liệu được sử dụng (bê tông, cốt thép) để đảm bảo đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
-
Kiểm tra quy trình thi công:
-
Đảm bảo rằng các quy trình thi công được thực hiện đúng theo các hướng dẫn và tiêu chuẩn đã thiết lập.
-
Theo dõi tiến độ thi công để đảm bảo rằng dự án hoàn thành đúng thời hạn.
-
-
Đảm bảo an toàn lao động:
-
Thực hiện các biện pháp an toàn cho công nhân và thiết bị trong quá trình thi công.
-
Tổ chức các buổi tập huấn về an toàn lao động để nâng cao nhận thức của công nhân.
-
Việc tính toán kết cấu bê tông cốt thép là một quy trình phức tạp nhưng rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công trình. Bằng cách tuân thủ các bước hướng dẫn trên, các kỹ sư có thể thiết kế kết cấu hiệu quả và bền vững, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.
4. 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: xaydunghunnghiepphu.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
