Trạng thái giới hạn là trạng thái mà khi bắt đầu xuất hiện thì kết cấu hoặc nền không còn đáp ứng được những yêu cầu của sử dụng trong thi công.
Các trạng thái giới hạn chia thành 2 nhóm:
– Nhóm thứ nhất: là trạng thái mà kết cấu công trình phụ trợ không đáp ứng được yêu cầu về sử dụng, do mất khả năng chịu lực hoặc do nhu cầu cần thiết phải ngừng sử dụng mặc dù còn khả năng chịu lực hay đã dưới trạng thái làm việc.
– Nhóm thứ hai: là trạng thái do xuất hiện biến dạng quá mức, có thể gây khó khăn cho việc sử dụng bình thường những kết cấu phụ trợ.
Nguyên nhân gây ra các trạng thái giới hạn:
+ Nguyên nhân trạng thái giới hạn thứ nhất:
- Mất ổn định về vị trí và mất ổn định về độ nổi;
- Mất ổn định về hình dạng tổng thể;
- Sự phá hoại giòn, dẻo hoặc do các đặc tính khác, trong đó có cả sự vượt quá sức bền, kéo đến, sự trượt hay sự trồi của đất nền.
- Sự biến dạng chảy do ép lún, hoặc do những biến dạng dẻo quá mức của vật liệu ( khi có vũng chảy).
- Sự vượt quá mức trong những liên kết bằng ma sát;
- Sự mất ổn định cục bộ về hình dạng, dẫn đến biến dạng quá mức, nhưng chưa đến nỗi mất khả năng chịu lực;
- Biến dạng đàn hồi quá mức, có thể gây ra những ảnh hưởng không cho phép đến hình dạng hoặc khả năng chịu lực của những công trình chính được xây dựng;
+ Nguyên nhân trạng thái giới hạn thứ hai: những chuyển vị đàn hồi, những chuyển vị dư ( độ võng, độ vồng; độ lún, độ dịch chuyển, độ nghiêng, góc xoay và độ dao động).
Trạng thái giới hạn là trạng thái ứng với khi công trình không ở điều kiện sử dụng bình thường. Võng quá lớn, biến dạng lớn, nứt quá phạm vi cho phép, mất ổn định hoặc bị phá hoàn toàn. Việc tính toán và xác định trạng thái giới hạn là điều kiện. Giúp việc tính toán khả năng chịu lực tối đa của móng nhà bạn đang chuẩn bị xây dựng. Mình sẽ giới thiệu những khái niệm cơ bản nhất về việc tính toán nền móng theo giới hạn trạng thái nha.
Khái niệm tính toán móng nhà theo giới hạn
Như mọi kết cấu chịu lực khác, kết cấu móng có thể phải tính toán thiết kế theo ba trạng thái giới hạn(TTGH). Trạng thái giới hạn thứ nhất, thứ hai và thứ ba.
Ngoài ra, vì móng làm việc chung với nền. Cho nên có thể xảy ra một dạng phá hỏng khác là móng bị lật đổ hoặc trượt trên nền. Khi bị mất ổn định như thế, móng không còn làm việc được nữa,công trình bị bị hỏng mặt dù bản thân móng không đạt tới TTGH nào trong 3 TTGH kể trên. Do vậy khác với kết cấu chịu lực khác. Ngoài 3 TTGH thông thường, móng còn có thể tính theo TTGH về ổn định (lật đổ và trượt) trên nền.
Những móng chịu tải trọng ngang lớn mà lực thẳng đứng nhỏ. Như các tường chắn đất, móng neo… Thì phải tính theo TTGH về ổn định trên nền.
Móng bản đáy của các bể chứa vật liệu lỏng. Móng đặt trong môi trường có tính ăn mòn mạnh phải tính theo TTGH3.
Những móng dạng tấm mỏng, biến dạng lớn thì phải tính theo TTGH2.
Tất cả các loại móng nhà đều phải tính toán theo TTGH1. Đối với móng của hầu hết các nhà dân dụng và công nghiệp thì chỉ cần thiết kế và tính toán theo TTGH1 là được.
Khái niềm về tính toán nền đất theo TTGH
Không như những kết cấu chịu lực làm bằng những vật liệu khác, nền đất chỉ có hai TTGH. Trạng thái giới hạn thứ nhất (về cường độ) và TTGH thứ hai (về biến dạng). TTGH thứ ba về sự hình thành và phát triển khe nứt) không có ý nghĩa đối với nền đất.
Các tính toán nền đất theo trạng thái giới hạn 1
Các nền đất có đặc điểm sau đây được xem là đạt TTGH1 :
- Các nền đất sét rất cứng, cát rất chặt, đất nửa đá và đá.
- Các nền đặt móng thường xuyên chịu tải trọng ngang với trị số lớn (Tường chắn, đê chắn…)
- Các nền trong phạm vi mái dốc (Ở trên hay ngay dưới mái dốc). Hoặc lớp đất mềm phân bố rất dốc thì phải tính toán thiết kế theo TTGH1.
- Các nền đất thuộc loại sét yếu bão hòa nước và than bùn.
- Công thức kiểm tra: N ≤ Φ/ Kat
Trong đó:
- N: Tải trọng ngoài tác dụng lên nền trong trường hợp bất lợi nhất.
- Φ: Sức chịu tải của nền theo phương của lực tác dụng.
- Kat: Hệ số an toàn, phụ thuộc loại nền và tính chất của tải trọng, công.
Các tính toán móng nhà theo trạng thái giới hạn 2
Việc tính toán nền theo TTGH2 được áp dụng cho tất cả các loại nền trừ các loại nền ở TTGH1. Mục đích của việc tính toán là khống chế biến dạng tuyệt đối và chuyển vị ngang của nền không vượt quá giới hạn cho phép. Đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của công trình.
Ngoài việc xác định loại nền đất, sức tải trọng của đất thì việc tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn là yếu tố quyết định đến sự thành công hay thất bại của một công trình xây dựng.
Là đơn vị chuyên cung cấp và thi công các loại cừ tràm, cừ dừa, cừ bạch đàn, phên tre uy tín và chất lượng tại TPHCM và các tỉnh với giá rẻ nhất hiện nay
Địa chỉ: 311/1D Vườn Lài, An Phú Đông, Quận 12, TP.HCMEmail:
Website: //vuacutram.vn
Phương pháp trạng thái giới hạn là phương pháp tính toán trong đó trạng thái giới hạn là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không thể thỏa mãn yêu cầu mà đề ra cho nó.
Kết cấu bê tông cốt thép được tính toán theo hai nhóm
Là trạng thái giới hạn về độ bền (độ an toàn). Tính toán theo phương pháp này đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại, không bị mất ổn định, không bị hỏng vì mỏi với kết cấu chịu tải trọng rung động, lặp, hoặc chịu tác dụng đồng thời các yếu tố về lực và ảnh hưởng bất lợi của môi trường. Tính toán theo điểu kiện
Là trạng thái giới hạn về điều kiện sử dụng bình thường, tính toán theo điều kiện này đảm bảo cho kết cấu không có những khe nứt và những biến dạng quá mức cho phép. Tính toán theo điều kiện acrc<=agh.
f<=fghtrong 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 và của biến dạng để đảm bảo làm việc bình thường. Thông thường agh = 0,05 đến 0,4mm.
fgh = 1/200 đến 1/600 nhịp dầm
Phương pháp thiết kế theo trạng thái giới hạn
Hồ Việt Hùng
01/11/2012
40,579
Thiết kế theo trạng thái giới hạn (Limit State Design - LSD) là phương pháp chủ yếu và phổ biến để tính toán kết cấu BTCT. Trạng thái giới hạn là trạng thái mà nếu vượt quá thì kết cấu không còn đảm bảo khả năng chịu lực, mất ổn đỉnh hoặc không đảm bảo điều kiện sử dụng bình thường. Thiết kế theo tại trạng thái giới hạn được phân ra làm 2 nhóm, tương ứng là thỏa mã điều kiện chịu lực, ổn định (Ultimate Limit State); và thỏa mãn điều kiện sử dụng bình thường (Serviceability Limit State). Các nhóm này trong TCXDVN 356:2005 được quy định lần lượt là Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH1) và Trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH2)
Tính toán theo THGH1 nhằm đảm bảo cho kết cấu:
- Không bị phá hoại dòn, dẻo
- Không bị mất ổn định về hình dạng hoặc về vị trí
- Không bị phá hoại vì mỏi
- Không bị phá hoại do tác động đồng thời của các yếu tố về lực và những ảnh hưởng bất lợi của môi trường
Tính toán theo TTGH1 thường ở dưới dạng thỏa mãn các phương trình kiểm tra khả năng chịu lực. Ví dụ phương trình (28) trong TCXDVN 356:2005 sử dụng cho cấu kiện chịu uốn:
M ≤ Rb.b.x.(ho - 0,5.x) + Rsc.As'.(ho - a')
TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THỨ HAI (TTGH2)
Tính toán theo TTGH2 nhằm đảm bảo sự làm việc bình thường của kết cấu sao cho:
- Không cho hình thành cũng như mở rộng vết nứt quá mức hoặc vết nứt dài hạn nếu điều kiện sử dụng không cho phép hình thành hoặc mở rộng vết nứt
- Không có những biến dạng vượt quá giới hạn cho phép (độ võng, góc xoay, góc trượt, dao động).
Tính toán theo TTGH2 thường ở dưới dạng thỏa mãn các phương trình kiểm tra chuyển vị, độ võng, hoặc độ lún.
TCXDVN 356:2005 cho phép không cần tính toán kiểm tra sự mở rộng vết nứt và biến dạng nế qua thực nghiệm hoặc thực tế sử dụng các kết cấu tương tự đã khẳng định được: bề rộng vết nứt ở mọi giai đoạn không vượt qua giá trị cho phép và kết cấu có đủ độ cứng ở giai đoạn sử dụng (Mục 4.2.2).
Các tiêu chuẩn BS 8110:97, Eurocode2, ACI đều đưa ra được các côn số giới hạn về kích thước cấu kiện (chiều dài nhịp dầm / chiều cao tiết diện dầm) mà nếu thiết kế thỏa mãn thì không cần thiết phải kiểm tra theo TTGH2.
Tài liệu tham khảo
[1]. TCXDVN 356:2005. Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế.