Nguyên tắc và cách tính thép dầm tiêu chuẩn và cơ bản nhất

Trong xây dựng, việc tính toán thép dầm đúng kỹ thuật là yếu tố cốt lõi giúp đảm bảo khả năng chịu lực, an toàn và tuổi thọ công trình. Để thực hiện đúng và chính xác, bạn cần nắm vững các nguyên tắc cơ bản và phương pháp tính toán phù hợp với từng loại dầm. Bài viết dưới đây sẽ hướng dẫn chi tiết các nguyên tắc và cách tính thép dầm tiêu chuẩn một cách dễ hiểu và đầy đủ nhất.

Tham khảo Hướng dẫn đăng bài trên website Happynest tại đây để kết nối với cộng đồng Happynest nhé.

1. Tổng quan về thép dầm trong kết cấu công trình

Thép dầm là bộ phận quan trọng trong kết cấu chịu lực của công trình xây dựng, có vai trò truyền tải trọng từ các kết cấu sàn xuống cột và móng. Dầm phải chịu các lực như lực uốn, lực cắt và lực nén. Vì vậy, việc tính toán và bố trí thép dầm chính xác đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo độ bền và sự ổn định của công trình.

Trong thiết kế kết cấu thép dầm, các loại thép được sử dụng bao gồm:

• Thép tròn trơn: Loại thép có bề mặt nhẵn, thường dùng làm thép đai hoặc thép phụ trong kết cấu dầm.
• Thép thanh vằn: Đây là loại thép có gân nổi trên bề mặt, được sử dụng làm cốt thép chịu lực chính, giúp tăng khả năng bám dính giữa thép và bê tông.

Thép dầm là bộ phận chịu lực chính trong các công trình xây dựng, có nhiệm vụ chịu tải trọng của sàn và truyền lực xuống cột, móng của công trình

Việc lựa chọn loại thép phù hợp phụ thuộc vào khả năng chịu tải của dầm và yêu cầu kỹ thuật của từng công trình. Ngoài ra, cần đảm bảo chất lượng thép theo tiêu chuẩn như TCVN 1651-2:2018 để đáp ứng các tiêu chí về độ bền và an toàn.

>>> Xem thêm: Nên đi thép sàn phi 8 hay phi 10? So sánh ưu nhược điểm 

2. Các nguyên tắc cơ bản trong tính toán thép dầm

Để thiết kế thép dầm hiệu quả, bạn cần tuân thủ các nguyên tắc quan trọng sau:

• Đảm bảo khả năng chịu lực: Cốt thép trong dầm phải có khả năng chịu uốn, chịu cắt và chịu lực nén trong suốt quá trình làm việc, đặc biệt là tại các vị trí chịu mô men lớn như giữa nhịp hoặc đầu gối dầm.
• Tiết kiệm và tối ưu vật liệu: Bố trí cốt thép cần hợp lý để tiết kiệm chi phí nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, tránh lãng phí vật liệu.
• Tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế: Phải tuân thủ các quy định trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép, ví dụ như TCVN 5574:2018. Điều này giúp đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình.
• Bố trí thép hợp lý và khoa học: Cốt thép phải được bố trí theo chiều dài dầm, gia cường tại các điểm chịu lực lớn như giữa nhịp và đầu dầm. Thép đai cần được đặt dày hơn tại các vị trí gần gối dầm để chống lực cắt.

Khi tính toán thép dầm, bạn cần tuân thủ các nguyên tắc nêu trên để đảm bảo an toàn và hiệu quả

3. Cách tính toán thép dầm tiêu chuẩn

Bước 1: Xác định tải trọng tác dụng lên dầm

Tải trọng tác dụng lên dầm bao gồm:

• Tải trọng tĩnh: Trọng lượng bản thân của dầm, sàn bê tông và các kết cấu khác.
• Tải trọng hoạt tải: Là tải trọng từ con người, nội thất và các thiết bị.
• Tải trọng gió và tải trọng động: Thường được tính thêm cho các công trình ngoài trời hoặc nhà cao tầng.

Công thức tính tải trọng tổng:

q = g + p

Trong đó:

• q: Tổng tải trọng tác dụng lên dầm (KN/m).
• g: Tải trọng tĩnh (KN/m).
• p: Tải trọng hoạt tải (KN/m).

Bước 2: Tính nội lực trong dầm

Tùy vào dạng tải trọng, ta tính các nội lực như mô men uốn lớn nhất và lực cắt lớn nhất.

Mô men uốn lớn nhất (M) đối với dầm chịu tải trọng phân bố đều:

Lực cắt lớn nhất (Q) tại gối dầm:

Trong đó:

• M: Mô men uốn lớn nhất (KN.m).
• Q: Lực cắt lớn nhất (KN).
• L: Chiều dài nhịp dầm (m).

Bước 3: Xác định diện tích cốt thép chịu lực

Diện tích cốt thép chịu lực được xác định dựa vào mô men uốn lớn nhất và cường độ chịu kéo của thép:

Trong đó:

• As​: Diện tích cốt thép chịu lực (cm²).
• Rs​: Cường độ chịu kéo của thép (MPa).
• z: Khoảng cách từ cốt thép chịu lực đến trọng tâm của dầm (m).

Bước 4: Tính toán và bố trí thép đai

Thép đai đóng vai trò quan trọng trong việc chống lại lực cắt và giữ cốt thép chịu lực đúng vị trí. Khoảng cách thép đai được tính như sau:

Trong đó:

• s: Khoảng cách giữa các thanh thép đai (mm).
• Ra​: Cường độ chịu nén của thép đai (MPa).
• Aw​: Diện tích tiết diện của thép đai (cm²).
• Q: Lực cắt lớn nhất trong dầm (KN).

>>> Xem thêm: Xây nhà 100m2 cần bao nhiêu sắt thép? 

4. Ví dụ tính toán thép dầm cơ bản

Giả sử:

• Chiều dài dầm L=6m.
• Tải trọng phân bố đều q=20KN/m.
• Cường độ chịu kéo của thép Rs​=300 MPa.
• Khoảng cách từ cốt thép đến trọng tâm z=0.85d, trong đó d=500mm.

Bước 1: Tính mô men uốn lớn nhất

Bước 2: Tính diện tích cốt thép chịu lực

Bước 3: Bố trí cốt thép

• Diện tích tiết diện thanh thép D16 là 2.01 cm²/thanh.
• Số thanh thép cần thiết:

Kết luận: Cần bố trí 4 thanh thép D16 cho dầm.

5. Lưu ý khi tính toán và bố trí thép dầm

• Đảm bảo lớp bê tông bảo vệ cốt thép từ 20-25mm để tránh ăn mòn.
• Thép đai cần được đặt dày hơn tại các vị trí gần gối dầm.
• Kiểm tra khả năng chịu lực của cốt thép và bê tông sau khi tính toán.
• Thực hiện tính toán cho các trường hợp tải trọng bất lợi nhất để đảm bảo an toàn cho kết cấu.

Luôn thực hiện tính toán cho các trường hợp tải trọng bất lợi nhất để đảm bảo an toàn cho kết cấu

>>> Xem thêm: Quy định & tiêu chuẩn sơn chống cháy kết cấu thép 

Việc tính toán và bố trí thép dầm chuẩn kỹ thuật không chỉ đảm bảo độ bền của công trình mà còn tối ưu hóa chi phí thi công. Hiểu rõ các nguyên tắc và công thức tính toán sẽ giúp kỹ sư xây dựng thực hiện công việc chính xác và đạt hiệu quả cao. Hy vọng bài viết này mang lại thông tin hữu ích, giúp bạn tự tin hơn trong quá trình thiết kế và thi công dầm bê tông cốt thép.

Tổng hợp

*Để lại thông tin trong box dưới đây nếu bạn có nhu cầu tìm kiếm đơn vị thiết kế - thi công nhà ở nhé.