Giới hạn và các khái niệm về kết cấu xây dựng

Khái niệm Tĩnh học, Cơ học hoặc Cơ học kết cấu thường được dùng lẫn lộn và gắn với mặt toán học, vật lý học lý thuyết, trong khi Kết cấu xây dựng hoặc Cơ kết cấu xây dựng có mục đích ứng dụng Cơ học hoặc cơ kết cấu vào trong ngành xây dựng. Vì vậy việc kiến tạo hệ chịu lực công trình và thiết kế cấu kiện (xác định kích thước yêu cầu, mặt cắt, lượng cốt thép, v. v.) được đặt lên hàng đầu.

Nhà kết cấu xây dựng hoặc nhà thiết kế xây dựng – thường là Kỹ sư xây dựng hơn là Kiến trúc sư – đảm nhiệm công việc thiết kế xây dựng.

Nhiệm vụ

Kết quả cuối cùng của việc thiết kế xây dựng là các bản tính kết cấu và thuyết minh chứng tỏ hệ chịu lực đã chọn thỏa mãn các tiêu chuẩn xây dựng bắt buộc.

Yêu cầu cơ bản quan trọng nhất của kết cấu xây dựng cũng như cơ kết cấu là hệ chịu lực phải nằm trong trạng thái cân bằng ổn định. Một phần quan trọng trong kết cấu xây dựng là mô hình hóa hệ chịu lực mẫu từ công trình xây dựng phức tạp (ngôn ngữ trong ngành còn gọi là “bổ kết cấu”) làm sao để làm sao tính toán được trong giới hạn công sức hợp lý kinh tế.

Quá trình tính toán kết cấu xây dựng tiếp tục với việc xác định ngoại lực tác động (Chú thích: tác giả dùng từ [ngoại tác] thay cho tải trọng hoặc ngoại lực vì ngoài tác nhân lực – trọng lực, gió, động đất, v. v. – ra còn có thể có các tác nhân không phải là lực khác là nhiệt, biến dạng cưỡng bức, v. v.). Từ đó có thể tính được các nội lực trong các cấu kiện. Lực tác động sẽ được truyền qua các cấu kiện xuống đến nền móng công trình.

Hệ chịu lực – Kết cấu xây dựng chia làm hai nhóm Hệ chịu lực

Hệ thanh và Hệ giàn (Thanh, Dầm, Cột, Khung)

Hệ chịu lực mặt, bao gồm Bản, Tấm, Vỏ cứng và Màng

Ngoại tác (ngoại lực, tải trọng)của một hệ chịu lực trong kết cấu xây dựng phải chú ý đến bao gồm:

Trọng lực

Lực giao thông

Lực gió

Lực sử dụng

Lực nước

Lực đất

Động đất

Nhiệt

Cưỡng bức

V. v.

Các lực động (va chạm, rung, dao động, động đất, v. v.) thường được tính quy chuyển sang một lực tĩnh trước khi dùng để tính toán cho công trình xây dựng.

Phân loại kết cấu xây dựng

Theo vật liệu xây dựng

Kết cấu xây dựng có thể được phân loại theo Vật liệu xây dựng qua đó cũng có phương pháp tính toán và quy trình thiết kế khác nhau:

– Kết cấu xây dựng bằng gạch đá (kết cấu gạch đá)

– Kết cấu gỗ, tre (kết cấu gỗ)

– Kết cấu bê tông tươi và kết cấu bê tông cốt thép

– Kết cấu thép và kim loại khác

– Kết cấu bằng vật liệu hỗn hợp composit

– Kết cấu nền móng: đất, đá

– Thủy tinh

– v. v.

Theo sơ đồ chịu lực

– Kết cấu tĩnh định

– Kết cấu siêu tĩnh

– Kết cấu phẳng

– Kết cấu không gian

Theo phương pháp thi công

– Kết cấu thi công toàn khối, tại chỗ

– Kết cấu thi công lắp ghép và thi công bán lắp ghép

Theo dạng công trình:

Kết cấu nhà cao tầng: nhà thấp tầng, nhà cao tầng, nhà công nghiệp, v. v.

Kết cấu cầu: cầu giản đơn, cầu dây văng, cầu treo, v. v.

Kết cấu hầm: hầm đi bộ, hầm qua núi, mêtrô, v. v.

Tính toán kết cấu xây dựng

Lý thuyết tính