Kiến trúc phong thuỷ chia sẻ các bạn bài viết: Dầm bê tông cốt thép là gì? Nguyên lý cấu tạo, các bạn cùng tham khảo chi tiết bài viết của chúng tôi.
Dầm bê tông cốt thép là gì?
Dầm bê tông cốt thép là một loại dầm quan trọng trong ngành xây dựng. Để hiểu rõ khái niệm này, trước tiên, chúng ta cần hiểu về dầm và các loại dầm khác.
Dầm là một thành phần cơ bản trong công trình xây dựng, thường đóng vai trò như thanh chịu lực, đặc biệt là chịu lực uốn. Chúng có thể nằm ngang hoặc nghiêng để hỗ trợ các phần như tường, mái của công trình.
Dầm có nhiều loại và được làm từ các loại vật liệu khác nhau. Kích thước của dầm thường phụ thuộc vào diện tích và cấu trúc cụ thể của công trình.
Một số ví dụ về các loại dầm phổ biến bao gồm dầm sàn, dầm mái, và dầm cầu trục. Trong mỗi loại dầm này, có thể được chia thành các dầm chính và các dầm phụ, tùy thuộc vào chức năng cụ thể trong hệ thống xây dựng.
Khái niệm “Dầm bê tông cốt thép” là gì?
Dầm bê tông cốt thép là một loại cấu kiện xây dựng được hình thành từ hai thành phần chính: bê tông và cốt thép. Thông qua sự kết hợp của hai nguyên liệu này, chúng ta tạo ra dầm bê tông cốt thép, thường có hình dạng hình chữ nhật hoặc vuông. Kích thước của dầm bê tông cốt thép thường phụ thuộc vào diện tích và yêu cầu cụ thể của công trình xây dựng.
Bê tông, trong trường hợp này, là một hỗn hợp bao gồm ba thành phần chính: xi măng, cát và đá. Dầm bê tông cốt thép, do đó, là một sự kết hợp của bê tông và thép (với thép bao gồm sắt và cacbon C, cùng với một số hợp chất hóa học khác).
Dầm bê tông cốt thép được thiết kế để chịu lực uốn, nhưng cũng có khả năng chịu lực nén. Tuy nhiên, khả năng chịu lực nén thường thấp hơn so với khả năng chịu lực uốn. Do đó, khi nói về dầm, người ta thường hiểu rằng khả năng chịu lực uốn là mặt quan trọng nhất của chúng.
Cấu tạo của dầm bê tông cốt thép bao gồm các yếu tố sau:
Cốt thép dọc: Trong mỗi dầm, có tồn tại bốn cốt thép dọc ở bốn góc của thanh dầm. Các cốt thép này có thể chia thành cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo. Cốt thép dọc chịu lực thường thuộc vào các nhóm AII, AIII, hoặc CII, CIII, với đường kính nằm trong khoảng từ 12-40mm.
Cốt thép đai: Cốt thép đai trong dầm được sử dụng để chịu lực ngang. Vì vậy, đường kính của chúng thường nhỏ hơn nhiều so với cốt thép dọc, và mức tối thiểu quy định là 4mm.
Lớp bảo vệ cốt thép (Ao): Lớp bảo vệ cốt thép được định nghĩa là khoảng cách từ mép ngoài bê tông đến mép cốt thép. Lớp bảo vệ này có hai phần: Ao1 dành cho cốt thép đai và Ao2 dành cho cốt thép dọc. Mục đích của lớp bảo vệ này là bảo vệ cốt thép khỏi hoen rỉ và sét.
Khoảng cách thông thủy (To): Khoảng cách này được đo từ một cốt thép đến mép cốt thép khác, đảm bảo rằng không có vật liệu nào bị kẹt trong quá trình đổ bê tông. Có quy định về kích thước Ao1 và Ao2 như sau: Ao1 phải lớn hơn hoặc bằng 1cm khi độ dày của dầm (h) dưới 25cm, và lớn hơn hoặc bằng 1,5cm khi h lớn hơn 25cm. Ao2 phải lớn hơn hoặc bằng 1,5cm khi h dưới 25cm, và lớn hơn hoặc bằng 2cm khi h lớn hơn 25cm.
Đây là cấu tạo cơ bản của dầm bê tông cốt thép. Cấu trúc này có thể thay đổi tùy theo loại công trình, nhưng trong phạm vi bài viết này, chúng tôi không đi sâu vào sự khác biệt giữa cấu trúc của dầm trong xây dựng nhà dân dụng và các công trình xây dựng lớn. Thay vào đó, chúng tôi sẽ giải thích về khái niệm, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của dầm bê tông cốt thép.
Nguyên lý hoạt động của dầm bê tông cốt thép
Khi tải trọng ban đầu còn nhẹ, dầm duy trì tính nguyên vẹn của nó. Tuy nhiên, khi tải trọng tăng lên, xuất hiện những khe nứt trên dầm. Đầu tiên, xuất hiện các khe nứt thẳng góc với trục dầm tại những điểm trên dầm mà có lực moment lớn. Đồng thời, cũng xuất hiện các khe nứt nghiêng ở những điểm gần gối tựa, nơi có lực ngang lớn. Khi tải trọng tăng lên đáng kể, dầm có thể bị phá hủy hoặc tạo ra khe nứt thẳng góc tại những điểm tiết diện cụ thể hoặc khe nứt nghiêng ở những điểm khác.
Trong suốt quá trình tải trọng, độ nghiêng của dầm tiếp tục tăng lên. Trong trường hợp của dầm, giới hạn theo khả năng chịu lực (tức là giới hạn theo cường độ) được xác định bằng cách theo dõi sự phá hủy trên các tiết diện của dầm, bao gồm cả khe nứt thẳng góc với trục dầm và khe nứt nghiêng. Do đó, quá trình tính toán cấu kiện chịu lực uốn dựa trên khả năng chịu lực bao gồm cả tính toán trên tiết diện thẳng góc với trục dầm và trên tiết diện nghiêng.
NGUYÊN TẮC CẤU TẠO CỐT THÉP DẦM
Bố trí cốt thép ngang trong tiết diện của dầm bê tông cốt thép
Trong thiết kế của dầm bê tông cốt thép, chúng ta sử dụng cốt thép dọc và cốt thép ngang để tạo nên một hệ thống khung cốt thép. Cốt thép dọc có hai loại cấu tạo chính:
Cốt thép dọc chịu lực
Cốt thép dọc cấu tạo
Khi chọn đường kính cho cốt thép dọc trong tiết diện dầm, chúng ta có một số quy tắc cần tuân theo:
Đường kính của cốt thép dọc thường nằm trong khoảng từ 12mm đến 25mm cho các dầm sàn, tùy thuộc vào yêu cầu về khả năng chịu lực của dầm.
Trong trường hợp dầm chính, đường kính của cốt thép có thể lên đến 32mm.
Tuy nhiên, không nên chọn đường kính quá lớn, vượt quá 1/10 bề rộng của dầm, để tránh gây ra sự không cân đối trong thiết kế.
Để thuận tiện cho việc thi công, không nên sử dụng quá ba đường kính khác nhau cho cốt thép chịu lực trong mỗi dầm, và sự chênh lệch giữa các đường kính nên ít nhất là 2mm để tránh sự nhầm lẫn.
Khi bạn đã biết diện tích của cốt thép cần thiết (As), bạn có thể tham khảo bảng dưới đây để lựa chọn đường kính cốt thép phù hợp.
Khi điều chỉnh vị trí của cốt thép trong tiết diện, cần tuân theo các quy định về bảo vệ và khoảng cách giữa các cốt thép. (Bạn có thể xem lại các bài viết trước của tôi về dầm để tìm hiểu về quy định này.)
Lớp bảo vệ cho cốt thép trong dầm cần được xác định theo hai loại cốt thép khác nhau: cốt thép chịu lực C1 và cốt thép đai C2. Trong mọi trường hợp, độ dày của lớp bảo vệ C không được ít hơn đường kính của cốt thép và không thấp hơn giá trị Co, được quy định như sau:
Đối với cốt thép chịu lực:
Trong bản và tường với độ dày từ 100mm trở xuống, giá trị Co là 10mm (hoặc 15mm nếu ở trong môi trường ẩm ướt).
Trong bản và tường với độ dày từ 100mm trở lên, giá trị Co là 15mm (hoặc 20mm nếu ở trong môi trường ẩm ướt).
Trong dầm và sườn với chiều cao nhỏ hơn 250mm, giá trị Co là 15mm (hoặc 20mm nếu ở trong môi trường ẩm ướt).
Trong dầm và sườn với chiều cao từ 250mm trở lên, giá trị Co là 20mm (hoặc 25mm nếu ở trong môi trường ẩm ướt).
Đối với cốt thép cấu tạo và cốt thép đai:
Khi chiều cao của tiết diện dầm nhỏ hơn 250mm, giá trị Co là 10mm (hoặc 15mm nếu ở trong môi trường ẩm ướt).
Khi chiều cao của tiết diện dầm từ 250mm trở lên, giá trị Co là 15mm (hoặc 20mm nếu ở trong môi trường ẩm ướt).
Lưu ý:
Các giá trị trong ngoặc (..) áp dụng cho kết cấu nằm ngoài trời hoặc trong các vị trí ẩm ướt.
Đối với các kết cấu nằm trong vùng chịu tác động của môi trường biển (nước mặn), cần tăng độ dày của lớp bảo vệ theo tiêu chuẩn TCXDVN 327:2004.
Đối với kết cấu làm bằng bê tông nhẹ hoặc bê tông tổ ong, cần tăng độ dày của lớp bảo vệ theo điều 8.3 của tiêu chuẩn TCXDVN 5574:2012.
Khoảng hở của cốt thép dầm
Khoảng cách giữa các cốt thép trong dầm
Khoảng cách giữa hai mép cốt thép, tức là khoảng cách thông thủy (khoảng hở), không nên nhỏ hơn đường kính của cốt thép lớn hơn và không thấp hơn một giá trị cố định. Đối với cốt thép trong dầm sàn, quy định về khoảng cách là như sau:
Đối với cốt thép đặt ở phía dưới, khoảng hở phải ít nhất bằng 25mm.
Đối với cốt thép đặt ở phía trên, khoảng hở phải ít nhất bằng 30mm.
Nguyên tắc cấu tạo cốt thép trong dầm
Khi cốt thép được sắp xếp thành hai hàng (theo hình c), quy tắc về khoảng cách là như sau: khoảng hở phía trên (to) phải ít nhất là 50mm (trừ hai hàng ở phía dưới cùng). Lưu ý rằng khi có nhiều hàng cốt thép trong cùng một vùng, không được đặt cốt thép ở hàng trên vào khe hở ở hàng dưới.
Trong trường hợp sử dụng dầm dùi trong quá trình thi công, khoảng hở (t) ở các lớp cốt thép phía trên phải đảm bảo đủ để dầm dùi có thể được đút vào.
Trường hợp đặc biệt: Trong những điều kiện thi công chật hẹp hoặc khi cần sử dụng nhiều cốt thép, có thể bố trí chúng thành các cặp, không để lại khoảng hở giữa chúng (theo hình d). Khi ghép cặp cốt thép, khoảng hở giữa các cặp phải đảm bảo ít nhất là 1,5 đường kính của cốt thép (tc>=1,5.Ø).
Sự giao nhau của cốt thép trong dầm
Nguyên tắc cấu tạo cốt thép trong dầm sàn và dầm chính (dầm chính) là để đảm bảo cốt thép dọc của chúng góc vuông với nhau và giao nhau tại các điểm liên kết. Tại những điểm này, cốt thép của hai dầm có thể chồng lên nhau, đặc biệt là các thanh ở phía trên. Thông thường, cốt thép dọc trong dầm chính được đặt bên dưới cốt dọc của dầm sàn.
Khi đặt cốt thép ở phía trên của dầm sàn thành hai hàng (hình c), cần đặt chúng cách xa nhau để cốt thép phía trên của dầm chính có thể được đặt vào giữa hai hàng đó. Nếu cốt thép phía trên của dầm chính cũng được đặt thành hai hàng, thì cũng cần đặt chúng cách xa để có thể kẹp cốt thép của dầm sàn vào giữa.
Nguyên tắc đặt cốt thép theo phương dọc dầm
Nguyên tắc bố trí cốt thép theo phương dọc của dầm
Nguyên tắc chung:
Trong vùng có momen dương, cốt thép dọc chịu kéo (As) được đặt ở phía dưới dầm, trong vùng có momen âm, cốt thép dọc chịu nén (As) được đặt ở phía trên.
Đặt cốt thép ở tiết diện có momen lớn nhất sau khi tính toán và chọn. Càng xa khỏi tiết diện đó, có thể giảm cốt thép bằng cách cắt bớt một số thanh hoặc thay đổi cách bố trí.
Cốt thép độc lập:
Cốt thép độc lập được đặt một cách riêng lẻ trong từng nhịp và gối bằng các thanh thẳng.
Điều này tạo tính linh hoạt trong việc chọn và bố trí cốt thép, thuận tiện cho thi công, nhưng có thể không tiết kiệm.
Cốt thép độc lập là những thanh thẳng, có thể uốn đầu mút làm cốt thép xiên.
Cốt thép độc lập phối hợp:
Để tiết kiệm, có thể uốn một số thanh cốt thép đang chịu momen dương ở giữa nhịp lên phía trên để cùng chịu momen âm.
Phải đảm bảo tính đối xứng qua mặt đứng chứa trục dầm và trục của toàn bộ các đoạn thanh cốt thép nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Không được uốn chéo cốt thép.
Việc đặt cốt thép phối hợp có thể tiết kiệm, nhưng làm cho thi công trở nên phức tạp hơn và việc chọn lựa để bố trí các thanh cốt thép cũng trở nên khó khăn hơn.
Neo cốt thép vào gối:
Cốt thép dọc phía dưới phải được neo chắc chắn vào gối tựa.
Đầu mút của các thanh tròn trơn dùng trong khung buộc phải được uốn móc vòng.
Đầu mút của các thanh có gờ có thể để thẳng, uốn gập 90 độ hoặc 135 độ khi cần thiết.
Khi gối tựa có kích thước bị hạn chế và không thể bảo đảm chiều dài đoạn neo theo quy định, cần phải có biện pháp neo bổ sung.
Neo cốt thép ở giữa nhịp:
Cần xác định các tiết diện có momen lớn nhất trong từng đoạn dầm để tiết kiệm cốt thép, có thể cắt bớt một số thanh.
Tiết diện cắt lí thuyết là tiết diện mà tại đó thanh cốt thép không cần đến (những thanh còn lại đủ để chịu momen).
Tiết diện uốn lí thuyết là tiết diện mà tại đó thanh cốt thép không cần đến (những thanh còn lại đủ để chịu momen). Khoảng cách từ tiết diện uốn lí thuyết đến điểm cuối phải không nhỏ hơn 0.5 lần chiều cao dầm (ho).
Cốt thép dọc cấu tạo phải có đoạn neo đủ dài, không nhỏ hơn quy định.
Cốt giá:
Trong vùng nén của dầm, nếu không có cốt thép chịu lực, cốt giá cần được đặt để liên kết với cốt đai thành khung cốt thép.
Cốt giá thường có đường kính từ 10-14mm, và tổng diện tích của các thanh cốt giá cần thỏa mãn điều kiện.
Cốt đứng:
Khi chiều cao dầm lớn hơn 700mm; cần đặt thêm cốt thép dọc cấu tạo ở mặt ben của dầm, gọi đó là cốt đứng
Khoảng cách Sd giữa các cốt thép dọc; ( cốt thép chịu lực, cốt giá, cốt đứng ) theo chiều cao dầm không lớn hơn 500mm
Diện tích tiết diện một thanh cốt đứng là Asd không nhỏ hơn 0,001boSd. Lấy bo=min ( b/2 và 200mm )
Đường kính cốt đứng thường là Ø10-Ø14
Bản vẽ thi công cốt thép của dầm
Bản vẽ thi công dầm bao gồm bản vẽ về khuôn trình và bản vẽ chi tiết về cốt thép. Thông thường, đối với các cấu trúc không quá phức tạp, bản vẽ về khuôn trình có thể không cần thiết, đặc biệt khi các chi tiết cốt thép đã được thể hiện đầy đủ trên bản vẽ chi tiết cốt thép, bao gồm hình dáng và kích thước của các thành phần cấu tạo của dầm.
Bản vẽ thi công thường do đội ngũ thiết kế tạo ra, nhưng cũng có thể do đơn vị thi công thực hiện sau khi nhận được bản vẽ thiết kế kỹ thuật.
Bản vẽ chi tiết về cốt thép thường bao gồm một mặt chính và các mặt cắt ngang.
Mặt chính là mặt vẽ theo trục dầm khi nhìn từ bên cạnh, giúp hiển thị rõ hình dáng và vị trí của cốt thép dọc theo dầm.
Mặt cắt ngang dùng để thể hiện sự biến đổi của cốt thép dọc theo trục dầm khi cắt theo phương ngang.
Trong trường hợp cấu trúc đơn giản, có thể không cần vẽ chi tiết về cốt thép trên mặt chính, chỉ cần thể hiện cốt thép trên vài mặt cắt quan trọng.
Cốt thép đai thường được hiển thị chi tiết trên các mặt cắt ngang. Trên mặt chính có thể vẽ toàn bộ cốt thép đai hoặc chỉ vẽ một số thanh đại diện cho từng đoạn dầm.
Khi cốt thép đai được bố trí với khoảng cách không đều nhau (s1, s2, …), cần chỉ rõ số lượng và khoảng cách của đai trong từng đoạn hoặc độ dài của dầm nơi đặt cốt thép đai với si.
Trên mỗi hình vẽ cần ghi rõ kích thước và ký hiệu của các thanh cốt thép.
Chiều dày của lớp bê tông bảo vệ cốt thép cần được thể hiện và ghi chú rõ.
Riêng việc bố trí các khoảng trống cho cốt thép, khi cần, cần được chú ý để đảm bảo các yêu cầu của thiết kế. Tuy nhiên, các khoảng trống này có thể không cần được ghi chính xác trên bản vẽ.
Ghi chú và bảng thống kê cũng nên có mặt trên bản vẽ cốt thép. Trong ghi chú, cần trình bày những thông tin quan trọng, bao gồm thông tin về vật liệu, yêu cầu thi công, và một số quy định cần tuân theo.
Bảng thống kê cốt thép là cơ sở cho quá trình sản xuất các thanh cốt thép theo thiết kế, bao gồm hình dáng, đường kính, chiều dài, số lượng, và thông tin chi tiết khác.
