Neo cốt thép là đoạn thanh thép được chôn đủ dài trong bê tông (hoặc uốn móc, hàn thanh ngang) để lực trong thanh truyền hết sang bê tông, không bị tuột khi chịu lực. Câu hỏi hay gặp ngoài công trường là “neo thép dầm bao nhiêu d, neo thép sàn bao nhiêu d”. Theo TCVN 5574:2018, chiều dài neo không phải một con số cố định mà phụ thuộc mác thép, cấp bê tông, đường kính và thanh chịu kéo hay chịu nén. Bài viết giải thích công thức, tính sẵn bảng chiều dài neo cho thép CB300-V, CB400-V, CB500-V với bê tông B15 đến B30, và các quy định về uốn móc.
Neo cốt thép là gì, vì sao phải neo đủ dài?
Thép và bê tông làm việc chung nhờ lực bám dính trên bề mặt thanh thép, chủ yếu do các gân của thép vằn “cài” vào bê tông. Muốn thanh thép phát huy hết cường độ tại một tiết diện, phần thép kéo dài qua tiết diện đó phải đủ dài để lực bám dính cộng dồn bằng lực trong thanh. Neo thiếu thì khi chịu tải, thép bị tuột khỏi bê tông trước khi đạt cường độ, kết cấu có thể sụp đổ đột ngột tại nút dầm cột, đầu dầm hoặc chân cột.
Các cách neo cốt thép theo TCVN 5574:2018
- Neo thẳng: để đầu thanh thẳng, đủ chiều dài neo.
- Uốn đầu thanh: uốn móc, uốn chữ L hoặc chữ U (chỉ với cốt thép không ứng suất trước).
- Hàn hoặc đặt thanh thép ngang trong vùng neo.
- Chi tiết neo đặc biệt ở đầu thanh: bản đệm, đai ốc, đầu phình.
Hai quy định quan trọng (điều 10.3.5.2):
- Neo thẳng và neo chữ L chỉ dùng cho thép có gân (thép vằn). Thép tròn trơn chịu kéo bắt buộc phải uốn móc, uốn chữ U, hàn thanh ngang hoặc có chi tiết neo đặc biệt.
- Không nên dùng neo chữ L, neo có móc, uốn chữ U cho cốt thép chịu nén, trừ thép trơn có thể phải chịu kéo trong một số tổ hợp tải trọng.
Công thức tính chiều dài neo
Bước 1, chiều dài neo cơ sở (công thức 255):
L0,an = Rs × As / (Rbond × us)
Với thanh tròn, As/us = ds/4, nên L0,an = Rs × ds / (4 × Rbond). Trong đó Rs là cường độ tính toán của thép, ds là đường kính thanh.
Bước 2, cường độ bám dính (công thức 256): Rbond = η1 × η2 × Rbt, với:
- Rbt: cường độ chịu kéo tính toán của bê tông (B15: 0,75 MPa. B20: 0,90 MPa. B25: 1,05 MPa. B30: 1,15 MPa).
- η1: hệ số bề mặt thép, bằng 2,5 với thép cán nóng có gân, 2,0 với thép kéo nguội có gân, 1,5 với thép tròn trơn.
- η2: hệ số đường kính, bằng 1,0 khi ds đến 32 mm, bằng 0,9 khi ds từ 36 mm trở lên.
Bước 3, chiều dài neo yêu cầu (công thức 257): Lan = α × L0,an × As,cal / As,ef, trong đó α = 1,0 với thanh chịu kéo và 0,75 với thanh chịu nén (thép có gân neo thẳng). As,cal / As,ef là tỷ số diện tích thép cần theo tính toán và thực tế đặt (bằng 1 khi đặt vừa đủ).
Giới hạn tối thiểu: trong mọi trường hợp, chiều dài neo thực tế không nhỏ hơn 15ds, 200 mm và 0,3 L0,an. Cho phép giảm chiều dài neo nhờ cốt thép ngang, chi tiết neo hoặc lực nén ngang trong vùng neo, nhưng không giảm quá 30%. Giá trị Rs của từng mác thép tra trong bảng mác thép CB và cơ tính.
Bảng chiều dài neo tính sẵn (thép vằn, ds đến 32 mm)
Tính theo công thức trên với As,cal = As,ef, làm tròn lên, đơn vị là số lần đường kính thanh (d). Cột trong ngoặc là mác bê tông tương đương thường gọi.
| Mác thép | Trạng thái | B15 (khoảng M200) | B20 (khoảng M250) | B25 (khoảng M350) | B30 (khoảng M400) |
|---|---|---|---|---|---|
| CB300-V (Rs 260) | Chịu kéo | 35d | 29d | 25d | 23d |
| CB300-V | Chịu nén | 26d | 22d | 19d | 17d |
| CB400-V (Rs 350) | Chịu kéo | 47d | 39d | 34d | 31d |
| CB400-V | Chịu nén | 35d | 30d | 25d | 23d |
| CB500-V (Rs 435) | Chịu kéo | 58d | 49d | 42d | 38d |
| CB500-V | Chịu nén | 44d | 37d | 32d | 29d |
Ví dụ: dầm dùng thép D20 CB400-V, bê tông B20, thanh chịu kéo cần neo khoảng 39 × 20 = 780 mm. Cùng thanh đó nếu bê tông B25 thì chỉ cần khoảng 34 × 20 = 680 mm. Với thanh từ 36 mm trở lên, chiều dài neo tăng thêm khoảng 11% do η2 = 0,9.
Nhận xét: thép mác càng cao cần neo càng dài, bê tông càng tốt neo càng ngắn. Vì vậy khi đổi từ CB300 sang CB400 để giảm diện tích thép, chiều dài neo và nối lại tăng lên. Đây là lý do việc đổi mác phải để người thiết kế kiểm tra.
Neo thép dầm, sàn, cột trong thực tế
- Thép dầm vào gối tựa: cần kéo vào gối ít nhất 1/2 diện tích thép trong nhịp và không ít hơn 2 thanh. Tại gối tự do ngoài cùng, đoạn thép chịu kéo kéo vào gối tính từ mép trong gối không nhỏ hơn 5ds khi lực cắt nhỏ (bê tông đủ chịu cắt). Nếu không thỏa mãn thì tính như chiều dài neo ở trên.
- Thép sàn vào gối: kéo vào gối ít nhất 1/3 diện tích thép trên 1 m bề rộng bản trong nhịp.
- Thép dầm biên neo vào cột: thường không đủ chiều dài neo thẳng trong bề rộng cột, nên uốn chữ L xuống hoặc lên. Tổng chiều dài kể cả đoạn uốn phải đủ theo bản vẽ.
- Thép chờ cột, thép móng: đoạn thép chờ từ móng lên cột vừa là đoạn neo trong móng vừa là đoạn nối chồng với thép cột phía trên.
Khi thép không đủ dài và phải nối, chiều dài nối chồng lớn hơn chiều dài neo (hệ số 1,2 với thép chịu kéo). Bảng nối chồng tính sẵn và quy định về số thanh nối trong một tiết diện có trong bài nối thép dầm, cột, sàn đúng tiêu chuẩn.
Uốn móc cốt thép: lưu ý khi gia công
- Thép tròn trơn chịu kéo (thường là thép cuộn CB240-T làm thép sàn, thép đai) phải có móc ở đầu thanh.
- Thép vằn neo thẳng được. Khi uốn chữ L để neo thì đoạn uốn tính vào chiều dài neo theo bản vẽ.
- Cốt đai dầm, cột là cốt thép ngang phải được neo chắc chắn ở đầu bằng cách hàn hoặc ôm cốt thép dọc. Đai chịu xoắn phải là đai kín.
- Uốn bằng máy hoặc vam có gối uốn, không uốn gấp góc quá gắt. Đường kính gối uốn khi gia công không nên nhỏ hơn đường kính gối uốn dùng khi thử uốn thép theo TCVN 1651 cho mác đó, để thép không nứt ở mặt ngoài chỗ uốn. Kích thước móc cụ thể lấy theo bản vẽ và tiêu chuẩn thi công TCVN 4453 (bản 1995, đang được soát xét thay thế).
Thép uốn bị nứt hoặc thép giòn bất thường khi uốn là dấu hiệu cần kiểm tra lại lô thép và chứng chỉ chất lượng. Cách nhận biết thép đạt chuẩn của từng hãng có trong bài nhận biết thép Hòa Phát qua ký hiệu trên cây.
Những lỗi neo thép hay gặp ngoài công trường
- Áp một con số “30d” hay “40d” cho mọi trường hợp, không xét mác thép và bê tông. Với CB400-V và bê tông B15, 40d là thiếu.
- Neo thẳng thép tròn trơn chịu kéo, không uốn móc.
- Cắt bớt thép neo vì vướng thép cột, thép dầm khác tại nút khung.
- Thép neo nằm sát mặt ván khuôn, lớp bê tông bảo vệ quá mỏng làm giảm bám dính và gây gỉ.
- Thay mác thép (ví dụ CB300 thành CB400) mà không tính lại chiều dài neo, nối.
Cách đặt thép dọc, khoảng hở giữa thanh và bước đai của dầm có trong bài bố trí thép dầm theo TCVN 5574:2018.
Thép dầm móng neo vào cột biên, cột góc và các quy định cấu tạo khác của dầm móng có ở bài thép dầm móng nhà dân theo TCVN 5574.
Câu hỏi thường gặp
Neo thép dầm bao nhiêu d?
Phụ thuộc mác thép và bê tông. Với CB400-V, bê tông B20, thép chịu kéo cần khoảng 39d. Bê tông B25 khoảng 34d. CB300-V với B20 khoảng 29d. Không nhỏ hơn 15d và 200 mm.
Neo thép sàn bao nhiêu d?
Tính theo cùng công thức. Sàn thường dùng thép nhỏ nên giới hạn 200 mm hay quyết định. Ví dụ thép D10 CB300-V, B20: 29 × 10 = 290 mm.
Neo chịu nén có ngắn hơn neo chịu kéo không?
Có, hệ số α = 0,75 nên ngắn hơn khoảng 25%, nhưng vẫn không nhỏ hơn 15d và 200 mm.
Thép tròn trơn có neo thẳng được không?
Không, khi chịu kéo thép tròn trơn phải uốn móc, uốn chữ U, hàn thanh ngang hoặc có chi tiết neo.
Chiều dài neo và chiều dài nối khác nhau thế nào?
Chiều dài nối chồng tính từ chiều dài neo cơ sở nhân hệ số lớn hơn (1,2 với thép chịu kéo, 0,9 với thép chịu nén) và không nhỏ hơn 20d, 250 mm.
Kết luận
Chiều dài neo cốt thép theo TCVN 5574:2018 được tính từ cường độ thép, cường độ bê tông và đường kính thanh, tối thiểu 15d và 200 mm. Bảng tính sẵn ở trên giúp kiểm tra nhanh, nhưng chiều dài neo chính thức luôn lấy theo bản vẽ kết cấu. Cần báo giá thép thanh vằn CB300, CB400 đúng mác thiết kế, hãy liên hệ Giá Thép Hôm Nay.