Có hai phương pháp tính toán giá trị nội lực kết cấu công trình: tính theo ứng suất cho phép và tính theo trạng thái giới hạn.
Tính toán theo ứng suất cho phép
Đây là phương pháp tính cổ điển đã lạc hậu, tuy nhiên nó vẫn được một số nước sử dụng giá trị nội lực cho thiết kế thi công nhà ở, cũng như một số loại công trình, kết cấu sử dụng.
Theo phương pháp này khi tính toán thường so sánh ứng suất lớn nhất do tải trọng sinh ra trong kết cấu với ứng suất cho phép: Ứng suất max =< [Ứng suất]
Ứng suất max ; ứng suất lớn nhất do các tải trọng được tổ hợp ở trường hợp bất lợi nhất sinh ra trong tiết diện nguy hiểm của kết cấu.
[Ứng suất] : ứng suất cho phép [Ứng suất] = Ứng suất gh /k
Ứng suất gh ; cường độ giới hạn của mẫu thí nghiệm.
k: hệ số an toàn.
Khuyết điểm của phương pháp này là sử dụng một hệ số an toàn k để xét đến nhiều nhân tố ảnh hưởng. Mà hệ số này lại xác định theo thực nghiệm, thiếu căn cứ khoa học nên tính toán ra thường quá lớn so với thực tế. Phương pháp này đang dần được thay thế bằng phương pháp tính toán theo trạng thái giới hạn.
Tính toán theo trạng thái giới hạn
Trạng thái giới hạn là trạng thái kể từ đó kết cấu không thể sử dụng được nữa. Kết cấu thi công xây dựng nhà ở sử dụng hai nhóm trạng thái giới hạn.
.jpg)
Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGHI) ;
Đây là trạng thái giới hạn về khả năng chịu lực của kết cấu ‘thi công nhà ở’. Cụ thể là đảm bảo cho kết cấu: không bị phá hoại do tác dụng của gía trị tải trọng và tác động lên, không bị mất ổn định về hình dáng và vị trí, không bị phá hoại vì mỏi.
Điều kiện tính toán là: T =< Ttd
T: Giá trị nguy hiểm có thể xảy ra của từng nội lực hoặc do tác dụng đồng thời của một số lực.T được tính toán theo tải trọng tính toán và được chọn trong các tổ hợp nội lực ứng với trường hợp nguy hiểm đối với sự làm việc của kết cấu.
Ttd: khả năng chịu lực (ứng với tác dụng của T) của tiết diện đang xét của kết cấu khi tiết diện chịu lực đạt đến trạng thái giới hạn. Ttd ; được xác định theo đặc trưng hình học của tiết diện và đặc trưng tính toán của vật liệu.
Điều kiện (1.1) được cụ thế hoá trong phần tính toán các cấu kiện cơ bản của kết cấu thép, kết cấu gỗ và kết cấu bê tông cốt thép.
Điều kiện (1-1) được phép dùng với trường hợp khi T và Ttd ứng với:
T là ứng suất do tải trọng tính toán gây ra, Ttd là cường độ tính toán của vật liệu.
T là tập hợp các tải trọng và tác động lên kết cấu, Ttd là khả năng chịu lực tông thể của kết cấu.
Trạng thái giới hạn thứ hai(TTGHII)
Đây là trạng thái giới hạn về điều kiện biến dạng kết cấu “thi công nhà ở ”. Khi kết cấu ở trạng thái này nó không đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường do biến dạng hay vết nứt vượt quá giá trị giới hạn cho phép.
Kiểm tra về biến dạng theo điều kiện: f =< fgh
f : Biến dạng của kết cấu (độ võng, góc xoay, góc trợt) do tải trọng tiêu chuẩn gây ra.
fgh : Trị số giới hạn của biến dạng. Trị số giới hạn độ võng của một số kết cấu cho ở phụ lục cuối sách.
Chuyển vị giới hạn cho phép được lấy theo qui định, theo yêu cầu sử dụng của kêt cấu.
Chú ý: Tính toán theo trạng thái giới hạn có xét đến khả năng chịu lực của toàn kết cấu, khác với tính toán theo ứng suất cho phép khi ứng suất tại các điểm của kết cấu đạt tới giới hạn chảy nó vẫn có thể chịu được tải trọng (hoặc tiếp nhận thêm tải trọng). Do vậy, cách tính này tận dụng được khả năng làm việc của vật liệu, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên, cách tính này cũng cho phép xuất hiện chuyển vị và biến dạng (kể cả vết nứt) lớn. Nên nó cũng bị hạn chế sử dụng trong nhiều trường hợp nh kết cấu chịu tải trọng động, các kết cấu không cho phép nứt (sàn khu vệ sinh luôn tiếp xúc nớc), kết cấu tĩnh định (vì khi ứng suất tới giới hạn chảy – xuất hiện khớp dẻo làm cho kết cấu biến hình).
Trình tự tính toán kết cấu
Chọn phương án kết cấu: chọn dựa theo hình khối kiến trúc của công trình, căn cứ vào điều kiện địa chất thuỷ văn, nguồn nguyên vật liệu, điều kiện và công nghệ thi công nhà ở.
Tính toán tải trọng và tác động: giả thiết gần đúng các tiết diện ngang rồi tính toán dựa theo TCVN 2737-95.
Tính toán sơ bộ kích thước tiết diện các cấu kiện: dựa theo sơ đồ kết cấu và tải trọng tác dụng, tính gần đúng nội lực ở một số tiết diện, từ đó chọn các kích thước sơ bộ. Bước này có thể xuất phát từ kinh nghiệm thiết kế để đa ra các kích thước sơ bộ.
Tính toán nội lực (tổ hợp nội lực).
Tính toán kiểm tra theo tiết diện đã chọn. Hình thành bản vẽ.
Hồ sơ thiết kế: gồm có bản thuyết minh tính toán, các bản vẽ và dự toán thiết kế. Trong bản thuyết minh phải trình bày các phương án đã được nêu ra so sánh và lựa chọn. Phải có các số liệu xuất phát để thiết kế, phải trình bày một cách khoa học, dễ hiểu các nội dung tính toán đã làm. Đơn vị thi công căn cứu vào bản vẽ và dự toán thiết kế để lập phương án, lập đơn giá thi công và tiến hành thi công nhà ở,nhà phố.