Phương pháp nối cốt thép bằng ống ren xuất phát từ công nghệ liên kết bu lông trong cơ khí. Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi tại nhiều nước Châu âu từ đầu những năm 1990, sau đó được phát triển sang Trung Quốc và các nước Đông Nam Á khác. Tại Trung Quốc, công nghệ nối ren từ lâu đã được áp dụng cho hầu hết các công trình cao tầng và các công trình có quy mô lớn, quan trọng thay cho các phương pháp nối chồng truyền thống.
Quan điểm của phương pháp nối cốt thép ren cơ khí
Các thanh cốt thép trong kết cấu bê tông cốt thép được khai thác chủ yếu về khả năng chịu lực kéo hoặc nén dọc trục. Mặc dù khả năng chịu cắt của cốt thép đôi khi được kể đến trong một số lý thuyết tính toán, song đều đi đến kết luận là có ảnh hưởng không đáng kể và thường được bỏ qua trong tính tóan thiết kế.
Quan điểm mới về nối cốt thép cho rằng việc nối các thanh cốt thép sẽ không thuộc phạm vi của kết cấu bê tông cốt thép nếu như đảm bảo được rằng mối nối không làm thay đổi trạng thái làm việc của cốt thép và có cường độ cao hơn khả năng chịu lực bản thân thanh thép. Điều đó được chứng minh qua các thí nghiệm kéo đứt cốt thép; mà vị trí phá hoại nằm ngoài mối nối và xảy ra đối với thanh thép cơ bản; đồng thời các yêu cầu về biến dạng vẫn được đảm bảo.
Mô tả phương pháp nối cốt thép ren cơ khí
Các thanh thép nối được liên kết đối đầu với nhau thông qua một ống nối đã được ren sẵn mặt bên trong. Ống nối có ren được sản xuất trong nhà máy dưới sự kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo các chỉ tiêu về cường độ; và biến dạng của mối nối phù hợp với yêu cầu. Đầu các thanh thép nối được ren tại công trường bằng máy tiện ren chuyên dụng và được giám sát về chiều dài ren; bước ren, chiều sâu ren, chất lượng đường ren…phù hợp với tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu. Yêu cầu của phương pháp nối ren là đảm bảo không làm giảm yếu khả năng chịu lực của thanh thép.
Hiệu quả của phương pháp nối cốt thép ren cơ khí
Công nghệ nối cốt thép bằng ren cơ khí có thể khắc phục được những nhược điểm của phương pháp nối chồng truyền thống như sau:
Về kỹ thuật phương pháp nối cốt thép ren cơ khí
- Phương pháp nối cốt thép bằng nối ren đảm bảo các thanh thép làm việc đồng tâm như một thanh thép liên tục không bị gián đoạn về đường truyền lực.
- Chất lượng độ mối nối không bị phụ thuộc vào nhiều yếu tố như; cường độ bê tông, độ bám dính giữa bê tông và cốt thép cũng như hàm lượng cốt thép trong kết cấu.
- Giảm hàm lượng cốt thép tại vị trí nối dẫn đến chất lượng liên kết giữa bê tông và cốt thép tại vị trí nối cao hơn.
- Chịu tải trọng lặp tốt ngay cả khi lớp bê tông bảo vệ đã bị phá họai dưới tác dụng của tải trọng lặp theo chu kỳ.
Về thiết kế của phương pháp nối cốt thép ren cơ khí
- Phương pháp nối cốt thép bằng nối ren cơ khí cho phép áp dụng đối với các tất cả các loại đường kính cốt thép. Đường kính cốt thép càng lớn thì hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật của mối nối cơ khí càng cao.
- Cho phép người thiết kế bố trí mối nối tại mọi vị trí trong kết cấu; kể cả tại những vị trí có nội lực nguy hiểm.
- Cho phép thiết kế kết cấu với hàm lượng cốt thép lớn mà không bị hạn chế bởi hàm lượng cốt thép tại vị trí nối. Từ đó có thể làm giảm tiết diện kết cấu và tăng không gian sử dụng cho công trình.
- Không cần bố trí tăng cường cốt đai tại vị trí nối như phương pháp nối chồng.
Về thi công của phương pháp nối cốt thép ren cơ khí
- Phương pháp thi công đơn giản không yêu cầu kỹ năng và thiết bị phức tạp. Do vậy đảm bảo thời gian thi công nhanh; chất lượng mối nối ổn định và có độ tin cây cao.
- Giảm mật độ cốt thép tại vị trí nối dẫn đến không làm tắc nghẽn cốt liệu bê tông; từ đó làm tăng chất lượng kết cấu tại vị trí liên kết.
- Tận dụng tối đa chiều dài thanh thép, giảm thiểu lượng cốt thép hao phí trong thi công. Giá thành mối nối ren cơ khí rẻ hơn so với chi phí cốt thép dùng cho nối chồng.
- Giảm đáng kể khối lượng vận chuyển cốt thép lên công trình do một khối lượng khá lớn cốt thép đã được thay thế bằng ống ren.
- Hạ thấp độ cao thép chờ tạo thuận lợi cho việc di chuyển các ống đổ bê tông; và các thiết bị khác đi trên mặt sàn.
Các hình thức mối nối cốt thép bằng nối ren
Loại A
Đầu các thanh thép được ép chồn tù đầu và ren với chiều dài bằng ½ chiều dài ống nối. Kiểu nối loại A được sử dụng trong những trường hợp ít nhất một trong hai thanh thép nối là tự do và có thể xoay được. Kiểu nối loại A phù hợp với các kết cấu theo phương đứng như cột; vách lõi cứng, trong đó các thanh thép chờ trong các tầng dưới đã được cố định trong bê tông; và đã được gia công đầu ren.
Để tiết kiệm thời gian thi công tại hiện trường; một trong hai đầu ren thanh thép được vặn chặt ống nối vào; đầu ren còn lại được bảo vệ bằng nắp nhựa để tránh vỡ ren khi va đập. Mối nối được hoàn thiện bằng cách vặn thanh thép nối phía trên bằng tay; sau đó dùng cà lê chuyên dụng để xiết chặt mối nối.
Loại B
Trong trường hợp một trong hai thanh thép nối là cố định; và thanh còn lại là xoay được, tuy nhiên chỉ xoay được ở góc độ nhỏ thì mối nối Loại B được sử dụng. Ống nối sử dụng giống như Loại A; tuy nhiên đầu một trong hai thanh thép được ren với chiều dài bằng chiều dài ống nối. Việc nối được thực hiện bằng cách vặn ống nối vào đầu thanh thép có chiều dài ren lớn hơn.
Sau đó, thanh thép nối được đưa vào vị trí tiếp xúc với ống nối; và vặn ống nối ngược trở lại cho đến khi che kín toàn bộ đường ren. Mối nối được hoàn thiện sau khi dùng cà lê xiết chặt thanh thép nối. Kiểu nối loại B phù hợp với mối nối cốt thép dầm và đài móng. Tại các kết cấu này, việc xoay các thanh thép nhiều vòng là rất khó khăn; khi thanh thép có chiều dài lớn hoặc đã được uốn một đầu.
Loại C
Kiểu nối loại C được sử dụng khi cả hai thanh thép nối đều cố định không thể xoay được. Trong trường hợp này, cấu tạo mối nối giống như kiểu nối loại B; tuy nhiên có bổ sung thêm bu lông hãm (lock-nut) có chiều dày bằng 1/3 chiều dài ống nối. Chiều dài ren của một trong hai đầu nối sẽ là 2t+2/3t; đầu nối còn lại có chiều dài ren như thông thường (t). Việc nối được thực hiện bằng cách vặn ống nối ;và bu lông hãm vào đầu thanh thép có chiều dài ren lớn hơn.
Sau đó, thanh thép nối được đưa vào vị trí tiếp xúc với ống nối; sau đó vặn ống nối và bu lông hãm ngược trở lại cho đến khi che kín toàn bộ đường ren. Mối nối được hoàn thành sau khi dùng cà lê xiết chặt bu lông hãm. Việc bổ sung bu lông khóa nhằm mục đích xiết chặt mối nối ;do trong trường hợp này cả hai thanh thép để không thể xoay được. Kiểu nối loại C thường được sử dụng khi nối cốt thép cọc nhồi, tường barette; và các thanh thép đã được uốn trong dầm.
Mối nối cốt thép khác đường kính
Trong trường hợp mối nối được bố trí tại vị trí thay đổi đường kính cốt thép; quy trình thực hiện giống như các kiểu nối loại A, B, C; tuy nhiên cấu tạo ống nối có sự thay đổi về đường kính bên trong.
