Công nghệ nối cốt thép bằng ống nối Cupler

So với hàng loạt những mặt hạn chế của các phương pháp nối chồng cốt thép truyền thống (nối buộc, nối hàn… ) Công nghệ nối cốt thép bằng ống nối có ren có rất nhiều ưu điểm.

1.  Nối chồng là phương pháp phổ biến đối với ngành xây dựng ở nước ta hiện nay.

Việc nối chồng được thực hiện bằng cách chồng hai thanh thép song song với nhau theo một độ dài nhất định và chúng được liên kết với nhau bằng hàn hoặc buộc

a) Các nhược điểm của phương pháp nối chồng liên kết bằng buộc:

- Việc truyền lực trong cốt thép bị gián đoạn và gián đoạn trong bê tông do các thanh thép nối với nhau không đồng tâm. nguyên vẹn.

- Quá trình lắp dựng cốt thép thủ công nên với những kết cấu sử dụng cốt thép có đường kính lớn, cốt thép dễ bị xô lệch chịu lực kém so với thiết kế.
- Khó đảm bảo chiều dài nối chồng theo quy định.
- Khả năng chịu lực không tốt do khó kiểm tra chất lượng nối chồng tại hiện trường

- Đoạn nối chồng chiếm nhiều không gian nên bê tông khó điền đầy không gian kết cấu

- Tất cả các mối nối đều phải thực hiện tại công trình, do đó thời gian thi công mối nối kéo dài, số lượng nhân công sử dụng tăng.
- Đoạn nối chồng mật độ cốt thép dày đặc chiếm nhiều không gian nên bê tông khó điền đầy không gian kết cấu

- Khó đảm bảo chiều dài nối chồng theo quy định.
- Khả năng chịu lực không tốt do khó kiểm tra chất lượng nối chồng tại hiện trường.
- Quá trình lắp dựng cốt thép thủ công nên với những kết cấu sử dụng cốt thép có đường kính lớn, cốt thép dễ bị xô lệch.
- Không thể nối chồng những thanh thép có chiều dài ngắn (đầu mẩu).
b) Các nhược điểm của phương pháp nối chồng liên kết bằng hàn:
- Có một số loại cốt thép không được sử dụng phương pháp hàn vì ảnh hưởng đến tính năng cơ lý của thép.
- Cốt thép làm việc không đồng tâm.
- Khó kiểm soát chất lượng đường hàn (chiều dài, chiều cao, độ đồng nhất của mối hàn) do mối hàn thực hiện trên công trường và tay nghề của thợ.
- Khi sử dụng phương pháp này nhất thiết phải có nguồn điện cung cấp để hàn, tiêu tốn nhiều điện năng, gây ô nhiễm môi trường.
- Tốc độ thi công chậm và gặp nhiều khó khăn đối với các vị trí trên kết cấu có mật độ cốt thép cao.

2. Ưu điểm nổi bật của công nghệ nối cốt thép bằng ống nối có ren.

Công nghệ nối cốt thép bằng ống nối có ren lại khắc phục được hầu hết những hạn chế đó và đạt được những ưu điểm nổi chội:

- Giá thành mối nối (coupler) thấp.

- Mối nối cốt thép bằng công nghệ nối ren có chất lượng ổn định và độ tin cậy rất cao.

- Cốt thép làm việc đồng tâm.

- Sau khi nối, cốt thép làm việc như một thanh liên tục và không bị ảnh hưởng đến chất lượng bám dính giữa cốt thép và bê tông. Vì vậy mối nối chịu kéo tốt hơn so với phương pháp nối chồng.

- Được phép sử dụng trong khi không được phép nối chồng đối với các thanh thép chờ chịu kéo.

- Được phép sử dụng khi có yêu cầu sự truyền lực kéo liên tục tại các vị trí nối cốt thép.

- Thời gian thi công nhanh do công việc tạo ren được làm từ trước.

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi, thích hợp dùng cho loại thép nhóm CII (SD 295A), CIII (SD390) có đường kính từ 14 đến 50 mm. Có thể nối những cốt thép có đường kính giống nhau, khác nhau trong bất kỳ phương hướng và vị trí nào.

- Khi sử dụng phương pháp nối này tại các vị trí dầy đặc cốt thép trong kết cấu sẽ giảm đáng kể, góp phần làm giảm hàm lượng thép trong tiết diện, dễ dàng thi công.

- Bảo đảm an toàn và vệ sinh môi trường trong khi thi công.

- Công nghệ tiên tiến, thích hợp với các công trình đòi hỏi chất lượng mối nối cao hoặc cốt thép không được phép hàn.

- Chất lượng mối nối ổn định,độ tin cậy cao và dễ dàng kiểm tra.

- Tiết kiệm một khối lượng thép khá lớn sẽ bị bỏ đi do không đáp ứng yêu cầu – chiều dài nối buộc.

- Giảm tiêu hao cốt thép từ 10-15% khối lượng thép sử dụng trên công trình.

- Hiện nay Công nghệ nối ren này đã được áp dụng với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8163 – 2009cũng như đã được tiêu chuẩn hoá ở các nước phát triển trên thế giới như tiêu chuẩn JG 107 – 2003, JG 163 -2004 của Trung Quốc; Tiêu chuẩn UBC1997, ACI 318 của Mỹ; Tiêu chuẩn BS8110 của Anh; Tiêu chuẩn NF35-30-1 của Pháp; Tiêu chuẩn DIN10-45 của Đức. Hiện nay phương pháp nối cốt thép bằng ống ren đang biên soạn tiêu chuẩn quốc tế ISO/WDI15835.

3. Các phương pháp gia công trong công nghệ nối cốt thép bằng ống nối có ren:

Có hai phương pháp gia công:

3.1. Gia công với phương pháp chồn đầu và tiện ren:

Phương pháp nối cốt thép bằng ống ren thẳng có chồn đầu cốt thép có độ tin cậy cao nhất do tiết diện cốt thép không bị suy giảm sau khi ren. Vì vậy nó đang được đưa vào sử dụng rộng rãi tại mọi vị trí trên kết cấu nhất là tại các vị trí có ứng suất cao. Phương pháp này rất phổ biến cho các mối nối cốt thép lớn có đường kính từ 28mm trở lên. Nguyên lí cơ bản của phương pháp này là sử dụng máy chồn đầu bằng thuỷ lực làm đầu cốt thép phình to ra, sau đó dùng máy tiện ren tạo ra ren bên ngoài của cốt thép đó và cuối cùng được nối bằng ống nối có ren.

Bước 1: Gia công cắt đầu cốt thép để đảm bảo đầu cốt thép có đường tâm thẳng, Mặt cát phẳng vuông góc với đường tâm thanh cốt thép.

Bước 2: Dùng máy chồn thuỷ lực chồn đầu cốt thép đạt kích thước tiêu chuẩn. (H1)
Bước 3: Dùng máy tiện ren hai đầu cốt thép với chiều dài đã định trước.(H2)
Bước 4: Dùng ống nối ren đã đúc sẵn ren chìm vặn nối hai đầu cốt thép lại.

Bước 5: Dùng kìm chuyên dụng kiểm tra moment xiết chặt của ống nối ren và thanh cốt thép đạt chỉ số quy định tương ứng với thông số sau:

3.1. Gia công với phương pháp tiện gọt gân cốt thép và cán ren::

Phương pháp này rất phổ biến cho các mối nối cốt thép vừa và nhỏ có đường kính từ 28mm trở xuống. Nguyên lí cơ bản của phương pháp này là sử dụng máy phần tiện của máy gọt tiện phần gân trên đầu cốt thép cần tạo ren sau đó máy cán tạo ren trên phần đã gọt gân của đầu cốt thép và cuối cùng được nối bằng ống nối có ren.

Bước 1: Gia công cắt đầu cốt thép để đảm bảo đầu cốt thép có đường tâm thẳng, Mặt cát phẳng vuông góc với đường tâm thanh cốt thép.

Bước 2: Gia công tạo ren đầu cốt thép bằng máy tiện cán ren: Máy sẽ tiện bỏ lớp gân trên cốt thép, sau đó cán tạo ren.

Bước 3: Dùng ống nối ren đã đúc sẵn ren chìm vặn nối hai đầu cốt thép lại.

Bước 4: Dùng kìm chuyên dụng kiểm tra moment xiết chặt của ống nối ren và thanh cốt thép đạt chỉ số quy định tương ứng với thông số sau:

4. Ống nối ren đúc sẵn (Coupler):

Ống nối ren sử dụng để nối cốt thép là ống tròn được sản xuất sẵn dưới dạng sản phẩm ở nhà máy. ống xuất xưởng phải đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật và có chứng chỉ hợp chuẩn. Ống nối ren gồm hai loại để sử dụng cho cốt thép nhóm CII (SD 295A) hoặc CIII (SD 390). Các thông số cơ bản của ống ren nối cốt thép theo TCVN được thể hiện trong các bảng sau:

Ống nối ren cho phương pháp chồn đầu và tiện ren:

Ống nối ren cho phương pháp cán ren thẳng:

5. Yêu cầu kỹ thuật của mối nối cốt thép bằng ống ren:

5.1 Cấp mối nối:
Mối nối cốt thép bằng ống ren thẳng được phân thành mối nối cấp I và mối nối cấp II dựa trên tính năng chịu kéo (Bảng 1) và biến dạng của mối nối (Bảng 2).
- Mối nối cấp 1 được sử dụng tại những vị trí có ứng suất cao khi mối nối cần phát huy được toàn bộ khả năng chịu lực và biến dạng.
- Mối nối cấp 2 sử dụng tại nhứng vị trí có ứng suất nhỏ hơn, không cần huy động toàn bộ khả năng chịu lực và biến dạng của cốt thép. Cơ quan thiết kế sẽ lựa chọn và chỉ định cấp của mối nối tuỳ thuộc theo vị trí nối, yêu cầu về khả năng chịu lực và biến dạng của cấu kiện, kết cấu.

Bảng 1: Cường độ chịu kéo của mối nối:

6. Thi công và nghiệm thu:
Tỷ lệ % của tổng diện tích cốt thép chịu lực được nối trên một mặt cắt phù hợp với những quy định sau:
- Mối nối cốt thép nên bố trí ở những vị trí có ứng suất chịu kéo nhỏ trong cấu kiện, kết cấu. Khi cần thiết phải bố trí mối nối ở những vị trí có ứng suất cao thì trong một mặt cắt không được sử dụng quá 50% mối nối cấp II và không hạn chế tỷ lệ % với mối nối cấp I.
- Mối nối nên tránh bố trí ở những vùng dầy cốt đai, ở đầu dầm, đầu cột của khung có yêu cầu chống động đất. Trong trường hợp đặc biệt thì tỷ lệ mối nối sử dụng không được vượt quá 50%.
- Ở những vị trí ứng suất chịu kéo của cốt thép tương đối nhỏ hoặc cốt thép chịu nén theo chiều dọc thì không hạn chế tỷ lệ % mối nối sử dụng trong cùng một mặt cắt.
- Trong cấu kiện, kết cấu trực tiếp chịu tải trọng động, tỷ lệ % của mối nối sử dụng không được vượt quá 50%.
- Đối với các cấu kiện chịu kéo, mối nối được bố trí so le nhau. Khoảng cách giữa các mối nối không nhỏ hơn 35 lần đường kính của loại cốt thép lớn nhất trong mối nối.
Trị số môment lực xiết chặt phù hợp với quy định ghi trong bảng 5.

Mối nối được kiểm soát chất lượng theo các trình tự sau:

- Kiểm tra chứng chỉ xuất xưởng và chứng chỉ đã được kiểm định chất lượng sản phẩmdo nhà sản xuất cung cấp.
- Kiểm tra chất lượng các đầu ren trên cốt thép.
- Kiểm tra chất lượng mối nối sau khi lắp ống ren.
- Lấy ≥03 mẫu mối nối để thực hiện thí nghiệm kéo tĩnh cho từng loại cốt thép.

Hải Châu sưu tầm biên soạn.