Tìm hiểu cách dự tính kích thước của kết cấu bê tông cốt thép
Đây là điều cơ bản mà các kiến trúc sư cần phải biết về kết cấu, để không chỉ đưa thiết kế của họ vào thực tế mà còn để thảo luận các dự án của họ với các kỹ sư để tìm ra giải pháp xây dựng tốt nhất. Dự tính trước kích thước kết cấu là điều quan trọng để thiết kế ban đầu các thành phần kết cấu, tiết lộ các hạn chế và các khả năng của không gian.
Một trong những tải trọng chính mà kết cấu phải hỗ trợ là trọng lượng bản thân của nó, vì vậy điều cần thiết là phải biết thông tin này để các phần khác nhau của tòa nhà có thể được dự tính kích thước. Khi bắt đầu một dự án kết cấu, kỹ sư vẫn chưa biết kích thước của các phần khác nhau tạo thành kết cấu, và do đó, không thể biết được trọng lượng của chúng. Một vấn đề nan giải nảy sinh: để biết trọng lượng cần phải biết kích thước, nhưng, để biết kích thước cần phải biết trọng lượng.
Trong quá trình phát triển của dự án, kiến trúc sư bị lôi cuốn khi thiết kế mà không cần phải biết kích thước của từng bộ phận của tòa nhà (ví dụ như kích thước của các cột). Những yếu tố quan trọng này lại ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng và tính thẩm mỹ của dự án.
Để giải quyết sự bế tắc này, các quy trình dự tính trước nhanh chóng đã được phát triển, mặc dù chúng không thể hiện kết quả chính xác nhưng cũng cho một kết quả tương đối. Rõ ràng, cần phải thực hiện các phép tính kết cấu cẩn thận và độ chính xác theo yêu cầu của các tiêu chuẩn kỹ thuật, nhưng ít nhất là dự tính kích thước cung cấp một điểm khởi đầu cho dự án được thực hiện.
Dự tính kích thước của các tấm
Các nhịp với chiều dài W1 và chiều rộng W2 của các tấm, được xác định bởi dầm thường xác định chu vi. Kích thước duy nhất không biết cho các tấm là chiều cao H của nó. Để có ý tưởng về các phương án chiều cao sơ bộ trong một tấm rắn, bạn có thể chia khoảng nhỏ cho 40, để tránh các tấm mỏng hơn 7 cm (với các sàn thông thường) và 12 cm (các tấm tải các phương tiện giao thông). Trong các tấm có gân đúc sẵn, chiều cao ban đầu có thể được tính bằng cách chia cho 20.
Dự tính kích thước dầm
Với dầm, cần quan tâm đến chiều dài dầm W (với dầm được đỡ 2 đầu) hoặc dầm dài W1, W2,... Wn (trong trường hợp có nhiều gối đỡ). Nếu là dầm console, chiều dài console đã được xác định. Độ dày dầm Bw phải luôn từ 12 cm trở lên, có thể xem là độ dày tường mà dầm hỗ trợ, chưa tính lớp hoàn thiện. Tương tự như các phép tính sàn, vẫn cần xác định chiều cao h của dầm, không được nhỏ hơn 20 cm.
Trong dầm có 2 gối đỡ, không có console ở cuối, chiều cao H được tính bằng cách chia W1 cho 10, làm tròn đến bội số của 5.
Trong dầm có nhiều gối đỡ, chiều cao sẽ được tính bằng cách chia các nhịp chính (W1, W2, ... Wn) cho 12, làm tròn đến bội số của 5. Chiều cao này có thể sử dụng trên toàn bộ dầm, ngay cả ở những đoạn nhịp nhỏ hơn.
Chiều cao của dầm console có thể được ước tính bằng cách chia chiều dài console cho 5.
Dự tính kích thước cột
Đối với cột, chỉ có chiều cao được biết trước, vì vậy cần thiết phải xác định diện tích cột AxB. Theo tiêu chuẩn kĩ thuật Brazil, kích thước của A và B phải lớn hơn hoặc bằng 19 cm. Nhưng trong nhiều trường hợp đặc biệt, nó có thể bằng 14 cm, nếu như diện tích mặt cắt lớn hơn hoặc bằng 360 cm². Đoạn dài nhất của mặt cắt không nên lớn hơn 2 lần đoạn ngắn nhất: B ≤ 2A
Tải trọng của một cột thay đổi trên mỗi tầng và có thể được ước tính bằng cách sử dụng "vùng ảnh hưởng", được xác định bằng một nửa khoảng cách giữa các cột lân cận. Mỗi m² diện tích ảnh hưởng của mỗi tấm sẽ góp 1000 kg trọng lượng vào cột, bao gồm trọng lượng bản sàn, trọng lượng của các bức tường và các tấm lót và tải trọng tình cờ. Có thể là sự đóng góp của tấm đầu tiên, tiếp xúc với mặt đất, và của tấm cuối cùng, ở phần cao nhất của tòa nhà, chỉ là 500 kgf / m2.
Rõ ràng, tải sẽ dồn vào cột từ trên xuống, do đó, cột trụ càng thấp, diện tích mặt cắt của nó càng lớn, tùy thuộc vào tải trọng mà nó hỗ trợ và sức căng chấp nhận được của bê tông được sử dụng. Chỉ với mục đích định trước, bê tông chịu lực thấp được xem xét trong tính toán diện tích ban đầu của cột, với độ căng tính toán cho phép, xem xét hệ số an toàn là 10 mpa, hoặc 100 kgf/ m², vì lợi ích an toàn trong những cây cột.
Mỗi cột phải được tính riêng. Dưới đây là một ví dụ về kích thước dự tính trước cho một trong những trụ cột của một tòa nhà 5 tầng. Người ta cho rằng khu vực ảnh hưởng của cây cột là không đổi ở tất cả các cấp và bằng 40 m².
Những trình bày phía trên mang tính định hướng khi thiết kế một dự án kiến trúc. Tất cả các tính toán cho việc xây dựng tòa nhà phải được kiểm tra chặt chẽ để tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật.