Mục lục

1. Tính toán móng

a) Phân loại móng

Móng nông: Móng đơn, móng băng, móng bè.
Móng sâu: Móng cọc, móng giếng.

b) Các bước tính toán móng

Xác định tải trọng tác dụng lên móng:
- Tải trọng đứng: Tải trọng từ trọng lượng công trình.
- Tải trọng ngang: Gió, động đất, áp lực đất.
- Ký hiệu tổng tải trọng tác dụng: $P_t$ .
Tính sức chịu tải của đất nền (quyết định kích thước móng):
- Công thức sức chịu tải nền đất: $q_u = c \cdot N_c + \gamma \cdot D_f \cdot N_q + 0.5 \cdot \gamma \cdot B \cdot N_{\gamma}$ Trong đó:
  - $c$ : Lực dính đơn vị của đất.
  - $\gamma$ : Trọng lượng đơn vị của đất.
  - $D_f$ : Chiều sâu đặt móng.
  - $B$ : Chiều rộng móng.
  - $N_c, N_q, N_{\gamma}$ : Các hệ số sức chịu tải.
Xác định kích thước móng:
- Kiểm tra ứng suất dưới móng: $q = \frac{P_t}{A}$ Với $q \leq q_u / \text{hệ số an toàn}$ , trong đó $A$ là diện tích đáy móng.
Thiết kế cốt thép móng:
- Tính toán từ mô-men uốn lớn nhất và cắt tại tiết diện móng.

2. Tính toán dầm

a) Xác định tải trọng dầm

Tải trọng phân bố: Do trọng lượng sàn, tường, người sử dụng.
Tải trọng tập trung: Tải trọng từ các điểm đặc biệt như cột.

b) Tính nội lực dầm

Phân tích tĩnh lực:
- Sử dụng các công thức cơ bản của dầm chịu tải: $M = w \cdot L^2 / 8 \quad \text{(với tải trọng phân bố đều trên dầm đơn giản)}$ Trong đó: $M$ là mô-men uốn lớn nhất, $w$ là tải trọng phân bố, $L$ là chiều dài dầm.
Tính lực cắt:
$Q = w \cdot L / 2$

c) Kiểm tra khả năng chịu lực và thiết kế cốt thép

Xác định chiều cao dầm: $h = (1/10 - 1/15) \times L$ (theo kinh nghiệm).
Tính cốt thép chịu mô-men: $A_s = \frac{M}{0.87 \cdot f_y \cdot z}$ Trong đó: $f_y$ là cường độ chảy của thép, $z$ là cánh tay đòn.

3. Tính toán cột

a) Phân loại cột

Cột chịu nén đúng tâm.
Cột chịu nén lệch tâm.

b) Các bước tính toán cột

Tính tải trọng tác dụng lên cột:
- Bao gồm tải trọng từ sàn, dầm, tường và lực ngang.
Tính ứng suất trong cột:
- Ứng suất nén: $\sigma = \frac{P_t}{A_c}$ Trong đó: $A_c$ là diện tích tiết diện cột.
Kiểm tra ổn định cột:
- Cột ngắn: Đảm bảo khả năng chịu nén của vật liệu.
- Cột dài: Kiểm tra thêm hiện tượng uốn dọc (eo lệch Euler).
Thiết kế cốt thép cột:
- Tính cốt thép dọc: $A_s = \frac{N}{0.87 \cdot f_y}$
- Thép đai: Bố trí để tăng khả năng chịu cắt và ổn định.

4. Tính toán sàn

a) Phân loại sàn

Sàn dầm: Sàn truyền tải lên dầm chính.
Sàn phẳng: Không có dầm, tải được truyền trực tiếp xuống cột.

b) Các bước tính toán sàn

Xác định tải trọng tác dụng:
- Tải trọng tĩnh: Trọng lượng sàn, hoàn thiện.
- Tải trọng động: Tải trọng sử dụng.
Phân tích nội lực sàn:
- Sử dụng sơ đồ dầm liên tục cho mỗi dải sàn.
- Mô-men uốn lớn nhất: $M = \frac{w \cdot L^2}{8}$
Thiết kế cốt thép sàn:
- Tính thép chịu mô-men: $A_s = \frac{M}{0.87 \cdot f_y \cdot z}$
- Tính thép chịu cắt nếu cần.
Kiểm tra độ võng:
- Dùng công thức hoặc phần mềm để kiểm tra độ võng không vượt quá giới hạn
- Dưới đây là các ví dụ thực tế minh họa cách tính toán từng cấu kiện: móng, dầm, cột, và sàn, giúp bạn hình dung rõ hơn cách áp dụng các công thức và phương pháp trong thực tiễn.
- 1. Tính toán móng
  
  Ví dụ:
  
  Thiết kế móng băng cho một cột có tải trọng $P_t = 200 \, \text{kN}$ . Đất nền có sức chịu tải $q_u = 150 \, \text{kN/m}^2$ , hệ số an toàn $F_s = 3$ .
  
  Giải:
- Xác định sức chịu tải cho phép của nền:
  $q_{allow} = \frac{q_u}{F_s} = \frac{150}{3} = 50 \, \text{kN/m}^2$
- Tính diện tích đáy móng:
  $A = \frac{P_t}{q_{allow}} = \frac{200}{50} = 4 \, \text{m}^2$
- Chọn kích thước móng (băng dài 4m, rộng 1m): Giả sử chiều dài móng $L = 4 \, \text{m}$ , ta tính chiều rộng:
  $B = \frac{A}{L} = \frac{4}{4} = 1 \, \text{m}$
- Kiểm tra ứng suất dưới móng:
  $q = \frac{P_t}{A} = \frac{200}{4} = 50 \, \text{kN/m}^2 \quad (Đạt yêu cầu)$
- Tính thép móng (giả sử móng chịu mô-men $M = 20 \, \text{kN}\cdot\text{m}$ ):
  $A_s = \frac{M}{0.87 \cdot f_y \cdot z} = \frac{20 \cdot 10^6}{0.87 \cdot 400 \cdot 0.9} = 64.1 \, \text{mm}^2$
  Chọn 2 thép $\phi 12$ (diện tích thép thực = 226 mm²).
- 2. Tính toán dầm
  
  Ví dụ:
  
  Thiết kế dầm đơn giản dài $L = 4 \, \text{m}$ , chịu tải trọng phân bố $w = 10 \, \text{kN/m}$ .
  
  Giải:
- Tính mô-men uốn lớn nhất:
  $M = \frac{w \cdot L^2}{8} = \frac{10 \cdot 4^2}{8} = 20 \, \text{kN}\cdot\text{m}$
- Tính cốt thép chịu mô-men: Giả sử $f_y = 400 \, \text{MPa}, b = 200 \, \text{mm}, d = 450 \, \text{mm}, \gamma_c = 25 \, \text{MPa}$ .
  $A_s = \frac{M}{0.87 \cdot f_y \cdot z} = \frac{20 \cdot 10^6}{0.87 \cdot 400 \cdot 0.9 \cdot 450} = 142.4 \, \text{mm}^2$
  Chọn 2 thép $\phi 12$ (diện tích thép thực = 226 mm²).
- Kiểm tra lực cắt:
  $Q = \frac{w \cdot L}{2} = \frac{10 \cdot 4}{2} = 20 \, \text{kN}$
  Với lực cắt này, chọn thép đai $\phi 8a150$ .
- 3. Tính toán cột
  
  Ví dụ:
  
  Thiết kế cột chịu tải trọng nén $P_t = 500 \, \text{kN}$ . Kích thước cột $b = 300 \, \text{mm}, h = 300 \, \text{mm}$ , bê tông $f_c = 25 \, \text{MPa}$ , thép $f_y = 400 \, \text{MPa}$ .
  
  Giải:
- Tính diện tích tiết diện cột:
  $A_c = b \cdot h = 300 \cdot 300 = 90,000 \, \text{mm}^2$
- Kiểm tra ứng suất nén:
  $\sigma = \frac{P_t}{A_c} = \frac{500 \cdot 10^3}{90,000} = 5.56 \, \text{MPa} \quad (Nhỏ hơn $ f_c $, đạt yêu cầu)$
- Tính cốt thép dọc:
  $A_s = \frac{P_t}{0.87 \cdot f_y} = \frac{500 \cdot 10^3}{0.87 \cdot 400} = 1437 \, \text{mm}^2$
  Chọn 4 thanh $\phi 16$ (diện tích thép thực = 1608 mm²).
- Bố trí thép đai:
  Chọn thép đai $\phi 8a200$ .
- 4. Tính toán sàn
  
  Ví dụ:
  
  Thiết kế sàn dày $h = 120 \, \text{mm}$ , chịu tải trọng phân bố $w = 5 \, \text{kN/m}^2$ , nhịp sàn $L = 4 \, \text{m}$ .
  
  Giải:
- Tính mô-men uốn lớn nhất:
  $M = \frac{w \cdot L^2}{8} = \frac{5 \cdot 4^2}{8} = 10 \, \text{kN}\cdot\text{m}$
- Tính thép chịu mô-men: Giả sử $f_y = 400 \, \text{MPa}, b = 1000 \, \text{mm}, d = 100 \, \text{mm}, z = 0.9d$ .
  $A_s = \frac{M}{0.87 \cdot f_y \cdot z} = \frac{10 \cdot 10^6}{0.87 \cdot 400 \cdot 0.9 \cdot 100} = 320.5 \, \text{mm}^2$
  Chọn 6 thép $\phi 8$ (diện tích thép thực = 301 mm², gần đúng).
- Kiểm tra độ võng:
  $\text{Độ võng giới hạn: } \frac{L}{250} = \frac{4}{250} = 16 \, \text{mm}$
  Tính độ võng thực tế bằng công thức hoặc phần mềm (SAFE, ETABS).