Nguyên tắc chọn kích thước tiết diện bê tông cốt thép

I.  Tổng quan

Việc chọn kích thước tiết diện bê tông cốt thép trong thiết kế kết cấu dựa vào nhiều yếu tố kỹ thuật, tải trọng và yêu cầu an toàn. Dưới đây là một số nguyên tắc quan trọng cần xem xét khi chọn kích thước tiết diện bê tông cốt thép:

Tải trọng và Sức chịu tải: Kích thước tiết diện phải đủ lớn để chịu được tải trọng được áp dụng lên kết cấu mà không gây ra sự đặc biệt. Thông thường, người thiết kế sẽ tính toán tải trọng tác động lên kết cấu và dựa trên đó chọn kích thước phù hợp.

Yêu cầu an toàn: Kết cấu phải đảm bảo an toàn trong các trường hợp tải trọng cực đoan như tải trọng tĩnh, tải trọng động, tác động của thiên tai, v.v. Việc chọn kích thước tiết diện cần đảm bảo rằng kết cấu không bị suy yếu trong tình huống này.

Độ dẻo và độ cứng: Kích thước tiết diện cũng phải đảm bảo tính chất cơ học của kết cấu như độ dẻo và độ cứng. Điều này liên quan đến khả năng chịu biến dạng và phục hồi sau khi tải trọng bị áp dụng.

Kích thước có sẵn: Trong một số trường hợp, việc chọn kích thước tiết diện còn phụ thuộc vào kích thước có sẵn của các vật liệu, ví dụ như thanh thép cốt.

Sự thật và kiểm tra: Kích thước tiết diện cần được kiểm tra tính hợp lý thông qua các phương pháp tính toán và kiểm tra thực nghiệm để đảm bảo rằng nó đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.

Yêu cầu thi công: Kích thước tiết diện cần phải thực tế với quá trình thi công và gia công. Khả năng thi công dễ dàng sẽ giúp đảm bảo chất lượng và tiết kiệm thời gian.

Chi phí: Việc chọn kích thước cũng phải xem xét đến mặt chi phí. Kích thước lớn hơn thường tương đương với nguyên vật liệu và công việc thi công đắt đỏ hơn.

Yêu cầu thiết kế: Các quy định về thiết kế kết cấu trong các tiêu chuẩn và quy phạm cũng sẽ hướng dẫn về việc chọn kích thước tiết diện.

Lưu ý rằng việc chọn kích thước tiết diện bê tông cốt thép là một nhiệm vụ phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố cụ thể của dự án. Thông thường, điều này được thực hiện bởi các kỹ sư thiết kế có chuyên môn trong lĩnh vực này.Đánh giá sự hợp lý của kích thước tiết diện đã chọn dựa vào tỉ lệ cốt thép

1. Đánh giá sự hợp lý của kích thước tiết diện đã chọn dựa vào tỉ lệ cốt thép.

Tỉ lệ cốt thép mà tôi muốn nhắc tới ở đây chính là μ=As/A
Với As: Là diện tích cốt thép , A: Là diện tích tiết diện
Khi đã chọn được tiết diện sơ bộ cho kết cấu, và tính toán ra cốt thép cho cấu kiện kết cấu. Việc tiếp theo là ta cần tính được tỉ lệ cốt thép μ của cấu kiện kết cấu đó rồi đem so sánh với khoảng hợp lí. Tức là μ tính ra phải thỏa mãn điều kiện
Vì nếu tính được μ quá bé chứng tỏ kích thước tiết diện là quá lớn so với yêu cầu về khả năng chịu lực, và ngược lại nếu tính được μ quá lớn thì chứng tỏ kích thước tiết diện lại quá bé so với yêu cầu khả năng chịu lực. Do đó μ phải nằm trong khoảng hợp lý
Với mỗi loại cấu kiện kết cấu lại có khoảng μ hợp lý riêng, để biết được chính xác thông số này bạn hãy tìm các bài viết về tính toán kết cấu như cột, dầm, sàn,..

2. Yếu tố thẩm mỹ của kích thước tiết diện bê tông cốt thép

Bạn cần phải kết hợp bản vẽ kết cấu với bản vẽ kiến trúc để đưa ra phương án kích thước tiết diện tối ưu nhất sao cho vừa đủ khả năng chịu lực lại vừa có tính thẩm mỹ phù hợp với phương án kiến trúc đưa ra

3. Yếu tố về điều điện thi công khi chọn kích thước tiết diện bê tông cốt thép

Bạn cần phải chọn kích thước tiết diện sao cho việc chế tạo và thống nhất hóa ván khuôn, thuận tiện cho việc đặt cốt thép và bê tông.
Thông thường chọn chiều dày của bản và tường là bội số của 1 hoặc 2cm
Chọn kích thước tiết diện dầm và cột theo bội số của 2;5 hoặc 10cm

II. Nguyên tắc cấu tạo về khung và lưới cốt thép

1. Cốt thép đặt vào trong kết cấu không để rời từng thanh mà phải liên kết chúng lại thành khung hoặc lưới

Khung gồm các cốt thép dọc và cốt thép ngang, được dùng trong các dầm và cột
Tại chỗ giao nhau giữa các cốt thép trong khung và lưới có thể được liên kết bằng buộc và hàn.
Khung và lưới buộc tạo nên bằng các thanh rời, dùng dây thép mềm (Ø0,8-Ø1) buộc chặt các nút.
Ưu điểm của phương pháp buộc là có thể bố trí cốt thép một cách linh hoạt, phù hợp với sự chịu lực của kết cấu. Do đó cốt thép được sử dụng một cách hợp lý, tiết kiệm. Nhưng nhược điểm là thi công chậm.
Để khắc phục nhược điểm trên của phương pháp buộc, người ta đã chế tạo ra phương pháp hàn bằng cách các khung và lưới hàn được chế tạo trong các cơ sở chuyên dụng bằng cách hàn điểm tiếp xúc chỗ cốt thép giao nhau.

2. Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo

Cốt thép trong khung và lưới tùy theo vai trò và nhiệm vụ của nó, sẽ được phân ra làm 2 loại: Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo

Cốt thép trong khung và lưới tùy theo vai trò và nhiệm vụ của nó, sẽ được phân ra làm 2 loại: Cốt thép chịu lực và cốt thép cấu tạo
ốt thép chịu lực hay còn có tên gọi khác là cốt thép tính toán, cốt thép này dùng để chịu các ứng lực phát sinh do tác dụng của tải trọng, chúng được xác định hoặc kiểm tra bằng tính toán
Cốt thép cấu tạo được đặt vào kết cấu với nhiều tác dụng khác nhau:

Để liên kết cốt thép chịu lực thành khung hoặc lưới
Để giữ vị trí cốt thép chịu lực khi thi công
Để làm giảm co ngót không đều của bê tông
Để chịu ứng suất do nhiệt độ thay đổi
Để ngăn cản sự mở rộng của các vết nứt
Để làm phân bố tác dụng của tải trọng tập trung,…
Thực tế cốt thép cấu tạo cũng chịu lực nhưng chúng không được tính toán mà được đặt theo các quy định và kinh nghiệm.

3. Lớp bảo vệ cốt thép

Lớp bê tông bảo vệ cốt thép được tính từ mép ngoài bê tông đến mép ngoài gần nhất của cốt thép.
Lớp bảo vệ có tác dụng để đảm bảo sự làm việc đồng thời của cốt thép và bê tông trong mọi giai đoạn, cũng như bảo vệ cốt thép khỏi tác động của không khí, nhiệt độ và các tác động tương tự.
Hai loại lớp bảo vệ cốt thép bạn cần phải phân biệt rõ
Lớp bảo vệ của cốt thép dọc chịu lực C2
Lớp bảo vệ của cốt thép cấu tạo, cốt thép đai C1
Quy định cho lớp bảo vệ của cốt thép

Trong mọi trường hợp chiều dày của lớp bảo vệ không được bé hơn đường kính cốt thép quy định ( C >= D )
Ngoài ra chiều dày lớp bảo vệ cốt thép không được bé hơn trị số Co với quy định như sau:
Với cốt thép chịu lực
Trong bản và tường có chiều dày:
Từ 100mm trở xuống: Co=10mm ( 15mm )
Trên 100mm trở lên: Co=15mm (20mm)
Trong dầm và sườn có chiều cao:
Nhỏ hơn 250mm: Co=15mm ( 20mm )
Lớn hơn hoặc bằng 250mm: Co=20mm (25mm)
Trong cột: Co=20mm (25mm)
Trong dầm móng: Co= 30mm
Trong móng:
Lắp ghép: Co=30mm
Toàn khối khi có bê tông lót: Co=35mm
Toàn khối khi không có bê tông lót: Co=70mm
Với cốt thép cấu tạo, cốt thép đai
Khi chiều cao tiết diện h<20mm thì Co=10mm (15mm)
Khi chiều cao tiết diện h>=250mm thì Co=15mm (20mm)
Chú ý
Giá trị trong ngoặc (…) áp dụng cho kết cấu ngoài trời hoặc những nơi ẩm ướt
Đối với những kết cấu chịu ảnh hưởng của môi trường biển ( nước mặn ) cần tăng chiều dày theo TCVN 327-2004
Đối với những kết cấu trong môi trường xâm thực mạnh cần phải có thêm lớp ốp hoặc các biện pháp bảo vệ đặc biệt

4. Khoảng hở của cốt thép

Mục đích của cốt thép được đặt với khoảng hở t đủ rộng là để vữa bê tông có thể dễ dàng lọt qua và để cho xung quanh mỗi cốt thép có được 1 lớp bê tông đủ đảm bảo điều kiện về lực dính bám.
Theo tiêu chuẩn BTCT hiện hành có quy định khoảng hở t >=(Ømax;to)

Khi cốt thép có vị trí nằm ngang hoặc xiên lúc đổ bê tông
Với cốt thép đặt dưới: to=25mm
Với cốt thép đặt trên: to=30mm
Khi cốt thép được đặt nhiều hơn hai lớp thì với các lớp phía trên to=50mm ( trừ hai lớp dưới cùng )
Nếu dùng đầm dùi để đầm chắc bê tông thì khoảng hở t ở lớp bên trên cần đảm bảo để dầm lọt qua được
Khi cốt thép đặt thẳng đứng lúc đổ bê tông
Với trường hợp này to=50mm
Nếu có kiểm soát một cách hệ thống kích thước cốt liệu thì có thể giảm to đến 35mm nhưng không được nhỏ hơn 1,5 lần kích thước lớn nhất của cốt liệu thô

5. Trường hợp đặc biệt

Trường hợp đặc biệt là trường hợp cho phép bố trí các thanh cốt thép theo cặp, không có khe hở giữa chúng
Phương pháp ghép cặp phải theo phương chuyển động của vữa bê tông và khoảng hở yêu cầu t>=1,5Ø
Neo cốt thép
Mục đích của neo cốt thép là phát huy được khả năng chịu lực do cốt thép được neo chắc vào bê tông ở vùng liên kết hay gối tựa

6. Các phương pháp neo cốt thép:

Neo thẳng
Neo kiểu uốn móc gập với góc α=45-90 độ
Neo kiểu móc neo tiêu chuẩn ( móc hình chữ U )

III. Kết luận

Để kết luận, việc chọn kích thước tiết diện bê tông cốt thép trong thiết kế kết cấu là một quá trình phức tạp và quan trọng. Nguyên tắc chọn kích thước dựa trên tải trọng, yêu cầu an toàn, tính chất cơ học, khả năng thi công, chi phí, và các quy định thiết kế. Quyết định cuối cùng thường do các kỹ sư chuyên nghiệp thực hiện, đảm bảo rằng kết cấu đáp ứng cả yêu cầu kỹ thuật và an toàn trong quá trình sử dụng.

Công ty tư vấn giám sát Phạm Gia là một đơn vị chuyên nghiệp và uy tín trong lĩnh vực cung cấp dịch vụ giám sát xây dựng và kiểm định chất lượng công trình. Với đội ngũ kỹ sư và chuyên viên giàu kinh nghiệm, chúng tôi cam kết mang đến sự đảm bảo và an tâm cho mỗi dự án của khách hàng