KỸ THUẬT THI CÔNG - CHƯƠNG V CÔNG TÁC CỐT THÉP TRONG THI CÔNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI

KYÕ THUAÄT THI COÂNG CHÖÔNG V. COÂNG TAÙC COÁT THEÙP CHƯƠNG V CÔNG TÁC CỐT THÉP TRONG THI CÔNG BÊ TÔNG CỐT THÉP TOÀN KHỐI Gia công và lắp dựng cốt thép là một trong ba quá trình công tác trong thi công bêtông cốt thép (công tác cốp pha, công tác cốt thép, công tác bêtông). Thi công cốt thép gồm hai quá trình là: gia công (trong xưởng hoặc được tiến hành trên công trường) và lắp đặt cốt thép. Sản phẩm của công tác cốt thép bao gồm thép thanh, thép lưới, đai, khung phẳng, khung không gian và các chi tiết bản mã. BÀI 1. KHÁI NIỆM VỀ CỐT THÉP Cường độ chịu kéo của bêtông nhỏ thua cường độ chịu nén của nó khoảng 10 lần, nên khi muốn tăng khả năng chịu lực của kết cấu bêtông cần phải đặt các thanh thép (cốt thép) vào các nơi chịu kéo trong bêtông; có nghĩa là sức chịu kéo yếu ớt của bêtông đã được tăng cường lên cho bằng sức chịu nén và kết cấu có thể mang được tải lớn gấp 10 lần. Đôi khi cốt thép cũng được sử dụng để tăng cường sức chịu nén của bêtông. Bêtông và cốt thép làm việc kết hợp được với nhau là do các điều kiện sau đây: - Hồ bêtông khi ninh kết dính bám chặt vào các thanh cốt thép. - Bêtông bảo vệ cốt thép khỏi tác dụng của khí ẩm, khỏi gỉ sét và chống cháy (hoả hoạn). - Thép và bêtông có độ co dãn do nhiệt bằng nhau nên khi nhiệt độ thay đổi, độ dính bám giữa hai loại vật liệu không bị phá hoại. Lượng thép sử dụng trong kết cấu bêtông cốt thép trung bình vào khoảng 50 -70kg/m3. Khối lượng cốt thép chiếm từ 15 20% toàn bộ khối lượng công trình. Hiện nay khối lượng xây dựng các công trình bêtông cốt thép rất lớn, cần đặt vấn đề sử dụng tiết kiệm sắt thép cả ở trong thiết lẫn trong thi công. I. PHÂN LOẠI CỐT THÉP 1. Phân loại theo công nghệ sản xuất - Cốt thép thanh, đường kính 12 - 80mm, chiều dài tối đa 12m, mỗi bó cốt thép thanh nặng 10 tấn. - Cốt thép dây ở dạng cuộn, đường kính 4 - 10mm. 2. Phân loại theo mặt ngoài cốt thép - Cốt thép mặt ngoài trơn; - Cốt thép mặt ngoài gân, nên cốt thép dính bám với bêtông tốt hơn. Cốt thép thanh và cốt thép dayđều thuộc hai dạng đó. 3. Theo hình thù tiết diện - Thép tròn (cốt thép) - Thép hình (L, U, I,…) 229 KYÕ THUAÄT THI COÂNG CHÖÔNG V. COÂNG TAÙC COÁT THEÙP 4. Theo đường kính ta chia - Loại nhẹ: 14mm; - Loại nặng: 14 < < 40mm; - Cực nặng: 40mm (ít gặp trong Xâydựng dân dụng - công nghiệp) 5. Phân loại theo cường độ (Bảng 5.1) Loại cốt thép Mác thép Cường độ giới hạn (MPa) Giới hạn chảy (Mpa) Độ dãn tương đối khi đứt (%) AI AII AIII AIV Ct3 Ct5 Hợp kim Hợp kim 240 300 400 600 380 500 600 900 25 19 14 6 6. Phân loại theo thành phần hoá học - Loại ít cacbon (< 25%) - Loại vừa cacbon (khoảng 0,25 - 0,6%) - Loại nhiều cacbon (0,6 - 2%). Lượng cacbon trong thép càng nhiều thì cường độ và độ cứng của thép càng cao, thép trở nên giòn hơn và khó hàn hơn so với thép mềm ít cacbon. Nhằm cải thiện một số tính chất cơ lý của thép người ta sử dụng các phụ gia hợp kim (như crôm, niken, vôlfram, măng-gan, ma-nhê). Thép hợp kim loại này có cường độ nâng cao thì các loại khác lai có độ cứng, độ chống gỉ sét nâng cao. 7. Theo điều kiện sử dụng - Cốt thép trong kết cấu thường - Cốt thép trong kết cấu vật liệu trước. II. VÀI TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA CỐT THÉP Thép dùng làm cốt thép phải đạt cường độ yêu cầu, dễ uốn và dễ hàn. Cường độ là khả năng của thép chống lại được các ngoại lực (các tải trọng). Các lực tác dụng vào thép có nhiều dạng: kéo, nén, uốn, xoắn, cắt. Vậy cần phân biệt cường độ chịu kéo, chịu nén, chịu uốn, chịu xoắn và chịu cắt. Đối với cốt thép thì cường độ chịu kéo là điển hình nhất. - Cường độ chịu kéo của thép thể hiện bằng khả năng chống đứt và giới hạn chảy. Lúc bắt đầu quá trình chảy là lúc cốt thép giãn dài nhanh, trong bêtông xuất hiện những vết nứt lớn; lúc quá trình chảy của thép kết thúc là lúc kết cấu bêtông cốt thép bị phá hoại. - Để xác định cường độ của cốt thép còn phải thử nghiêm khả năng chịu kéo do uốn ở trạng thái nguội. Thanh cốt thép thử nghiệm được uốn với góc cong 45o - 180o 230 KYÕ THUAÄT THI COÂNG CHÖÔNG V. COÂNG TAÙC COÁT THEÙP xung quanh một ống nòng tạo độ cong; ống này có đường kính bằng 1 - 5 lần (tuỳ theo mác thép) đường kính thanh cốt thép. Sau khi uốn, phía ngoài chịu kéo của cốt thép không được có vết nứt. Cần thử nghiệm khả năng chống va đập của cốt thép khi kết cấu làm việc với các tải trọng động, xác định độ giòn của thép khi bị va đập. Khả năng chống va đập là tỷ lệ giữa lực đập làm gãy thanh thép mẫu trên diện tích tiết diện nơi bị gãy. III. VAI TRÒ CỦA CỐT THÉP TRONG KẾT CẤU 1. Cốt thép chủ Cốt thép chủ chịu các nội lực phát sinh trong kết cấu bêtông cốt thép do các ngoại lực và do trọng lượng bản thân kết cấu. 2. Cốt thép phân bố Cốt thép phân bố có tác dụng dàn đều nội lực cho các thanh cốt thép chủ để chúng kết hợp cùng nhau làm việc, ngăn chặn các thanh thép chuyển dịch khi đổ bêtông kết cấu. Các chổ giao nhau giữa cốt thép chủ và cốt thép phân bố được buộc chặt bằng dây kẽm dẻo hay bằng hàn điểm. 3. Cốt đai Cốt đai là cốt thép chịu lực cắt, lực xoắn và nội lực khác. Vai trò cốt đai trong kết cấu chịu uốn khác vai trò cốt đai trong kết cấu chịu xoắn và trong kết cấu chịu nén. Cốt đai còn đóng vai trò thép cấu tạo trong các khung cốt thép. Có loại cốt đai kín và loại cốt đai hở. 4. Cốt thép lắp ghép Cốt thép lắp ghép dùng để đảm bảo sự ổn định, bất biến dạng cho các khung, các lồng cốt thép gia công sẵn của một kết cấu, khi mà các cốt thép phân bố không đủ để làm việc này. Hình 5.1. Cốt thép trong các kết bêtông cốt thép phổ thông a) Cốt thép trong cột; b) Cốt thép trong dầm; c) Cốt thép trong sàn làm việc một phương; d) Cốt thép trong sàn làm việc hai phương. - Hình 5.1a cho thấylồng cốt thép của một cột nhà gồm các cốt thép chủ thẳng đứng và các cốt đai. Ở đâycác cốt đai làm nhiệm vụ cốt thép phân bố và cốt thép lắp ráp, ngoài ra chúng còn giữ không cho các cốt thép chủ chịu nén cong phình, phá hoại lớp bêtông bảo vệ bên ngoài. - Hình 5.1b cho thấy các cốt thép của dầm, gồm các thanh cốt thép chủ nằm gần đáydầm, nơi mà khi dầm chịu uốn sẽ phát sinh ứng suất kéo lớn nhất. Một phần thanh thép chủ đó bị uốn cong với góc 45o để nhập vào phần trên của dầm. Những đoạn xiên của thanh thép chủ ngăn chặn sự xuất hiện của các vết nứt xiên tại gối tựa của dầm. - Hình 5.1c cho thấycác cốt thép trong sàn làm việc theo một phương, gồm các cốt thép chủ và các cốt thép phân bố, đặt vuông góc với nhau. Trong sàn cũng như trong dầm, lưới cốt thép đôi khi cũng có những đoạn uốn xiên. Các cốt thép trong sàn làm việc theo hai phương đều là cốt thép chủ. 5. Cốt phụ Cốt phụ có công dụng là tạo điều kiện thuận tiện cho quá trình gia công đặt, buộc cốt thép (hình 5.2) Hình 5.2. Các loại cốt phụ và công dụng 1, 2 - Thép U và S để tạo khoảng cách; 3 - Thép góc để đệm góc; 4 - Thép móc để treo; 5 - Thép kê; 6 - Móc giữ; 7- Thép V để nối. IV. NEO CỐT THÉP 231 KYÕ THUAÄT THI COÂNG CHÖÔNG V. COÂNG TAÙC COÁT THEÙP Trong kết cấu, cốt thép và bêtông làm việc kết hợp với nhau bằng lực dính bám ở bề mặt tiếp xúc giữa hai loại vật liệu này. Nhưng để cốt thép có thể làm việc bằng tất cả cường độ tính toán của nó thì hai đầu thanh cốt thép đó phải được neo chắc vào bêtông, nghĩa là chiều dài thanh cốt thép phải vượt ra khỏi vùng chịu ứng suất của nó một đoạn gọi là đoạn neo, ở hai đầu mút của thanh thép. Chiều dài đoạn neo phụ thuộc vào đường kính thanh thép (trơn hay gân), cường độ tính toán của thép, loại và cường độ bêtông, tình trạng ứng suất của môi trường xung quanh… Các dạng neo của cốt thép chủ (hình 5.3) như sau: neo thẳng (bằng lực dính bám với bêtông), neo móc, neo góc vuông, neo quai, neo bằng các thanh ngang và neo ốc. Loại neo thẳng bằng lực dính bám với bêtông chỉ áp dụng cho cốt thép gân và phụ thuộc vào cường độ bêtông. Khi cường độ bêtông thấp và khi đường kính cốt thép lớn thì phải tăng chiều dài đoạn neo. Lớp bêtông bảo vệ trên suốt chiều dài đoạn neo phải đủ dày, nhất là đường kính cốt thép lớn hơn 16mm. Hình 5.3. Các dạng neo cốt thép a)Neo thẳng; b) Neo móc; c) Neo móc vuông; d) Neo quai; e) Neo bằng thanh ngang; g) Neo ốc. Loại neo móc và neo góc vuông nhằm rút ngắn chiều dài neo (hình 5.4). Neo móc áp dụng cho cốt thép trơn. Neo góc vuông áp dụng cho cốt thép gân. Neo quai áp dụng cho cả thép trơn lẫn thép gân. Hình 5.4. Kích thước neo móc và neo móc vuông tại các đầu thanh cốt thép chủ. - Đoạn neo ln bị uốn cong 90o (hình 5.5) cần có các cốt đai bổ sung, nhằm giữ không cho thép neo bung ra. Có thể rút ngắn chiều dài đoạn neo ln bằng cách hàn ít nhất hai thanh neo ngang vào các thanh thép dọc (hình 5.6). Hình 5.5. Đoạn neo uốn cong Hình 5.6. Neo bổ sung dưới dạng thanh ngang a) Trong tấm sàn; b) Trong dầm - Đoạn kéo thêm ( ) của một móc của cốt thép đai lấy theo bảng 5.2 Đoạn kéo dài của cốt đai (mm) (Bảng 5.2) Đường kính cốt thép dọc (mm) Đường kính cốt đai (mm) 6 - 10 12 25 28, 32 36, 40 75 90 105 90 105 120 V. NHỮNG YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI CÔNG TÁC CỐT THÉP 232 KYÕ THUAÄT THI COÂNG CHÖÔNG V. COÂNG TAÙC COÁT THEÙP Cốt thép dùng trong bêtông cốt thép phải đảm bảo các yêu cầu của thiết kế đồng thời phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 5574 - 1991 và TCVN 1651 - 1985. Đối với thép nhập khẩu cần có các chứng chỉ kỹ thuật kèm theo và cần lấymẫu thí nghiệm kiểm tra theo TCVN. Cốt thép có thể gia công tại hiện trường hoặc nhà máynhưng nên đảm bảo mức độ cơ giới phù hợp với khối lượng thép cần gia công. Trước khi sử dụng cốt thép phải thí nghiệm kéo, uốn. Nếu cốt thép không rõ số hiệu thì phải qua thí nghiệm xác định các giới hạn bền, giới hạn chảycủa thép, mới được sử dụng. Cốt thép dùng trong bêtông cốt thép, trước khi gia công và trước khi đổ bêtông phải đảm bảo bề mặt cốt thép sạch, không dính bùn, dầu mỡ, không có vẩy sắt và các lớp gỉ. Các thanh thép bị bẹp, bị giảm tiết diện do làm sạch hoặc do các nguyên nhân khác không được vượt quá giới hạn cho phép là 2% đường kính. Nếu vượt quá giới hạn này thì loại thép đó sử dụng theo diện tích thực tế. Cốt thép khi đem về công trường phải được xếp vào kho và đặt cách mặt nền 30cm. Nếu để ngoài trời thì nền phải được rải đá dăm, có độ dốc để thoát nước tốt và phải có biện pháp che đậy. BÀI 2. CÁC QUÁ TRÌNH GIA CÔNG CỐT THÉP Gia công cốt thép được chia làm 4 quá trình là: Gia cường cốt thép, gia công cốt thép, hàn nối cốt thép và bảo quản cốt thép trước khi lắp dựng. Hình 5.7. Dây chuyền công nghệ công tác cốt thép I. GIA CƯỜNG CỐT THÉP Gia cường cốt thép là làm tăng cường độ thép. Có nhiều phương pháp gia cường cốt thép, nhưng ở đây chỉ đề cập đến gia công nguội cốt thép, là phương pháp làm tăng cường độ chịu lực của thép mà không sử dụng nhiệt. Nguyên lý gia cường nguội dựa trên tính chất của thép đã được nghiên cứu trong giáo trình sức bền vật liệu. Cho thanh thép chịu tải vượt quá giới hạn chảy, ta thu được thép mới có giới hạn đàn hồi tăng lên ,kết quả được thanh thép có cường độ (hay độ bền) lớn hợn trước (xem sơ đồ làm việc của thanh thép trên hình 5.8). Trên hình 5.8 ta thấythanh thép sau khi gia cường có biểu đồ làm việc 2 có c` và R` lớn hơn c và R của nó trước khi gia cường. Gia cường nguội thanh thép có thể thực hiện theo nhiều cách. Trong thực tế sản xuất người ta hay dùng phương pháp kéo nguội, dập nguội, chuốt nguội, chúng dễ áp dụng và có hiệu quả. Gia cường làm cho độ bền của thép tăng lên có thể từ 1,7 - 1,8 lần, nhưng trong thực tế người ta chỉ tăng độ bền lên 30% khi đó độ giãn là 3 - 8%; làm tăng độ bám dính của thép với bêtông lên xấp xỉ 2 lần. Gia cường thường chỉ áp dụng với thép nhóm AI, AII và một phần với nhóm AIII. 1. Gia cường cốt thép bằng kéo nguội Đây là phương pháp gia cường cốt thép bằng cách tạo biến dạng dư cho thép bằng phương pháp kéo. Khi bị kéo, thanh thép bị nhỏ lại và giãn ra một khoảng bằng 3 - 8%, cường độ tăng 20 - 30%. Đây là phương pháp gia cường đơn giản nhất. Thanh thép chẳng những dài ra, cứng lên mà khi giãn dài còn làm bong gỉ trên bề mặt cốt thép. Phương pháp này áp dụng với cốt thép có đường kính nhỏ hơn 22mm. Sơ đồ nguyên lý được giới thiệu trên hình 5.9. 233 ... - tailieumienphi.vn