Bố trí thép giằng móng đúng nguyên lý

Trong kết cấu móng nhà phố, bố trí thép giằng móng là một nội dung cần được quan tâm bởi giằng móng không chỉ có tác dụng liên kết các đài móng mà còn tham gia xử lý tình trạng lệch tâm giữa cột và cụm cọc.

Đặc biệt với những công trình nhà phố xây chen, công trình thường bị giới hạn bởi ranh đất, ranh xây dựng và các công trình lân cận. Vì vậy, vị trí cọc không phải lúc nào cũng có thể bố trí đúng tâm với vị trí cột. Khi đó, việc bố trí thép giằng móng cần dựa trên trạng thái làm việc thực tế của hệ móng, độ lệch tâm và biểu đồ mô men uốn. Nếu chỉ bố trí thép theo thói quen mà không xét đến nội lực, cấu kiện có thể không phát huy đúng chức năng thiết kế.

Bài viết dưới đây Việt Kiến Trúc sẽ giúp bạn làm rõ nguyên lý bố trí thép giằng móng, các trường hợp thường gặp và cách hiểu biểu đồ mô men để bố trí thép phù hợp.

Giằng móng là gì?

Giằng móng là cấu kiện kết cấu được bố trí giữa các đài móng, có nhiệm vụ liên kết các bộ phận của hệ móng và tham gia xử lý sự lệch tâm giữa cột với cụm cọc trong những trường hợp cụ thể.

Trong nhà phố, đặc biệt là nhà xây chen, cột biên và cột tại vị trí cuối nhà thường gặp hạn chế về khoảng không để bố trí cọc. Ví dụ, nếu cọc phải đặt cách ranh đất một khoảng nhất định nhưng cột lại nằm gần ranh, tâm cụm cọc sẽ không trùng với tim cột.

Khi đó xuất hiện: Cột lệch tâm → phát sinh mô men → giằng móng tham gia chịu lực.

Đây chính là lý do cần hiểu đúng bố trí thép giằng móng thay vì chỉ xem giằng móng như một dầm liên kết thông thường.

Vì sao phải bố trí thép giằng móng đúng?

Trong thực tế thi công, một trong những sai sót có thể xảy ra là không kiểm tra lại kích thước thực tế của hệ cọc trước khi triển khai phần móng.

Bản vẽ thiết kế có thể thể hiện một khoảng cách nhất định từ tâm cụm cọc đến mép nhà. Tuy nhiên, khi thi công, vị trí cọc có thể thay đổi do điều kiện mặt bằng, ranh đất, sai số thi công hoặc các công trình kế bên. Nếu khoảng cách thực tế thay đổi, độ lệch tâm cũng thay đổi.

Khi độ lệch tâm tăng, mô men tác dụng lên hệ giằng móng cũng có thể thay đổi. Vì vậy, bố trí thép giằng móng phải được kiểm tra dựa trên điều kiện thực tế.

Một quy trình cơ bản có thể hiểu như sau: kiểm tra vị trí cột và cụm cọc → xác định độ lệch tâm → xác định mô men → lập biểu đồ mô men → bố trí thép giằng móng.

Không nên bỏ qua bước kiểm tra thực tế trước khi thi công.

Vai trò của giằng móng trong hệ móng

Giằng móng có nhiều vai trò trong hệ kết cấu móng. Tuy nhiên, tùy từng sơ đồ kết cấu, mức độ tham gia chịu lực của giằng móng sẽ khác nhau. Một số vai trò quan trọng gồm:

• Liên kết các đài móng.
• Giúp hệ móng làm việc đồng bộ.
• Khử hoặc hạn chế ảnh hưởng của độ lệch tâm trong những trường hợp được tính toán.
• Tiếp nhận và truyền nội lực theo sơ đồ kết cấu.
• Hỗ trợ kiểm soát biến dạng của hệ móng.
• Tham gia chịu mô men uốn khi có độ lệch tâm giữa cột và cụm cọc.

Do đó, thép giằng móng cần được bố trí dựa trên nội lực thực tế của cấu kiện. Đặc biệt, không nên hiểu rằng tất cả giằng móng đều có cách bố trí thép giống nhau.

Các trường hợp điển hình khi bố trí giằng móng

Trong nhà phố xây chen, có thể gặp nhiều trường hợp cột bị lệch tâm so với cụm cọc. Ba trường hợp điển hình gồm giằng móng theo phương ngang nhà, giằng móng theo phương dọc tại cuối nhà và giằng móng theo phương dọc tại mặt tiền. Việc phân chia này giúp người thiết kế dễ hình dung hướng làm việc của giằng móng và biểu đồ mô men tương ứng.

Giằng móng theo phương ngang nhà

Đây là trường hợp các cột và cụm cọc bố trí theo phương ngang nhà nhưng xuất hiện độ lệch tâm. Nguyên nhân có thể đến từ việc vị trí cọc bị giới hạn bởi ranh đất hoặc điều kiện thi công.

Khi cột không nằm đúng tâm cụm cọc, tải trọng truyền xuống hệ móng không còn phân bố theo trường hợp lý tưởng. Độ lệch tâm tạo ra mô men uốn trong giằng móng.Khi đó, bố trí thép giằng móng phải căn cứ vào biểu đồ mô men của cấu kiện.

Các ký hiệu thường được sử dụng trong sơ đồ gồm:

• GM1, GM2: giằng móng theo phương ngang nhà.
• N1, N2: lực nén từ cột truyền xuống.
• M1, M2: mô men uốn xuất hiện tại các vị trí tương ứng.

Sau khi xác định nội lực, người thiết kế xác định vị trí mô men lớn và bố trí thép giằng móng phù hợp.

Lưu ý

Không nên chỉ nhìn vào hình dạng giằng để quyết định đặt thép trên hay dưới. Cần dựa vào chiều của mô men uốn. Nếu mô men kéo vùng dưới, thép chịu lực sẽ được bố trí ở lớp dưới. Nếu mô men kéo vùng trên, thép chịu lực cần được bố trí ở lớp trên theo kết quả tính toán.

Giằng móng theo phương dọc tại cuối nhà

Tại vị trí cuối nhà, cọc thường phải được bố trí trong phạm vi khu đất cho phép. Vì vậy, khoảng cách từ cụm cọc đến ranh nhà có thể khiến tim cụm cọc không trùng với tim cột.

Trên mặt bằng, có thể nhận thấy:

• Cột nằm tại vị trí biên.
• Cụm cọc bị giới hạn bởi ranh đất.
• Tim cột không trùng với tâm cụm cọc.
• Xuất hiện độ lệch tâm.
• Giằng móng được sử dụng để xử lý trạng thái lệch tâm theo sơ đồ kết cấu.

Trong trường hợp này, bố trí thép giằng móng cần dựa vào biểu đồ mô men uốn theo phương dọc nhà. Nếu bỏ qua độ lệch tâm, nội lực tính toán có thể không phản ánh đúng trạng thái làm việc thực tế. Đây cũng là lý do khi thi công cần kiểm tra lại vị trí cọc trước khi đổ bê tông giằng và đài móng.

Giằng móng theo phương dọc tại mặt tiền

Mặt tiền là một vị trí thường gặp tình trạng hạn chế không gian bố trí cọc. Cọc có thể phải dịch vào trong để đảm bảo khoảng cách với ranh đất hoặc công trình lân cận. Trong khi đó, vị trí cột vẫn phải tuân theo phương án kiến trúc.

Kết quả là cột có thể lệch tâm so với cụm cọc. Khi đó, giằng móng theo phương dọc sẽ tham gia xử lý độ lệch tâm theo sơ đồ tính. Việc bố trí thép giằng móng tại khu vực này cần căn cứ vào:

• Vị trí cột.
• Vị trí tâm cụm cọc.
• Khoảng cách lệch tâm.
• Tải trọng truyền xuống.
• Chiều dài giằng.
• Điều kiện liên kết tại các đầu giằng.
• Biểu đồ mô men uốn.

Không nên lấy cấu tạo của một vị trí khác để áp dụng máy móc cho khu vực mặt tiền.

Nguyên lý bố trí thép giằng móng

Đây là nội dung quan trọng nhất khi triển khai bố trí thép giằng móng. Muốn bố trí thép đúng, trước tiên phải xác định được biểu đồ mô men uốn. Biểu đồ mô men cho biết vị trí nào của giằng móng đang chịu mô men lớn và vùng nào cần bố trí thép chịu lực.

Có thể hiểu đơn giản: Muốn bố trí thép giằng móng đúng, trước hết phải hiểu giằng móng đang chịu mô men như thế nào.

Không nên chỉ nhìn kích thước tiết diện để quyết định số lượng thép.

Bố trí thép giằng móng theo phương ngang

Với giằng móng theo phương ngang, sơ đồ tính có thể xuất hiện mô men tại nhiều vị trí khác nhau.

Ví dụ:

• GM1, GM2: giằng móng theo phương ngang.
• N1, N2: lực truyền từ cột xuống.
• M1, M2: mô men uốn tại các vị trí đầu giằng hoặc vị trí có nội lực lớn.

Sau khi có biểu đồ mô men, cần xác định vùng chịu kéo. Đây là cơ sở để bố trí thép giằng móng.

Trường hợp mô men dương

Khi mô men làm vùng phía dưới của cấu kiện chịu kéo, thép chịu lực chính được bố trí ở lớp dưới. Thép phía trên vẫn có thể cần thiết nhưng có thể đóng vai trò thép cấu tạo hoặc chịu các tác động khác theo yêu cầu thiết kế.

Trường hợp mô men âm

Nếu mô men làm vùng phía trên chịu kéo, thép chịu lực chính cần được bố trí ở lớp trên. Như vậy, nguyên tắc quan trọng không phải là “thép giằng móng luôn nằm trên” hay “luôn nằm dưới”, mà là: Xác định mô men → xác định vùng kéo → bố trí thép chịu lực vào vùng kéo.

Bố trí thép giằng móng theo phương dọc

Đối với giằng móng theo phương dọc nhà, nguyên tắc cũng tương tự. Trong sơ đồ có thể ký hiệu:

• GM3, GM4: giằng móng theo phương dọc.
• N3, N4, N5, N6: lực nén từ các cột.
• M3, M5: mô men uốn tại những vị trí tương ứng.

Từ biểu đồ mô men, kỹ sư xác định vị trí mô men lớn nhất. Nếu vùng chịu kéo nằm phía trên thì thép giằng móng chịu lực chính phải được bố trí phía trên. Nếu vùng chịu kéo nằm phía dưới thì thép chịu lực chính được bố trí phía dưới. Phần thép còn lại có thể được bố trí với vai trò cấu tạo hoặc theo yêu cầu của hồ sơ thiết kế.

Hiểu biểu đồ mô men khi bố trí thép giằng móng

Để bố trí thép giằng móng chính xác, biểu đồ mô men là một trong những cơ sở quan trọng. Biểu đồ mô men giúp xác định:

Vị trí mô men lớn

Đây là khu vực cần đặc biệt quan tâm khi bố trí thép giằng móng.

Chiều của mô men

Chiều mô men giúp xác định vùng chịu kéo của tiết diện.

Vùng cần thép chịu lực

Thép chịu lực phải được bố trí ở phía chịu kéo theo kết quả tính toán.

Vùng thép cấu tạo

Không phải mọi thanh thép trong giằng đều có cùng vai trò. Một phần thép có thể đảm nhiệm chức năng cấu tạo, giữ ổn định lồng thép và hỗ trợ quá trình thi công. Do đó, nguyên lý bố trí thép giằng móng cần bắt đầu từ việc hiểu nội lực thay vì chỉ dựa vào kinh nghiệm thi công.

Sai sót cần tránh khi thi công

Một trong những vấn đề cần đặc biệt lưu ý là khoảng cách thực tế từ tâm cụm cọc đến mép nhà. Giả sử trên bản vẽ thiết kế khoảng cách này là một giá trị nhất định. Tuy nhiên, khi thi công, khoảng cách thực tế lại lớn hơn.

Khi đó: Khoảng cách tăng → độ lệch tâm tăng → mô men thay đổi → yêu cầu đối với thép giằng móng có thể thay đổi.

Vì vậy, trước khi thi công cần kiểm tra:

• Vị trí tim cọc.
• Số lượng cọc.
• Khoảng cách giữa các cọc.
• Khoảng cách cụm cọc đến ranh đất.
• Vị trí tim cột.
• Kích thước đài móng.
• Kích thước và vị trí giằng móng.

Nếu phát hiện sai khác đáng kể so với hồ sơ thiết kế, cần báo cho đơn vị thiết kế hoặc kỹ sư kết cấu để kiểm tra. Không nên tự ý thay đổi bố trí thép giằng móng chỉ dựa trên kinh nghiệm tại công trường.

Vì sao không nên bố trí thép theo thói quen?

Trong thi công thực tế có thể xuất hiện quan niệm: “Giằng móng thì cứ tăng thép lên cho chắc.” Tuy nhiên, kết cấu không đơn giản chỉ là càng nhiều thép càng tốt. Bố trí thép giằng móng cần đảm bảo phù hợp với:

• Nội lực tính toán.
• Kích thước tiết diện.
• Lớp bê tông bảo vệ.
• Khoảng cách giữa các thanh.
• Khả năng thi công.
• Khả năng neo và nối thép.
• Điều kiện chịu lực của cấu kiện.

Việc tăng thép không đúng vị trí cũng không thay thế cho việc tính toán kết cấu. Quan trọng nhất là thép phải được đặt đúng vị trí chịu lực.

Lợi ích của việc bố trí thép giằng móng đúng nguyên lý

Khi bố trí thép giằng móng đúng theo sơ đồ tính toán, hệ móng có thể phát huy tốt hơn chức năng thiết kế.

Khử lệch tâm giữa cột và cụm cọc

Đây là một trong những vai trò quan trọng của giằng móng trong trường hợp cột không nằm đúng tâm cụm cọc.

Giằng móng làm việc đúng chức năng

Thép chịu lực được bố trí theo vùng chịu kéo giúp cấu kiện làm việc phù hợp với nội lực tính toán.

Hạn chế nguy cơ nứt kết cấu

Một hệ giằng được tính toán và bố trí thép phù hợp sẽ góp phần kiểm soát khả năng xuất hiện các vấn đề liên quan đến biến dạng và nứt kết cấu.

Tăng độ ổn định của hệ móng

Khi các đài móng được liên kết và làm việc theo đúng sơ đồ thiết kế, hệ móng có sự phối hợp tốt hơn giữa các cấu kiện.

Hạn chế lãng phí vật liệu

Bố trí thép giằng móng dựa trên tính toán giúp tránh tình trạng bố trí thép thiếu ở vị trí cần thiết hoặc dư thừa ở những khu vực không cần thiết.

Không nên bố trí thép giằng móng theo thói quen hoặc chỉ dựa vào một mẫu có sẵn. Mỗi công trình có điều kiện địa chất, mặt bằng, tải trọng, vị trí cọc và sơ đồ kết cấu khác nhau. Đối với các công trình nhà phố, việc kiểm tra từ giai đoạn thiết kế đến thi công giúp hạn chế những sai sót liên quan đến bố trí thép giằng móng, đồng thời đảm bảo hệ móng làm việc theo đúng ý đồ kết cấu.

Việt Kiến Trúc hướng đến việc cung cấp kiến thức kiến trúc, kết cấu và xây dựng theo hướng dễ hiểu, thực tế, giúp chủ đầu tư và người làm nghề có thêm cơ sở khi kiểm tra hồ sơ cũng như theo dõi quá trình thi công. Bạn đang chuẩn bị xây nhà và cần kiểm tra giải pháp móng, giằng móng hoặc hồ sơ kết cấu? Liên hệ Việt Kiến Trúc để được tư vấn phương án phù hợp với hiện trạng công trình nhé!