Bố trí cốt đai trong cột: Các nguyên tắc quan trọng và hướng dẫn chi tiết từ chuyên gia

Trong kết cấu bê tông cốt thép của mọi công trình, từ nhà ở dân dụng đến các tòa nhà cao tầng, cột đóng vai trò là cấu kiện chịu nén và truyền tải trọng chính từ các sàn, dầm xuống móng. Để đảm bảo cột có đủ khả năng chịu lực, đặc biệt là các lực cắt và biến dạng ngang, việc bố trí cốt đai (stirrups) đúng kỹ thuật là điều vô cùng quan trọng.

Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn toàn diện về cốt đai, từ khái niệm, vai trò, cấu tạo cho đến các nguyên tắc bố trí chuẩn xác theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành.

1. Cốt đai là gì? Vai trò cốt lõi trong kết cấu bê tông

Cốt đai là những thanh thép tròn, được uốn thành hình chữ nhật, hình vuông, hoặc nhiều nhánh để bao bọc các thanh thép dọc chủ chịu lực. Về cơ bản, cốt đai là một loại cốt thép gia cường, có vai trò như sau:

Chịu lực cắt (shear force)

Đây là vai trò quan trọng nhất của cốt đai. Trong cấu kiện chịu uốn như dầm và cột, các ứng suất cắt (shear stress) sẽ xuất hiện, đặc biệt tại các vị trí gần đầu cột và dầm. Cốt đai được tính toán và bố trí để chống lại các lực cắt này, ngăn ngừa hiện tượng phá hoại do cắt.

Cố định cốt thép dọc

Cốt đai liên kết toàn bộ các thanh cốt thép dọc (thép chủ) lại thành một khung cốt thép cứng vững, đảm bảo chúng luôn giữ đúng vị trí, khoảng cách và phương hướng thiết kế trong suốt quá trình vận chuyển, lắp đặt và đổ bê tông. Điều này cực kỳ quan trọng để bê tông bao bọc cốt thép một cách đồng đều, không bị xô lệch.

Tăng khả năng chịu nén của bê tông

Dưới tác dụng của tải trọng nén, bê tông có xu hướng nở ngang. Cốt đai có tác dụng hạn chế sự trương nở ngang này, nén chặt bê tông bên trong, giúp bê tông tăng khả năng chịu nén và chống lại hiện tượng phá hoại do nén.

Chống hiện tượng co ngót và thay đổi nhiệt độ

Bê tông co ngót trong quá trình đóng rắn và thay đổi nhiệt độ trong quá trình sử dụng. Cốt đai đóng vai trò như một lớp “lưới” chống nứt, giúp hạn chế các vết nứt nhỏ do co ngót và biến dạng nhiệt độ, từ đó kéo dài tuổi thọ của cấu kiện.

Cốt đai là thép gia cường uốn quanh thép chủ trong bê tông, có vai trò chịu lực cắt, cố định cốt thép dọc, tăng khả năng chịu nén và hạn chế nứt do co ngót, nhiệt độ

>>> Xem thêm: Hướng dẫn ghép cốp pha cột đúng kỹ thuật, dễ hiểu cho người mới bắt đầu 

2. Nguyên tắc và cách bố trí cốt đai trong cột

Trong kỹ thuật xây dựng, việc bố trí cốt đai không phải là ngẫu nhiên mà tuân theo các nguyên tắc đã được tính toán kỹ lưỡng dựa trên biểu đồ nội lực của cấu kiện.

Nguyên tắc chung

• Khoảng cách cốt đai: Khoảng cách giữa các cốt đai (gọi là bước đai) không được quá lớn để đảm bảo khả năng chịu cắt. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, bước đai không vượt quá 150mm hoặc 1/2 cạnh nhỏ nhất của cột (tùy giá trị nào nhỏ hơn). Tuy nhiên, đây là giá trị tối đa, trong thực tế, các kỹ sư thường bố trí dày hơn.
• Đường kính cốt đai: Thường dao động từ 6mm đến 10mm. Việc lựa chọn đường kính phụ thuộc vào đường kính của cốt thép dọc và tải trọng mà cột phải chịu.

Nguyên tắc bố trí cốt đai yêu cầu bước đai ≤150mm hoặc ≤1/2 cạnh nhỏ nhất của cột, với đường kính cốt đai thường từ 6–10mm tùy tải trọng và thép dọc

>>> Xem thêm: Nguyên tắc và cách tính thép dầm tiêu chuẩn và cơ bản nhất 

Bố trí cốt đai theo khu vực

Đối với cột, biểu đồ nội lực cho thấy lực cắt thường lớn nhất tại các vị trí gần dầm và móng, và giảm dần ở đoạn giữa cột. Do đó, cách bố trí cốt đai sẽ tuân theo nguyên tắc sau:

• Vùng đầu cột và chân cột (vùng chịu lực cắt lớn): Đây là khu vực chịu lực cắt lớn nhất, đồng thời cũng là nơi chịu tác động của mô men uốn và lực nén. Để tăng cường khả năng chịu lực, cốt đai phải được bố trí dày hơn (khoảng cách giữa các đai nhỏ hơn). Khoảng cách này thường được tính toán hoặc lấy theo cấu tạo, ví dụ: 50mm, 100mm, hoặc 150mm tùy vào tải trọng.
• Vùng giữa cột (vùng chịu lực cắt nhỏ): Ở đoạn giữa cột, lực cắt giảm đáng kể. Do đó, cốt đai có thể được bố trí thưa hơn so với vùng đầu và chân cột. Tuy nhiên, vẫn phải đảm bảo tuân thủ các quy định về khoảng cách tối đa để cố định cốt thép dọc.

Cốt đai trong cột được bố trí dày ở đầu và chân cột (50–150mm) để chịu lực cắt lớn, còn vùng giữa cột chịu lực nhỏ hơn nên có thể bố trí thưa hơn nhưng vẫn đảm bảo đúng tiêu chuẩn

Các lưu ý quan trọng khi bố trí

• Đan xen cốt đai: Khi số lượng cốt thép dọc lớn hoặc cột có kích thước lớn, cần bố trí thêm các nhánh cốt đai phụ để “buộc” chặt tất cả các thanh thép dọc, tránh tình trạng bị xô lệch hoặc cong vênh.
• Gia cường tại các nút khung: Tại các vị trí giao nhau giữa dầm và cột (gọi là nút khung), cốt đai của cột cần được bố trí đặc biệt dày để chống lại ứng suất cắt cục bộ cực lớn, đặc biệt quan trọng trong các công trình chịu tải trọng động đất.
• Lưu ý khi thi công cọc: Trong thi công cọc (đặc biệt là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn), người ta thường bố trí cốt đai đều dọc thân cọc. Điều này là do khi cẩu lắp, cọc có thể chịu cả mô men dương và mô men âm, nên cần có khả năng chịu lực đồng đều. Đặc biệt, ở đầu cọc, cốt đai cần được bố trí rất dày để tăng khả năng chịu tải khi đóng cọc.

Khi bố trí cốt đai cần đan xen thêm nhánh phụ cho cột lớn, gia cường đặc biệt dày tại nút khung để chống lực cắt cục bộ, và bố trí đều dọc thân cọc (đặc biệt dày ở đầu cọc) để đảm bảo chịu lực khi thi công

3. Các tiêu chuẩn và kiểm soát chất lượng

Để đảm bảo bố trí cốt đai đúng chuẩn, cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật sau:

• TCVN 5574:2018 (Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép): Đây là tiêu chuẩn chính quy định các nguyên tắc thiết kế và cấu tạo cốt thép. Các kỹ sư và thợ thi công phải nắm rõ các quy định về đường kính, khoảng cách, và cách bố trí cốt đai trong các cấu kiện.
• Giám sát chặt chẽ: Quá trình lắp đặt cốt thép cần được giám sát bởi kỹ sư có chuyên môn. Cần kiểm tra kỹ lưỡng đường kính thép, số lượng cốt đai và khoảng cách giữa chúng trước khi đổ bê tông.

Bố trí cốt đai phải tuân thủ TCVN 5574:2018 về thiết kế bê tông cốt thép, đồng thời được giám sát chặt chẽ để đảm bảo đúng đường kính, số lượng và khoảng cách trước khi đổ bê tông

>>> Xem thêm: Phân biệt liên kết khớp và liên kết cứng trong kết cấu công trình: Kiến thức cần biết khi xây nhà 

Giải đáp thắc mắc về cốt đai trong cột

1. Khoảng cách giữa các cốt đai trong cột nên là bao nhiêu?

Theo TCVN 5574:2018, bước đai không vượt quá 150mm hoặc 1/2 cạnh nhỏ nhất của cột (lấy giá trị nhỏ hơn). Trong thực tế, kỹ sư thường bố trí dày hơn tại vùng đầu và chân cột để tăng an toàn.

2. Đường kính cốt đai thường dùng là bao nhiêu?

Phổ biến từ 6–10mm, tùy thuộc đường kính thép dọc và tải trọng thiết kế. Cột chịu tải lớn hoặc cao tầng thường dùng cốt đai đường kính lớn hơn.

3. Tại sao cốt đai phải bố trí dày ở đầu và chân cột?

Vì đây là vùng chịu lực cắt và mô men uốn lớn nhất. Nếu bố trí thưa dễ gây nứt, phá hoại cục bộ. Do đó, đai thường đặt dày (50–100mm) tại hai đầu và thưa hơn ở đoạn giữa.

4. Cốt đai có cần ở cột nhỏ, ít thép dọc không?

Có. Dù cột nhỏ hay ít thép dọc vẫn phải bố trí cốt đai để cố định thép chủ, chống nứt do co ngót và tăng khả năng chịu nén của bê tông.

5. Sự khác biệt giữa cốt đai và cốt thép chủ trong cột là gì?

Cốt thép chủ (thép dọc) chịu tải trọng chính theo phương đứng, còn cốt đai là thép uốn quanh để giữ thép chủ, chịu lực cắt và hạn chế nở ngang của bê tông. Hai loại này bổ trợ cho nhau để tạo thành cột bê tông cốt thép bền chắc.

Việc nắm vững các nguyên tắc và tiêu chuẩn về bố trí cốt đai không chỉ là kiến thức nền tảng mà còn là yếu tố quyết định đến sự an toàn và bền vững của mọi công trình xây dựng.

Tổng hợp

*Để lại thông tin trong box dưới đây, Happynest sẽ giúp bạn kết nối đơn vị thiết kế - thi công phù hợp và nhanh chóng nhất.