Vai trò của đường kính thép trong cột bê tông
Thép dọc trong cột chịu lực nén song song trục và lực kéo khi có moment — đường kính thanh ảnh hưởng đến hàm lượng thép, khoảng cách thông thủy và khả năng đổ bê tông chắc chắn. Chọn D quá nhỏ dẫn đến số thanh nhiều, cột chật thép khó đổ bê tông; D quá lớn có thể vượt hàm lượng thép cho phép hoặc gây tập trung ứng suất cục bộ.
Theo TCVN 5574-2018, hàm lượng thép dọc trong cột tối thiểu 0,5% và tối đa 5% diện tích tiết diện bê tông cột.
Quy tắc chọn đường kính thép cột
- Đường kính thép dọc tối thiểu trong cột: 12 mm theo TCVN 5574-2018.
- Khoảng cách thông thủy giữa các thanh: ≥ đường kính thanh, ≥ 40 mm và ≥ 1,25 lần đường kính cốt liệu lớn nhất.
- Số thanh tối thiểu: 4 thanh với cột tiết diện vuông/chữ nhật; 6 thanh với cột tròn.
- Thép đai (cốt đai) chọn D6–D10, bước đai ≤ 15d (d = đường kính thép dọc nhỏ nhất), ≤ 400 mm và ≤ kích thước cạnh nhỏ nhất của cột.
Bảng tư vấn chọn đường kính thép cột theo số tầng
| Số tầng | Tiết diện cột điển hình | Thép dọc chủ | Số thanh tối thiểu | Hàm lượng thép (ước tính) |
|---|---|---|---|---|
| 1–3 tầng | 200×200 – 250×250 mm | D16 CB400V | 4 thanh | 1,2–2,0% |
| 3–5 tầng | 250×250 – 300×300 mm | D16–D20 CB400V | 4–6 thanh | 1,0–2,5% |
| 5–8 tầng | 300×300 – 350×350 mm | D20 CB400V | 6–8 thanh | 1,5–3,0% |
| 8–15 tầng | 400×400 – 500×500 mm | D22–D25 CB400V/CB500V | 8–12 thanh | 1,5–3,5% |
| 15–30 tầng | 500×500 – 700×700 mm | D25–D32 CB500V | 12–16 thanh | 2,0–4,0% |
Cột nhà phố 4–6 tầng: D16 hay D20?
Cột 300×300 mm nhà phố 4–5 tầng: 6 thanh D20 CB400V cho hàm lượng 2,1% — đây là giải pháp phổ biến và kinh tế, đảm bảo khoảng cách thông thủy tốt và dễ đổ bê tông. 8 thanh D16 cho hàm lượng 1,8% — số thanh nhiều hơn một chút nhưng D nhỏ hơn, khó hơn khi gia công móc neo đầu thanh.
Thực tế thi công: D20 được ưa chuộng hơn D16 cho cột nhà phố từ 4 tầng trở lên vì ít thanh hơn, gia công nhanh hơn và bề mặt tiếp xúc bê tông đạt yêu cầu bám dính tốt.
Cột nhà cao tầng: khi nào chuyển từ D20 lên D25 hoặc D32?
Khi tiết diện cột tăng lên 400×400 mm hoặc lớn hơn và hàm lượng thép yêu cầu đạt 2,5–3,5%, việc dùng D25 thay vì D20 giúp giảm số thanh từ 12–14 D20 xuống còn 8–10 D25, tạo không gian thông thủy tốt hơn và thi công nhanh hơn.
D32 chỉ cần thiết khi cột lõi (core column) tòa nhà trên 20 tầng có tải trọng nén rất lớn — lúc này ngay cả D25 CB500V cũng không đủ tiết diện trong số thanh tối đa cho phép.
Tính hàm lượng thép cột — ví dụ thực tế
Cột 300×350 mm (tiết diện = 105.000 mm²), dùng 8 thanh D20 CB400V:
- Tổng tiết diện thép: 8 × 314,2 = 2.513,6 mm²
- Hàm lượng thép: 2.513,6 / 105.000 = 2,39% — nằm trong giới hạn 0,5–5%, đạt yêu cầu TCVN 5574-2018.
Thép đai cột: chọn D mấy và bước bao nhiêu?
Thép đai cột (cốt đai) thường dùng D8 CB300T hoặc D10 CB300T. Bước đai vùng nút khung (đầu và chân cột, chiều dài bằng kích thước cạnh lớn của cột): bằng 1/2 bước đai vùng giữa cột. Bước đai vùng giữa: ≤ 15d_min (d_min = đường kính thanh dọc nhỏ nhất), ≤ 400 mm.
Ví dụ: cột dùng D20 dọc → bước đai max = 15 × 20 = 300 mm vùng giữa; vùng nút = 150 mm.
Lưu ý lớp bê tông bảo vệ cột
- Cột trong nhà: 25 mm; cột ngoài trời tiếp xúc khí quyển: 30 mm; cột trong môi trường ăn mòn: 40–50 mm theo TCVN 9346:2012.
- Lớp bảo vệ tính từ mép ngoài thép đai đến mặt bê tông, không phải từ thép dọc.
Câu hỏi thường gặp
- Cột nhà 3 tầng tiết diện 200×200 mm nên dùng mấy thanh D bao nhiêu?
- Tối thiểu 4 thanh D14 hoặc D16 CB400V — hàm lượng 1,5–2,4% trên tiết diện 40.000 mm². Khoảng cách thông thủy trong cột 200×200 với lớp bảo vệ 25 mm và đai D8 còn khoảng 120 mm, đủ cho 4 thanh D16 với khoảng cách thông thủy ~40 mm.
- Thép cột phải neo sâu bao nhiêu vào móng?
- Chiều dài neo cơ bản: 30–40d tùy mác thép và cấp bê tông theo TCVN 5574-2018. D20 CB400V trong bê tông B25: chiều dài neo khoảng 35 × 20 = 700 mm trở lên, cần kiểm tra tính toán cụ thể.
- Có thể dùng D khác nhau trong cùng một cột không?
- Về kỹ thuật cho phép nhưng không khuyến khích vì khó kiểm soát hàm lượng thép và phức tạp khi thi công. Nếu cần, các thanh đường kính khác nhau không được chênh nhau quá 2 cỡ (ví dụ không dùng D16 và D25 trong cùng một cột).