Cầu thang không chỉ là một phần của công trình, mà còn là một yếu tố quan trọng liên quan đến sự an toàn và tính bền vững của công trình xây dựng. Cầu thang kết cấu bê tông cốt thép không thể thiếu sự hiện diện của thép, vật liệu chịu lực chính, giúp gia cố cấu trúc, làm tăng khả năng chịu tải trọng và kéo dài tuổi thọ cho công trình. Bố trí thép cầu thang là một quá trình quan trọng, yêu cầu các kỹ sư và nhà thầu tuân thủ các nguyên tắc thiết kế nghiêm ngặt để đảm bảo sự vững chắc và an toàn của hệ thống cầu thang. Trong bài viết này, cùng Xây Dựng Atlantic sẽ đi sâu vào các nguyên tắc cơ bản của việc bố trí thép cầu thang trong xây dựng, từ các yếu tố liên quan đến lý thuyết cấu trúc cho đến các quy định kỹ thuật cần thiết để đạt được một cầu thang vững chắc, an toàn và bền lâu.

1. Tầm quan trọng của thép trong cầu thang xây dựng

Cầu thang là một bộ phận công trình chịu nhiều loại tải trọng khác nhau, bao gồm tải trọng tĩnh (người đi bộ), tải trọng động (vì hoạt động di chuyển của người sử dụng), cũng như các tác động từ môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, ăn mòn). Trong khi bê tông chịu tốt các lực nén, thì thép lại có khả năng chịu các lực kéo và uốn tốt hơn. Do đó, trong kết cấu cầu thang, thép giúp kết nối và gia cố các bộ phận bê tông, đồng thời chịu lực cho toàn bộ hệ thống cầu thang.

Thép trong cầu thang chủ yếu có chức năng chịu lực, chống lại sự biến dạng và đảm bảo độ bền trong quá trình sử dụng lâu dài. Nếu không có thép, cấu trúc cầu thang sẽ trở nên yếu ớt và dễ bị hư hỏng dưới tác động của các yếu tố ngoại lực.

2. Các nguyên tắc bố trí thép cầu thang

Bố trí thép cầu thang cần tuân thủ các nguyên tắc thiết kế, đảm bảo các yếu tố như khả năng chịu lực, độ an toàn và tính bền vững của công trình. Dưới đây là các nguyên tắc cơ bản khi bố trí thép cầu thang:

Tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định: 

Mỗi loại công trình đều có các tiêu chuẩn và quy định riêng liên quan đến việc bố trí thép cầu thang. Để đảm bảo chất lượng và an toàn cho công trình, các kỹ sư thiết kế cần phải tuân thủ các quy định về tiêu chuẩn thép trong xây dựng, chẳng hạn như TCVN 5574:2018 về bê tông cốt thép. Các quy định này sẽ chỉ rõ các yếu tố như cường độ thép, loại thép sử dụng, tỷ lệ thép so với bê tông, và các yêu cầu về kích thước thép.

Bố trí thép ở các khu vực chịu lực lớn:

Trong cầu thang, các bậc thang là khu vực chịu lực lớn nhất, nhất là khi có sự di chuyển của người qua lại. Do đó, thép cần được bố trí ở các vị trí chịu lực nhiều nhất, bao gồm:

- Phần đáy của các bậc thang: Đây là nơi chịu lực uốn chủ yếu, nên các thanh thép chính phải được bố trí ở đáy của bậc thang.

- Khu vực tiếp giáp giữa các bậc thang và tường bao: Đây là vị trí có khả năng bị nén, do đó cần được bố trí thêm thép cốt để tăng cường khả năng chịu lực.

- Đầu và cuối bậc thang: Những khu vực này thường chịu các tải trọng động lớn do lực tác động từ phía người sử dụng, vì vậy cần đặc biệt chú ý đến việc bố trí thép.

Bố trí thép theo dạng mạng lưới:

Để tối ưu hóa khả năng chịu lực của cầu thang, các kỹ sư thường sử dụng mạng lưới thép khi thiết kế bố trí thép cho toàn bộ cầu thang. Việc sử dụng mạng lưới thép giúp phân bổ lực đều trên toàn bộ cấu trúc, từ đó tránh được sự tập trung tải trọng tại một điểm nhất định, điều này có thể gây ra nứt gãy bê tông.

Các thanh thép chính sẽ được bố trí song song hoặc chéo nhau, kết hợp với các thanh thép đai để liên kết các thanh thép chính lại với nhau, tạo thành một cấu trúc chắc chắn.

Đảm bảo khoảng cách giữa các thanh thép hợp lý:

Khoảng cách giữa các thanh thép trong cầu thang là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chịu lực và độ bền của cầu thang. Nếu khoảng cách giữa các thanh thép quá rộng, lực tác động sẽ không được phân bổ đều, dẫn đến khả năng chịu lực kém và có thể gây nứt bê tông. Ngược lại, nếu khoảng cách quá hẹp, việc thi công sẽ trở nên khó khăn và tốn kém hơn.

Khoảng cách giữa các thanh thép đai trong cầu thang thường dao động từ 150mm đến 200mm, nhưng vẫn cần được tính toán cụ thể theo yêu cầu và tải trọng của công trình. Các thanh thép chính có thể có khoảng cách lớn hơn, tùy thuộc vào mức độ chịu lực yêu cầu.

Chú ý đến lớp bê tông bao quanh thép:

Để bảo vệ thép khỏi sự ăn mòn và tăng cường khả năng chịu lực của cầu thang, bê tông bao quanh thép cần phải có độ dày hợp lý. Thông thường, độ dày lớp bê tông bao quanh thép tối thiểu là 20mm. Việc đảm bảo lớp bê tông đủ dày sẽ giúp bảo vệ thép khỏi các yếu tố môi trường, đồng thời đảm bảo độ bền cho cầu thang trong thời gian dài.

3. Các loại thép thường sử dụng trong cầu thang

Thép trong cầu thang có vai trò quan trọng trong việc gia cố cấu trúc bê tông, giúp cầu thang chịu lực và ổn định hơn. Các loại thép phổ biến trong cầu thang bao gồm:

Thép thanh tròn: Thép thanh tròn là loại thép cốt chính được sử dụng trong cầu thang, có khả năng chịu lực uốn tốt. Đây là loại thép được sử dụng chủ yếu ở các bậc thang và các bộ phận chính của cấu trúc cầu thang. Đường kính của thép thanh tròn dao động từ 6mm đến 16mm, tùy vào tải trọng và yêu cầu thiết kế.

Thép đai: Thép đai được sử dụng để liên kết các thanh thép chính lại với nhau, tạo thành một cấu trúc vững chắc. Thép đai có khả năng chịu lực kéo tốt và giúp phân phối đều tải trọng trên toàn bộ cầu thang. Thép đai thường có đường kính nhỏ hơn thép thanh tròn và được bố trí theo dạng chéo hoặc song song với các thanh thép chính.

Thép mạ kẽm: Thép mạ kẽm được sử dụng chủ yếu trong các khu vực có độ ẩm cao hoặc trong môi trường dễ bị ăn mòn, như các công trình ngoài trời. Việc sử dụng thép mạ kẽm giúp tăng cường khả năng chống ăn mòn, từ đó bảo vệ thép khỏi sự tác động của môi trường.

4. Các yếu tố cần lưu ý khi thi công thép cầu thang

Kiểm tra chất lượng thép: Trước khi thi công cầu thang, cần phải kiểm tra chất lượng thép để đảm bảo không có khuyết tật như vết nứt, gỉ sét hay hư hỏng. Việc sử dụng thép kém chất lượng có thể ảnh hưởng đến độ bền và khả năng chịu lực của cầu thang.

Tuân thủ các quy định về chiều dài và kích thước thép: Các thanh thép cần phải được cắt và chế tạo với chiều dài và kích thước chính xác theo bản vẽ thiết kế. Việc cắt thép quá dài hoặc quá ngắn có thể gây khó khăn trong quá trình thi công và ảnh hưởng đến độ chính xác của kết cấu.

Tính toán đúng tải trọng và chọn thép phù hợp: Tải trọng tác động lên cầu thang cần phải được tính toán chính xác để xác định lượng thép cần thiết. Việc sử dụng quá ít thép hoặc thép có khả năng chịu lực thấp sẽ không đảm bảo sự vững chắc cho cầu thang.

Bố trí thép cầu thang là một trong những công đoạn quan trọng trong thiết kế và thi công cầu thang bê tông cốt thép. Việc tuân thủ đúng các nguyên tắc về kỹ thuật, đảm bảo chất lượng thép, bố trí hợp lý và tính toán chính xác tải trọng là yếu tố then chốt giúp tạo ra một cầu thang vừa bền vững vừa an toàn. Để đảm bảo chất lượng công trình, các kỹ sư thiết kế cần phải nắm vững các nguyên tắc này và áp dụng chúng vào từng dự án cụ thể. Cầu thang không chỉ là phương tiện di chuyển trong công trình mà còn là yếu tố quyết định sự an toàn và tính thẩm mỹ của công trình trong suốt thời gian sử dụng.