Đầu nối thanh thép, còn được gọi là hệ thống mối nối cơ khí, đóng vai trò quan trọng trong kết cấu bê tông cốt thép hiện đại. Mặc dù được sử dụng rộng rãi trong các dự án cơ sở hạ tầng và xây dựng, cần lưu ý rằng hiện tại chưa có tiêu chuẩn thiết kế toàn cầu thống nhất.
Các tiêu chuẩn này thường tập trung nhiều hơn vào các yêu cầu về hiệu suất hơn là quy định các thiết kế kết cấu cụ thể. Điều này mang lại sự linh hoạt nhưng cũng dẫn đến sự không nhất quán về tiêu chuẩn giữa các nhà sản xuất đầu nối thép khác nhau.
Mặc dù kích thước và thông số kỹ thuật không đồng nhất, nhưng bản chất đặc thù của đầu nối thép - phục vụ cho thép cây - có nghĩa là chúng gắn liền với kích thước và hiệu suất của thép cây.
Bài viết này sẽ tiếp cận vấn đề từ góc độ của thép cây, trình bày chi tiết về kích thước và thông số thiết kế của đầu nối thép. Các yếu tố này phải được đánh giá cẩn thận trước khi tùy chỉnh đầu nối thép để chọn hệ thống kết nối thép phù hợp nhất cho từng dự án.
Kích thước phù hợp đảm bảo mối nối đạt được độ bền bằng hoặc lớn hơn thép nền.
Thiết kế Đường kính - Đường kính Ngoài và Trong, được sử dụng để đảm bảo độ bền và truyền tải
Chiều dài, để đảm bảo sự ăn khớp thích hợp
Thiết kế Ren Trong - Bước ren, Hình dạng ren, Độ chính xác ren
Lựa chọn Vật liệu
Kích thước của đầu nối thép phải phù hợp với đường kính và cấp độ của thép cây. Các thông số kỹ thuật của thép cây trên thị trường hiện nay khá phức tạp. Lấy thông số kỹ thuật thép cây của Hoa Kỳ làm ví dụ:
Trong Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASTM), đường kính của thép cây được biểu thị bằng dấu "#" theo sau là một số, chẳng hạn như #3, #4, #5, v.v. Hệ thống đánh số này thường được gọi là "Số Kích thước Thanh," tương ứng với đường kính danh nghĩa của thép cây, tính bằng inch.
| Kích thước | DN (inch) | DN (milimét) |
| #3 | 0.375 | 9.5 |
| #4 | 0.500 | 12.7 |
| #5 | 0.625 | 15.9 |
| #6 | 0.750 | 19.1 |
| #7 | 0.875 | 22.2 |
| #8 | 1.000 | 25.4 |
| #9 | 1.128 | 28.7 |
| #10 | 1.270 | 32.3 |
| #11 | 1.410 | 35.8 |
| #14 | 1.693 | 43.0 |
| #18 | 2.257 | 57.3 |
Chủ yếu là #3 và #4 (9-12mm), thường được sử dụng cho đai thép, thép phân bố và các cốt thép kết cấu khác.
Chủ yếu là #5-#14 (15-43mm), được sử dụng trong dầm chính, cột, tường cắt và các cấu kiện chịu tải chính khác.
Thép cây có đường kính 50mm trở lên, chẳng hạn như thép #18, chủ yếu được sử dụng trong các tòa nhà cao tầng, cầu lớn và các kết cấu có yêu cầu khả năng chịu tải đặc biệt cao.
Vậy, chỉ biết đường kính của thép cây có đủ không? Không, chúng ta cũng cần biết cường độ của nó.
Trong Tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASTM), các cấp độ cường độ của thép cây chủ yếu được chia thành các cấp độ phổ biến sau, chủ yếu được xác định bởi giới hạn chảy.
Cấp 60: Giới hạn chảy 60 ksi (khoảng 420 MPa)
Cấp 80: Giới hạn chảy 80 ksi (khoảng 550 MPa)
Cấp 100: Giới hạn chảy 100 ksi (khoảng 690 MPa)
Cấp 120: Giới hạn chảy 120 ksi (khoảng 830 MPa)
Giới hạn chảy tương tự cho phép thiết lập mối quan hệ tương ứng giữa các loại thép khác nhau:
Tiêu chuẩn ASTM Cấp 60 của Hoa Kỳ tương ứng với thép TMT của Ấn Độ (Fe500), thép HRB của Trung Quốc (HRB400E), B500B của Vương quốc Anh và DIN 488 của Đức, v.v.
Thiết kế đầu nối thép phải đáp ứng các yêu cầu về giới hạn chảy của kết nối thép tương ứng.
Trên phạm vi quốc tế, đầu nối thép được phân thành hai loại theo tiêu chuẩn của Viện Bê tông Hoa Kỳ (ACI 318): Đầu nối thép Loại 1 và Đầu nối thép Loại 2
Đầu nối thép Loại 1 phải đạt ít nhất 125% giới hạn chảy của thép trong điều kiện chịu kéo.
Đầu nối thép Loại 2 không chỉ đáp ứng yêu cầu 125% giới hạn chảy của đầu nối Loại 1, mà còn yêu cầu độ bền của đầu nối đạt 100% độ bền kéo tối đa của thép.
Đối với kết nối cốt thép - cụ thể là thép được nối bằng đầu nối cơ khí - cần phải thử nghiệm kéo (Thử nghiệm kéo thép là gì?), như minh họa trong hình d
