Bố trí thép dầm là cách sắp xếp các loại cốt thép trong dầm bê tông cốt thép: thép chịu lực lớp dưới, thép chịu lực lớp trên ở gối, thép giá, cốt đai, sao cho dầm chịu được mô men và lực cắt, bê tông đổ đầm được và cốt thép được bảo vệ khỏi gỉ. Bài viết tổng hợp các quy định bố trí cốt thép của TCVN 5574:2018 (lớp bê tông bảo vệ, khoảng hở giữa thanh, số thanh tối thiểu, bước cốt đai), giải thích vì sao thép dưới nối gần gối còn thép trên nối giữa nhịp và kèm ví dụ cụ thể cho một dầm nhà dân.
Các loại cốt thép trong dầm
| Loại thép | Vị trí | Nhiệm vụ |
|---|---|---|
| Thép chịu lực lớp dưới | Đáy dầm, chạy suốt nhịp | Chịu kéo do mô men dương ở giữa nhịp |
| Thép chịu lực lớp trên (thép gối) | Mặt trên dầm, tại gối (cột, dầm đỡ) | Chịu kéo do mô men âm ở gối dầm liên tục |
| Thép giá (thép cấu tạo) | Mặt trên ở đoạn giữa nhịp | Giữ hình dạng khung thép, đỡ cốt đai |
| Cốt đai | Bao quanh thép dọc theo chiều dài dầm | Chịu lực cắt, giữ thép dọc đúng vị trí, chống phình thép chịu nén |
| Thép tăng cường | Theo thiết kế: thanh bổ sung ở gối hoặc giữa nhịp | Bù thêm diện tích thép ở vùng nội lực lớn |
Nguyên tắc cốt lõi: thép đặt ở nơi bê tông bị kéo. Dầm liên tục chịu tải đứng bị kéo ở đáy giữa nhịp và ở mặt trên tại gối, nên thép dưới tập trung ở nhịp, thép trên tập trung ở gối.
Lớp bê tông bảo vệ cốt thép dầm
Theo Bảng 19 TCVN 5574:2018, chiều dày tối thiểu của lớp bê tông bảo vệ cốt thép chịu lực:
| Điều kiện làm việc | Tối thiểu (mm) |
|---|---|
| Trong nhà, độ ẩm không lớn hơn 75% | 20 |
| Trong nhà, độ ẩm lớn hơn 75% (không có biện pháp bảo vệ bổ sung) | 25 |
| Ngoài trời (không có biện pháp bảo vệ bổ sung) | 30 |
| Trong đất, trong móng có lớp bê tông lót | 40 |
- Lớp bảo vệ còn phải không nhỏ hơn đường kính thanh thép và không nhỏ hơn 10 mm.
- Cốt thép cấu tạo (thép giá, cốt đai không tính chịu lực) được giảm 5 mm so với cốt thép chịu lực.
- Cấu kiện lắp ghép được giảm 5 mm.
Ngoài công trường, lớp bảo vệ được giữ bằng con kê bê tông hoặc nhựa đặt dưới đáy và hai bên khung thép. Thiếu con kê, thép nằm sát ván khuôn, bê tông bảo vệ mỏng là nguyên nhân phổ biến gây gỉ thép và nứt dọc dầm sau vài năm.
Khoảng cách giữa các thanh thép dọc
Theo điều 10.3.2, khoảng cách thông thủy (khe hở) tối thiểu giữa các thanh không nhỏ hơn đường kính thanh lớn nhất và không nhỏ hơn:
- 25 mm với các thanh lớp dưới, bố trí một hoặc hai lớp.
- 30 mm với các thanh lớp trên, bố trí một hoặc hai lớp.
- 50 mm với các thanh lớp dưới từ lớp thứ ba trở lên và các thanh đặt đứng khi đổ bê tông.
Khe hở này để đá dăm lọt qua và đầm được bê tông xung quanh thanh thép. Khoảng cách tối đa giữa trục các thanh dọc trong dầm và bản là 200 mm khi chiều cao tiết diện đến 150 mm, và 1,5h nhưng không quá 400 mm khi chiều cao lớn hơn 150 mm (điều 10.3.3.3).
Một số quy định khác về thép dọc:
- Dầm rộng hơn 150 mm phải có ít nhất 2 thanh thép chịu kéo trong tiết diện (điều 10.3.3.4).
- Thép dọc chịu lực kéo vào gối không ít hơn 1/2 diện tích thép trong nhịp và không ít hơn 2 thanh (điều 10.3.3.5).
- Hàm lượng thép chịu kéo tối thiểu với cấu kiện chịu uốn là 0,1% diện tích tiết diện làm việc b × h0 (điều 10.3.3.1).
Bố trí cốt đai dầm
- Đường kính: cốt đai trong khung thép buộc của cấu kiện chịu uốn không nhỏ hơn 6 mm (8 mm khi dùng bê tông B70 đến B100).
- Vùng cần cốt đai chịu cắt (thường là đoạn gần gối): bước đai không lớn hơn 0,5h0 và 300 mm.
- Vùng bê tông đủ chịu cắt (thường là đoạn giữa nhịp) với dầm cao từ 150 mm: bước đai không lớn hơn 0,75h0 và 500 mm.
- Khi có thép chịu nén theo tính toán: bước đai không lớn hơn 15 lần đường kính thép dọc chịu nén và 500 mm. Nếu thép chịu nén một bên vượt 1,5% thì không lớn hơn 10d và 300 mm.
- Cốt đai chịu cắt phải được neo chắc chắn ở đầu bằng cách hàn hoặc ôm thép dọc. Dầm chịu xoắn phải dùng đai kín.
Thép đai nhà dân thường dùng thép tròn trơn phi 6, phi 8 cán cuộn. Trọng lượng mỗi mét để bóc khối lượng đai có trong bài 1 mét sắt phi 6 nặng bao nhiêu.
Ví dụ bố trí thép cho dầm nhà dân
Dầm 220 × 400 mm trong nhà, bê tông B20, thép dọc D16 CB400-V, đai phi 6 CB240-T. Lớp bảo vệ thép chịu lực 25 mm, chiều cao làm việc h0 khoảng 400 − 25 − 8 = 367 mm:
| Hạng mục | Giới hạn theo TCVN 5574:2018 | Chọn ví dụ |
|---|---|---|
| Bước đai đoạn gần gối | Không quá 0,5h0 = 183 mm và 300 mm | a150 |
| Bước đai đoạn giữa nhịp | Không quá 0,75h0 = 275 mm và 500 mm | a200 |
| Khe hở giữa thanh lớp dưới | Không nhỏ hơn 16 mm và 25 mm | Đặt tối đa 4 thanh D16 một lớp |
| Thép kéo vào gối | Ít nhất 1/2 thép nhịp và 2 thanh | Kéo 2 thanh D16 suốt nhịp |
Kiểm tra 4 thanh D16 một lớp trong bề rộng 220 mm: lớp bảo vệ 25 mm tính đến mép thép dọc (cốt đai phi 6 nằm trong lớp này, còn lại 19 mm bê tông phủ đai, vẫn lớn hơn mức 15 mm cho cốt thép cấu tạo). Bề rộng còn lại cho khe hở: 220 − 2 × 25 − 4 × 16 = 106 mm chia cho 3 khe, mỗi khe khoảng 35 mm, đạt yêu cầu tối thiểu 25 mm. Ví dụ chỉ để minh họa cách áp quy định. Số thanh, đường kính, bước đai thực tế lấy theo tính toán trong bản vẽ.
Cắt, nối thép dầm ở đâu?
- Thép lớp dưới chịu kéo lớn ở giữa nhịp nên không nối ở đoạn giữa nhịp. Nối ở đoạn gần gối.
- Thép lớp trên chịu kéo lớn ở gối nên không nối sát cột. Nối ở đoạn giữa nhịp, nơi chỉ còn thép giá.
- Thép gối bổ sung được cắt ở khoảng cách từ gối do thiết kế quy định, cộng thêm đoạn neo. Không tự cắt ngắn hơn bản vẽ.
- Mối nối so le, không nối quá 50% số thanh thép vằn chịu kéo trên một tiết diện.
Chiều dài nối chồng theo mác thép và cấp bê tông, kèm bảng tính sẵn, có trong bài chiều dài nối chồng thép dầm theo TCVN 5574:2018.
Trình tự lắp dựng thép dầm
- Kiểm tra ván khuôn đáy, thành dầm. Đặt con kê đáy theo lớp bảo vệ.
- Rải cốt đai theo bước thiết kế (đoạn gần gối dày hơn), luồn thép dọc lớp trên và lớp dưới.
- Buộc thép dọc vào góc đai, buộc mối nối so le đúng chiều dài.
- Đặt thép gối bổ sung, thép tăng cường. Neo thép dầm vào cột hoặc dầm đỡ theo bản vẽ.
- Kê con kê hai bên thành dầm, kiểm tra lớp bảo vệ và khe hở giữa thanh.
- Nghiệm thu cốt thép trước khi đổ bê tông: số thanh, đường kính, mác thép, vị trí nối, bước đai.
Để bóc khối lượng và kiểm tra số thanh cần cho một diện tích thép yêu cầu, dùng bảng tra diện tích cốt thép dầm, sàn.
Lỗi bố trí thép dầm thường gặp
- Thiếu con kê hoặc con kê quá mỏng, thép đáy nằm sát ván khuôn.
- Đặt quá nhiều thanh một lớp, khe hở nhỏ hơn 25 mm, bê tông rỗ đáy dầm.
- Bước đai đoạn gần gối thưa như giữa nhịp.
- Móc đai không đủ, đai bung khi đổ bê tông.
- Cắt thép gối ngắn hơn bản vẽ hoặc nối thép dưới ở giữa nhịp.
Thép dầm kéo vào gối phải đủ chiều dài neo. Bảng tính sẵn có trong bài neo cốt thép bao nhiêu d.
Với bản sàn, nguyên tắc phương chịu lực và thép mũ được trình bày trong bài bố trí thép sàn đúng tiêu chuẩn.
Dầm móng băng chịu đất đẩy từ dưới lên nên làm việc ngược với dầm sàn: giữa nhịp thớ trên chịu kéo. Cách bố trí thép, lớp bảo vệ 40 mm và bước đai cho dầm móng có ở bài bố trí thép dầm móng, giằng móng.
Cốt đai cột ở vùng nút dầm cột và bước đai cột theo tiêu chuẩn có ở bài bước đai và thép dọc của cột.
Câu hỏi thường gặp
Lớp bê tông bảo vệ thép dầm là bao nhiêu?
Tối thiểu 20 mm với dầm trong nhà độ ẩm bình thường, 25 mm nơi ẩm, 30 mm ngoài trời theo TCVN 5574:2018, và không nhỏ hơn đường kính thanh.
Bước đai dầm bao nhiêu là đúng?
Vùng cần cốt đai chịu cắt: không quá 0,5h0 và 300 mm. Vùng còn lại: không quá 0,75h0 và 500 mm. Bước cụ thể theo tính toán trong bản vẽ.
Khoảng cách giữa các thanh thép dầm tối thiểu là bao nhiêu?
Không nhỏ hơn đường kính thanh lớn nhất và 25 mm với lớp dưới, 30 mm với lớp trên.
Dầm cần tối thiểu mấy thanh thép?
Dầm rộng hơn 150 mm cần ít nhất 2 thanh thép chịu kéo trong tiết diện.
Kết luận
Bố trí thép dầm đúng là đặt đủ thép ở vùng chịu kéo, giữ đủ lớp bê tông bảo vệ và khe hở giữa thanh, bước đai dày ở gối, nối so le ở vùng chịu lực nhỏ. Các con số trong bài theo TCVN 5574:2018 giúp kiểm tra nhanh tại công trường, còn số lượng và đường kính thép luôn lấy theo thiết kế. Giá thép thanh vằn D10 đến D28 của các hãng có tại trang giá thép làm dầm, cột các thương hiệu.