Tính toán kết cấu thép là bộ môn kết cấu đòi hỏi kỹ sư giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế kết cấu thép. Kết cấu thép là bộ môn khó và và có ít kỹ sư thành thạo. Với kinh nghiệm thiết kế tính toán kết cấu thép nhiều năm. Zamin có giải pháp tính toán kết cấu thép tối ưu và đảm bảo chất lượng công trình. Phù hợp với các tiêu chuẩn quy chuẩn của Việt Nam và thế giới. Đặc biệt kết cấu thép của công trình độ phức tạp cao như biểu tượng công trình kiến trúc phức tạp Zamin đều có giải pháp cho bạn.
Mục lục
hiện
Hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới kết cấu thép được áp dụng phổ biến. Bởi ưu điểm về sự vượt nhịp và thi công lắp đặt nhanh chóng. Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Nhà thép tiền chế có thể tái sử dụng nhiều lần nên mang lại hiệu quả cao hơn sơ với các dạng nhà khác.
Hãy liên hệ Zamin hỗ trợ bạn trong việc tư vấn thiết kế kết cấu thép nhé.
Liên hệ 0908.624.368 làm việc trên toàn quốc. Hà Nội, Đà Nẵng, Hồ Chí Minh.
Tư vấn thiết kế kết cấu từ công trình cấp I, II, 3
Xem thêm hồ sơ năng lực Zamin để biết thêm chi tiết.
Các dạng tính toán kết cấu thép thường gặp
Tính toán kết cấu thép đòi hỏi kỹ năng phân tích các loại ứng suất và khả năng chịu lực của kết cấu. Dưới đây là các dạng tính toán kết cấu thép thường gặp trong thiết kế và thi công:
Tính toán cường độ chịu lực
- Tính toán lực nén: Áp dụng cho các cấu kiện chịu lực dọc trục, ví dụ như cột trong kết cấu nhà xưởng hoặc nhà cao tầng. Các yếu tố cần xem xét là ứng suất nén và hiện tượng mất ổn định (oằn).
- Tính toán lực kéo: Áp dụng cho các cấu kiện chịu lực kéo, như thanh giằng hoặc cáp treo. Cần đảm bảo cấu kiện chịu lực kéo dọc trục mà không bị đứt gãy.
- Tính toán lực uốn: Dành cho các cấu kiện chịu lực uốn ngang như dầm, thanh đỡ hoặc xà ngang. Tính toán này tập trung vào ứng suất uốn và độ võng của cấu kiện, đảm bảo khả năng chịu tải và sự ổn định.
- Tính toán lực xoắn: Áp dụng cho các cấu kiện chịu xoắn, thường là các kết cấu chịu tải trọng phân bố không đều hoặc có dạng vòng. Cần kiểm tra để đảm bảo rằng các cấu kiện không bị biến dạng xoắn quá mức.
Tính toán ổn định của kết cấu
- Tính toán độ oằn của cột và thanh chịu nén: Hiện tượng oằn xảy ra khi các cấu kiện chịu nén bị mất ổn định dưới tải trọng. Các phương pháp tính toán bao gồm oằn đàn hồi và oằn phi đàn hồi, áp dụng cho cả dầm và cột.
- Tính toán ổn định tổng thể của khung kết cấu: Đối với các hệ thống khung, tính toán ổn định tổng thể đảm bảo hệ thống không bị lật hoặc sập khi chịu tải trọng ngang, như gió hoặc động đất.
Tính toán độ võng và biến dạng
- Độ võng của dầm và khung: Đối với các dầm hoặc xà, tính toán độ võng nhằm đảm bảo kết cấu không bị võng quá mức, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ và chức năng của công trình. Độ võng cho phép thường được xác định dựa trên các tiêu chuẩn như TCVN hoặc Eurocode.
- Biến dạng tổng thể của khung kết cấu: Đối với các hệ khung không gian, tính toán biến dạng tổng thể giúp đảm bảo công trình không bị biến dạng quá mức, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và sự ổn định.
Tính toán mối nối và liên kết
- Mối nối hàn: Các mối hàn cần được tính toán để chịu được tải trọng mà không bị nứt hoặc suy yếu. Điều này bao gồm tính toán độ bền kéo, nén và uốn của mối nối.
- Mối nối bu lông: Mối nối bu lông cần được tính toán dựa trên cường độ chịu lực của bu lông, độ bền kéo, lực cắt và lực xiết. Điều này quan trọng cho các mối nối dầm – cột hoặc giằng – cột.
- Liên kết chịu lực hỗn hợp: Đối với các mối nối chịu nhiều loại lực cùng lúc, cần tính toán các phương diện khác nhau như lực kéo, nén và cắt để đảm bảo an toàn.
Tính toán chịu tải trọng động
- Tải trọng gió: Được tính toán dựa trên các quy chuẩn, tiêu chuẩn để đảm bảo kết cấu không bị dao động mạnh khi chịu tải trọng gió lớn.
- Tải trọng động đất: Tính toán này rất quan trọng đối với các công trình trong vùng có động đất, nhằm đảm bảo độ bền và ổn định của kết cấu khi chịu tải trọng động đất.
- Tải trọng tác động ngắn hạn khác: Ngoài gió và động đất, các tải trọng khác như tải trọng do thiết bị hoạt động hoặc tải trọng do con người cũng cần được tính toán để đảm bảo sự an toàn của kết cấu.
Tính toán kết cấu khung không gian
- Khung giàn và khung mái: Tính toán kết cấu cho khung giàn và khung mái là dạng phổ biến trong nhà tiền chế, đảm bảo chúng chịu được tải trọng của mái và tác động bên ngoài như gió và động đất.
- Tính toán kết cấu khung dầm: Trong các công trình yêu cầu kết cấu dầm chịu tải lớn, như cầu hoặc nhà kho, tính toán này nhằm đảm bảo các dầm trong khung không bị võng quá mức và có độ bền cao.
Phân tích và thiết kế tối ưu
- Phân tích ứng suất và biến dạng: Phân tích ứng suất (stress analysis) và biến dạng (strain analysis) giúp xác định vùng có khả năng xảy ra biến dạng lớn, từ đó điều chỉnh thiết kế sao cho tối ưu.
- Tối ưu hóa trọng lượng và chi phí: Thiết kế kết cấu thép với trọng lượng nhẹ nhưng vẫn đảm bảo khả năng chịu lực, giúp giảm chi phí vật liệu và lắp ráp, đồng thời đảm bảo hiệu quả sử dụng lâu dài.
Các dạng tính toán này giúp thiết kế kết cấu thép một cách an toàn, tối ưu và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về độ bền, ổn định, và an toàn cho từng loại công trình.
Các tiêu chuẩn áp dụng tính toán kết cấu thép
Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN)
- TCVN 5575:2018 – Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép: Quy định cách thức tính toán thiết kế kết cấu thép cho nhà và công trình công nghiệp, bao gồm các yêu cầu về cường độ, ổn định, độ bền vật liệu và khả năng chịu lực của thép.
- TCVN 2737:2023 – Tải trọng và tác động: Tiêu chuẩn quy định tải trọng tác động lên kết cấu, giúp xác định và phân bổ tải trọng đúng cách cho từng loại công trình.
Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (AISC và ANSI/AISC)
- AISC 360-16 – Quy phạm về thiết kế kết cấu thép tại Hoa Kỳ: Được ban hành bởi Viện Kết cấu thép Hoa Kỳ, tiêu chuẩn này hướng dẫn thiết kế kết cấu thép với các quy định về độ bền, ổn định, chịu lực của thép trong các công trình xây dựng.
- ANSI/AISC 341-16 – Tiêu chuẩn về kết cấu thép trong khu vực chịu động đất: Đặc biệt quan trọng cho các công trình trong vùng có hoạt động địa chất mạnh, tiêu chuẩn này đưa ra hướng dẫn để kết cấu thép có thể chịu đựng các tác động của động đất.
Tiêu chuẩn châu Âu (Eurocode)
- EN 1993-1-1 (Eurocode 3) – Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép: Quy định về tính toán và thiết kế kết cấu thép tại các quốc gia thuộc châu Âu, bao gồm các yếu tố về an toàn, ổn định, khả năng chịu lực.
- EN 1990 – Tiêu chuẩn nền tảng cho các tiêu chuẩn khác, bao gồm các nguyên tắc về độ bền, tải trọng và các yếu tố an toàn trong thiết kế kết cấu.
Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS)
- JIS G 3101 – Thép cán nóng dùng trong kết cấu xây dựng: Quy định về các loại thép sử dụng trong kết cấu xây dựng tại Nhật Bản.
- AIJ (Architectural Institute of Japan) – Các tiêu chuẩn của Viện Kiến trúc Nhật Bản: Cung cấp các quy định thiết kế kết cấu thép nhằm đảm bảo độ bền và an toàn cho công trình xây dựng tại Nhật Bản.
Tiêu chuẩn Anh Quốc (BS)
- BS 5950 – Quy phạm thiết kế kết cấu thép cho xây dựng công trình tại Anh: Được sử dụng trong việc thiết kế kết cấu thép tại Anh Quốc với các yêu cầu nghiêm ngặt về độ bền và an toàn.
- BS EN 1993-1-8 – Thiết kế và chế tạo mối nối trong kết cấu thép: Một phần của Eurocode 3, tiêu chuẩn này tập trung vào thiết kế mối nối, đảm bảo chúng chịu được tải trọng và các lực tác động khác.
Tiêu chuẩn Úc (AS)
- AS 4100 – Tiêu chuẩn kết cấu thép tại Úc: Tiêu chuẩn này quy định về tính toán, thiết kế và thi công kết cấu thép, tập trung vào độ bền, khả năng chịu lực và các yếu tố an toàn trong kết cấu.
Xem thêm –> thiết kế nhà xưởng
