Phương pháp tính theo trạng thái giới hạn (TTGH) được đưa vào tiêu chuẩn thiết kế của Liên Xô (cũ) từ năm 1955, sau đó thì đến tiêu chuẩn nước Anh năm 1972. Ngày nay hầu hết các nước trên thế giới đều dùng phương pháp này trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép. Phương pháp tính theo TTGH đã phát huy ưu điểm của phương pháp tính theo nội lực phá hoại (sử dụng hết khả năng chịu lực của bê tông và cốt thép), bổ sung những thiếu sót và khắc phục những nhược điểm của phương pháp tính theo giai đoạn phá hoại bằng cách đưa ra các hệ số tin cậy riêng cho tải trọng và vật liệu ứng với trạng thái làm việc của kết cấu.
Kết cấu bê tông cốt thép được tính toán theo hai nhóm: Các TTGH thứ nhất và các TTGH thứ hai. Trạng thái giới hạn (TTGH) là trạng thái mà từ đó trở đi kết cấu không thể thỏa mãn yêu cầu đề ra cho nó.
Trạng thái giới hạn thứ nhất (TTGH 1 – Ultimate Limit State, ULS) hay trạng thái giới hạn cực hạn. Thiết kế theo TTGH 1 là nhằm thiết kế kết cấu không bị sụp đổ trong những điều kiện bất lợi nhất. Do đó, khi tính toán TTGH 1 ta cho kết cấu làm việc trong điều kiện xấu nhất có thể xảy ra và cho phép vật liệu làm việc đến giới hạn tối đa. Nguyên lý thiết kế tổng quát là điều kiện sau phải thỏa mãn:
F ≤Fu
Trong đó:
F : Là giá trị tính toán của những tác động do ngoại lực gây ra. Fu: Là khả năng chịu lực tối đa của cấu kiện.
Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất bao gồm: tính toán độ bền, tính toán ổn định vị trí (lật, trượt, đẩy nổi).
Trạng thái giới hạn thứ hai
Trạng thái giới hạn 2 (TTGH 2 – Serviceability Limit State, SLS) là trạng thái giới hạn sử dụng. Thiết kế theo TTGH 2 nhằm giúp kết cấu thỏa mãn công năng, tạo sự tiện nghi trong quá trình sử dụng. TTGH 2 liên quan chủ yếu về vấn đề độ võng cho phép của kết cấu và vấn đề nứt trong kết cấu bê tông cốt thép. Để hạn chế các vấn đề mở rộng vết nứt do biến dạng dư không đàn hồi, vật liệu thép và bê tông chỉ được phép làm việc trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính.
Tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ hai bao gồm:
Tính toán hình thành vết nứt, được tiến hành trong điều kiện mà nội lực do ngoại lực F không vượt quá nội lực giới hạn Fcrc,u mà cấu kiện chịu được. Tính toán mở rộng vết nứt, được tiến hành theo điều kiện mà chiều rộng
vết nứt do ngoại lực acrc không vượt quá chiều rộng vết nứt giới hạn acrc,u . Tính toán biến dạng, được tiến hành theo điều kiện mà độ võng hoặc chuyển
vị của kết cấu f do ngoại lực không vượt quá giá trị độ võng hoặc chuyển vị cho phép fu .
2.5. PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU