ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG KHI SỐ LƢỢNG CỐT THÉP TẠI MỘT MẶT CẮT ĐƢỢC NỐI BẰNG ỐNG REN THAY ĐỔI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HUỲNH PHƯƠNG DOANH

ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA DẦM BÊ
TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG KHI SỐ
LƯỢNG CỐT THÉP TẠI MỘT MẶT CẮT ĐƯỢC
NỐI BẰNG ỐNG REN THAY ĐỔI

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
HUỲNH PHƯƠNG DOANH

ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA DẦM BÊ
TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG KHI SỐ
LƯỢNG CỐT THÉP TẠI MỘT MẶT CẮT ĐƯỢC
NỐI BẰNG ỐNG REN THAY ĐỔI

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

Hướng dẫn khoa học
TS. NGUYỄN THANH HƯNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2020


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

HUỲNH PHƯƠNG DOANH

LỜI CAM ĐOAN
ii


Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2020
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

HUỲNH PHƯƠNG DOANH

LỜI CẢM TẠ
iii

Sau thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Thành Phố Hồ Chí Minh, được sự chỉ hỗ trợ cuả quý thầy trong trường. Tôi đã
hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng
quý thầy của trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập nâng cao cả tri thức
và lối sống.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa cùng các Thầy Cô
khoa Xây Dựng đã quan tâm, giảng dạy và truyền đạt kiến thức vô cùng quý báo
trong quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của
tôi.
Và đặc biệt tôi vô cùng biết ơn Thầy Nguyễn Thanh Hưng đã tận tình giúp
đỡ và hỗ trợ chỉ bảo tôi ngay từ bước đầu làm luận văn; trang bị và truyền đạt cho
tôi những kinh nghiệm, kiến thức quý báo để nghiên cứu, cũng như gợi mở những
phương hướng thực hiện, hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp.
Luận văn tốt nghiệp là quá trình nghiên cứu lâu dài và sự hỗ trợ quý Thầy cô
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM. Tuy rằng, luận văn này được thực
hiện với sự cố gắng lớn lao, nhưng cũng không ít sai sót trong quá trình nghiên
cứu. Rất mong nhận được sự quan tâm góp ý kiến, cũng như chỉ bảo thật nhiều của
quý thầy để luận văn được hoàn thiện hơn.
Trân trọng!
TP Hồ Chính Minh, ngày … tháng … năm 2020
Học viên thực hiện
Huỳnh Phương Doanh
Lớp XDC 2017B

MỤC LỤC
iv


Trang

Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Biên bản chấm luận văn
Phiếu nhận xét của giảng viên phản biện
Lý lịch cá nhân ……………………………………………………………..………..i
Lời cam đoan……………………………………………………………….……….ii
Lời cảm tạ…………………………………………………………………….…….iii
Tóm tắt………………………………………………………………………….…..iv
Mục lục……………………………………………………………………………...v
Danh mục các hình………………………………………………………………..viii
Danh mục các bảng…………………………………………………………………xi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1
1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 2
1.2.1

NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

2

1.2.2

NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC

2

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

3

1.4 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

3

1.5 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3
1.6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

4

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1. 4
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1 MỞ ĐẦU

5

5

2.2 CÔNG NGHỆ NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN THẲNG CÓ DẬP TÙ
ĐẦU CỐT THÉP 5
2.3 PHÂN LOẠI MỐI NỐI ỐNG REN

6

2.4 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA ỐNG NỐI 10

v

2.5 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA MỐI NỐI REN 11
2.5.1

ĐẦU REN THÉP CỐT

2.5.2

YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA MỐI NỐI BẰNG

ỐNG REN
2.5.3

11

12

LẮP GHÉP MỐI NỐI BẰNG ỐNG REN 13

2.6 CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG14
2.7 THI CÔNG MỐI NỐI TRÊN CÔNG TRÌNH
2.8 KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG NỐI

16

17

2.9 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2. 17
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP

19
3.1 MỞ ĐẦU

19

3.2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 19
3.3 VẬT LIỆU 22
3.3.1

BÊ TÔNG

22

3.3.2

THÉP VÀ COUPLER

23

3.4 THÍ NGHIỆM CẤU KIỆN DẦM CHỊU UỐN BỐN ĐIỂM. 25
3.4.1

THIẾT BỊ DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM

3.4.2

QUY TRÌNH ĐÚC DẦM 33

3.4.3

LẮP ĐẶT – BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

25

37

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 40
CHƯƠNG 4. THIẾT LẬP MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀM ABAQUS

42

4.1 MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN THÔNG QUA ABAQUS 42
4.1.1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀN ABAQUS

4.1.2

MÔ HÌNH PHÁ HOẠI DẺO CHO DẦM BÊ TÔNG CỐT THÉP.

42
4.1.3

MÔ HÌNH VẬT LIỆU TRONG ABAQUS.

44

4.1.4

THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHO MÔ HÌNH.

47

vi

42


4.2 MÔ PHỎNG 50
4.2.1

CÁC BƯỚC THIẾT LẬP BÁI TOÁN TRONG CHƯƠNG TRÌNH

ABAQUS/CAE [16]

50

4.2.2

MÔ PHỎNG DẦM CHỊU UỐN 4 ĐIỂM 55

4.2.3

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

57

4.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 59
CHƯƠNG 5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG 60
5.1 MỞ ĐẦU

60

5.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 60
5.2.1

MỐI QUAN GIỮA TẢI TRỌNG VÀ CHUYỂN VỊ

60

5.2.2

MỐI QUAN HỆ GIỮA TẢI TRỌNG VÀ BIẾN DẠNG CỐT THÉP.

63
5.2.3

DẠNG VẾT NỨT CỦA DẦM VÀ COUPLER SAU KHI DẦM BỊ PHÁ

HỦY

66

5.3 SO SÁNH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG DẦM BẰNG PHẦN
MỀM ABAQUS. 72
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74
6.1 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

74

6.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

vii

74


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Trang

Hình 2.1 Loại mối nối tiêu chuẩn..............................................................................7
Hình 2.2 Loại mối nối mở miệng...............................................................................8
Hình 2.3 Loại mối nối khác đường kính....................................................................8
Hình 2.4 Loại mối nối ren thuận nghịch....................................................................8
Hình 2.5 Loại mối nối tăng dài đầu ren.....................................................................9
Hình 2.6 Loại mối nối có mũ khóa............................................................................9
Hình 2.7 Các bộ phận hợp thành của mối nối ren...................................................12
Hình 2.8 Nguyên lý dập tu đầu thép........................................................................14
Hình 2.9 Máy tiện đầu ren cốt thép.........................................................................14
Hình 2.10 Các loại ống ren.....................................................................................15
Hình 2.11 Thi công mối nối trên công trình.............................................................17
Hình 3.1 Chi tiết cấu tạo dầm..................................................................................21
Hình 3.2 Độ sụt của hỗn hợp bê tông......................................................................22
Hình 3.3 Mẫu khối lập phương trong thí nghiệm15×15×15cm...............................23
Hình 3.4 Thép được nối bằng coupler.....................................................................24
Hình 3.5 Bộ đo chuyển vị........................................................................................26
Hình 3.6 Cảm biến đo biến dạng (strain - gage).....................................................28

Hình 3.7 Máy uốn cấu kiện......................................................................................32
Hình 3.8 Máy ghi lực, chuyển vị và biến dạng (Data Logger).................................33
Hình 3.9 Gia công cốp pha......................................................................................34
Hình 3.10 Gia công cốt thép....................................................................................34
Hình 3.11 Dán Strain Gage đo biến dạng cốt thép..................................................35
Hình 3.12 Dầm D1 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí ½ dầm..................35
Hình 3.13 Dầm D2 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí 1/3 dầm ...............35
Hình 3.14Dầm D3 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí 1/4 dầm.................35

viii


Hình 3.15 Dầm D4 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí ½ dầm..................36
Hình 3.16 Dầm D5 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí 1/3 dầm ...............36
Hình 3.17 Dầm D6 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí 1/4 dầm................36
Hình 3.18 Dầm D7 dán Strain Gage lên thép lớp dưới tại vị trí 1/2 dầm................36
Hình 3.19 Dầm sau khi đỗ bê tông..........................................................................37
Hình 3.20 Bảo dưỡng dầm.......................................................................................37
Hình 3.21 Tháo dỡ cốp pha.....................................................................................38
Hình 3.22 Làm sạch bề mặt dầm và kẻ lưới ô vuông 5x5cm....................................38
Hình 3.23 Lắp dầm vào vị trí thí nghiệm uốn dầm..................................................39
Hình 3.24 Lắp đặt các thiết bị phục vụ công tác thu thập số liệu............................39
Hình 3.25 Dầm bị phá hủy....................................................................................40
Hình 3.26 Coupler sau khi dầm bị phá hủy.............................................................40
Hình 4.1 Quan hệ ứng suất và biến dạng của mô hình thép....................................45
Hình 4.2 Mô hình đường cong nén bê tông theo Hsu – Hsu....................................46
Hình 4.3 Mô hình ứng suất – biến dạng của bê tông khi chịu kéo theo Hsu-Hsu....47
Hình 4.4 Mô hình bám dính của 2 loại vật liệu.......................................................49
Hình 4.5 Giao diện Abaqus/cae...............................................................................50
Hình 4.6 Các modul làm việc của khối Abaqus/cae.................................................50

Hình 4.7 Thao tác nhập file đã xây dựng thông qua phần mềm khác......................51
Hình 4.8 Đặt tải trọng tác dụng...............................................................................53
Hình 4.9 Đặt điều kiện biên.....................................................................................54
Hình 4.10 Kết cấu dầm mô phỏng...........................................................................55
Hình 4.11 Hình ảnh mô phỏng dầm.........................................................................57
Hình 4.12 Mối quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị ở vị trí giữa dầm....................59
Hình 4.13 Mối quan hệ giữa tải trọng và biến dạng ở vị trí giữa dầm...................59
Hình 5.1 Vị trí đo độ võng trong quá trình gia tải...................................................60
Hình 5.2 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị tại vị trí 1.............................61
Hình 5.3 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị tại vị trí 2.............................61
Hình 5.4 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị tại vị trí 3.............................62
ix


Hình 5.5 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và biến dạng cốt thép tại vị trí giữa dầm. .64
Hình 5.6 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và biến dạng cốt thép tại vị trí 1/3 dầm....64
Hình 5.7 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và biến dạng cốt thép tại vị trí 1/4 dầm....65
Hình 5.8 Tải trọng gây nứt, và tải trọng phá hủy của từng dầm..............................67
Hình 5.9 Vết nứt của các dầm D1(a), D2(b), D3(c), D4(d), D5(e), D6 (f), D7(g)...70
Hình 5.10 Coupler sau khi dầm bị phá hủy.............................................................71
Hình 5.11 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị tại vị trí giữa dầm bằng của
dầm thử, dầm đối chứng và dầm mô phỏng.............................................................72
Hình 5.12 Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và chuyển vị tại vị trí giữa dầm bằng của
dầm thử có coupler nối ở giữa dầm, dầm đối chứng và dầm mô phỏng..................72

DANH MỤC CÁC BẢNG
x


Bảng

Trang

Bảng 2.1 Phân loại mối nối ống ren theo trường hợp sử dụng..................................7
Bảng 2.2 Cơ tính của vật liệu ống ren.....................................................................10
Bảng 2.3 Chất lượng bề mặt, kích thước ống ren....................................................10
Bảng 2.4 Yêu cầu chất lượng đầu ren......................................................................11
Bảng 2.5 Cường độ chịu kéo của mối nối................................................................12
Bảng 2.6 Tính năng biến dạng của mối nối.............................................................12
Bảng 2.7 Trị số mômen vặn (xiết) nhỏ nhất khi lắp mối nối....................................13
Bảng 2.8 Kích thước và tính năng cơ lý của ống ren...............................................15
Bảng 2.9 Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy như sau........................................16
Bảng 3.1 Cấp phối sử dụng cho công tác thiết kế....................................................22
Bảng 3.2 Kết quả nén mẫu.......................................................................................23
Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật của thép chịu lực.........................................................24
Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của coupler..................................................................24
Bảng 3.5 Điện trở trên mỗi mét dây dẫn..................................................................30
Bảng 3.6 Điều kiện sử dụng 4 loại chất kết dính....................................................31
Bảng 4.1 Thông số mô hình phá hoại dẻo...............................................................48
Bảng 4.2 Giá trị ứng suất biến dạng của đường ứng xử chịu nén...........................56
Bảng 4.3 Giá trị ứng suất biến dạng của đường cong ứng xử chịu kéo của BT…...57
Bảng 4.4 Kết quả mô phỏng....................................................................................57
Bảng 5.1 Giá trị của tải trọng theo độ võng ở vị trí giữa dầm.................................62
Bảng 5.2 Tải trọng gây nứt và tải trọng phá hủy của từng dầm...............................66

xi


Chương 1. TỔNG QUAN

1


1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, với sự phát triển rất nhanh của ngành xây dựng, đặc biệt là các công
trình nhà cao tầng tại các thành phố lớn như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh,
cho nên việc ban hành các tiêu chuẩn xây dựng cần phải đáp ứng được sự phát triển
của ngành. Để đẩy nhanh tiến độ thi công cho các công trình cao tầng nhưng vẫn
đảm bảo chất lượng thi công, hiện nay công nghệ nối cốt thép bằng ống ren đã góp
phần đẩy nhanh quá trình thi công đó. Tuy nhiên, vẫn chưa đáp ứng được như mong
muốn, vì trong quá trình thi công phần thép nhà thầu thi công thép sẽ gia công thép
tại nhà máy theo các modul bằng công nghệ gia công cốt thép và vận chuyển đến
công trường để lắp ghép và nối cốt thép bằng ống ren. Nhưng theo tiêu chuẩn thiết
kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 5574:2012[1] mối nối các thanh cốt thép chịu
kéo cần phải bố trí so le, trong đó diện tích tiết diện các thanh cốt thép chịu lực
được nối tại một vị trí không được lớn hơn 50% diện tích cốt thép chịu kéo đối với
loại có gờ. Cho nên việc chế tạo gia công cốt thép theo dây chuyền công nghệ của
các đơn vị thi công thép theo các modul tại nhà máy gặp rất nhiều khó khăn về mối
nối khi sử dụng bằng ống ren không được nối 100% tại tại một mặt cắt. Theo tiêu
chuẩn thép cốt bê tông – mối nối bằng ống ren TCVN 8163:2009[2] giới hạn bền
kéo của mối nối cấp 1 thì giới hạn bền kéo của mối nối bằng giới hạn bền kéo của
thép cốt sử dụng, mối nối cấp 2 thì giới hạn bền kéo của mối nối bằng giới hạn bền
kéo nhỏ nhất của thép cốt theo TCVN 1651-1:2008 và TCVN 1651-2:2008, nên có
thể xem mối nối là đồng nhất khi đảm bảo tiêu chuẩn. Lúc này cốt thép làm việc
như một thanh liên tục và không bị ảnh hưởng nhiều đến chất lượng bám dính của
bê tông. Tuy nhiên, tiêu chuẩn của Việt Nam chưa qui định số lượng cốt thép tại
một mặt cắt khi được nối bằng ống ren, do vậy cần phải nghiên cứu để tìm ra giải
pháp nhằm đáp ứng được yêu cầu cấp thiếp mà nhà thầu thi công thép đặt ra nhằm
mang lại lợi ích cho xã hội.
Vì vậy, đề tài “Đánh giá sự ảnh hưởng của dầm bê tông cốt thép chịu tải

trọng khi số lượng cốt thép tại một mặt cắt được nối bằng ống ren thay đổi bằng
thực nghiệm” có ý nghĩa khoa học vì góp phần giải quyết một số vấn đề trong thực


tế thi công của nhà thầu; có ý nghĩa thực tiễn vì việc áp dụng kết quả của đề tài giúp
cho việc thi công thép tiết kiệm được thời gian nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cho
công trình.
1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
1.2.1 Nghiên cứu trong nước
Trong nước hiện nay, việc nghiên cứu ứng xử của mối nối ống ren khá đầy đủ
và đã có tiêu chuẩn quốc gia để áp dụng (TCVN 8163:2009). Tuy nhiên, việc
nghiên cứu ứng xử của mối nối ống ren trong dầm bê tông cốt thép còn rất hạn chế,
nhất là thực tế đặt ra trong điều kiện hiện nay khi áp dụng tiêu chuẩn thiết kế kết
cấu bê tông cốt thép TCVN 5574:2012 gặp rất nhiều khó khăn với việc nối cốt thép
bằng ống ren tại một vị trí của dầm cho các nhà thầu thi công thép.
Do vậy, việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng
tĩnh khi số lượng cốt thép tại một mặt cắt được nối bằng ống ren thay đổi bằng thực
nghiệm, nhằm góp phần đưa ra giải pháp dễ dàng hơn cho các nhà thầu thi công
thép.
1.2.2 Nghiên cứu ngoài nước
Với sự phát triển của ngành xây dựng như hiện nay thì yêu cầu về kỹ thuật,
chất lượng và đảm bảo an toàn, chính vì vậy việc nghiên cứu để đảm bảo các yêu
cầu trên không ngừng phát triển. Hiện nay trên thế giới việc nối cốt thép trong kết
cấu bê tông cốt thép đã được cải tiến một cách đáng kể, có nhiều phương pháp nối
cốt thép đáp ứng với yêu cầu đặt ra (Mechanical Connections of Reinforcing Bars,
reported by ACI Committee 439). B. MacKay, D. Schmidt and T. Rezansoff, (1998)
[3] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của mối nối chồng trong dầm khi chịu tải trọng.
Rasha T.S. Mabrouk, Ahmed Mounir (Behavior of RC beams with tension lap
splicesconfined with transverse reinforcement using different types of concrete
under pure bending) [4] đã nghiên cứu mối nối chồng trong dầm bê tông cốt thép.

Để hạn chế sự phá hoại dòn, một số tiêu chuẩn đã giới hạn đối với tỷ lệ phần trăm

2


cốt thép có thể được nối tại NZS 3101-Phần 1 (Tiêu chuẩn New Zealand 2006)[5],
hạn chế các mối nối gần vùng có ứng suất kéo lớn kéo ACI 318M-11 (ACI 2011)
[6]. Effect of tension lap splice on the behaviorof high strength concrete (HSC)
beamsAhmed El-Azab, Hatem M. Mohamed (2014)[7] đã nghiên cứu sự ảnh hưởng
của mối nối chịu kéo đến ứng xử của dầm bê tông cường độ cao. Việc nghiên cứu
thử nghiệm trên dầm với mối nối tiếp tục cho đến nay (Hardisty et al. 2015). Tuy
nhiên, dù có nhiều thử nghiệm trước đó được thực hiện trên dầm và cột và đã có
một số đề xuất cho các mối nối về tính chất cơ học nhưng cũng chưa tỏ ra có hiệu
quả nhằm đáp ứng với thực tế nhất là khi áp dụng vào điều kiện ở Việt Nam.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu đánh giá được mức độ ảnh hưởng của dầm bê tông cốt thép
chịu tải trọng khi số lượng cốt thép tại một mặt cắt được nối bằng ống ren
(TCVN 8163:2009) thay đổi. Đề tài làm cơ sở để xây dựng tiêu chuẩn cho
doanh nghiệp, áp dụng kết quả của đề tài giúp cho việc thi công thép tiết kiệm
được thời gian nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cho công trình.
1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng tĩnh.
Phạm vi nghiên cứu: Dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng tĩnh có cốt thép được nối
bằng ống ren theo tiêu chuẩn TCVN 8163:2009.
1.5 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu
Cách tiếp cận: Tham khảo một số nghiên cứu trong nước và quốc tế về lĩnh vực kết
cấu bê tông cốt thép có liên quan. Thiết kế mô hình thí nghiệm cho kết cấu dầm
trong phòng thí nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết tổng quan, thí nghiệm trong phòng
thí nghiệm.

3


1.6 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu về kỹ thuật mối nối cốt thép bằng ống ren cho kết cấu bê tông cốt
thép.
Xây dựng mô hình thực nghiệm dầm bê tông cốt thép có số lượng mối nối cốt
thép bằng ống ren tại một số mặt cắt của dầm thay đổi.
Mô phỏng bằng phân mềm Abaqus, so sánh với kết quả thí nghiệm.
Đánh giá sự ảnh hưởng của dầm bê tông cốt thép chịu tải trọng khi số lượng
cốt thép tại một mặt cắt được nối bằng ống ren thay đổi.
1.7 Kết luận chương 1.
Trong chương này đã thực hiện các vấn đề sau:
+ Nêu lên được tính cấp thiết của việc đề tài.
+ Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực liên quan.
+ Đối tượng, phạm vị và nội dung nghiên cứu.
Qua tổng quan nhận thấy, hiện nay công nghệ nối cốt thép bằng ống ren đã
góp phần đẩy nhanh quá trình thi công và nâng cao chất lương cho kết cấu tại công
trường. Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng xử của mối nối ống ren trong dầm bê tông
cốt thép còn rất hạn chế và qui định về số lượng cốt thép nối bằng ống ren hiện tại
chưa có, vì vậy bằng phương pháp xây dựng mô hình thực nghiệm và mô hình mô
phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn, đề tài luận văn đưa ra được những đánh
giá về mức độ ảnh hưởng của mối nối cốt thép bằng ống ren trong dầm bê tông cốt
thép đến khả năng chịu tải của dầm.

Chương 2. KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG
REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.1 Mở đầu
Ở Việt Nam, hiện nay có hai phương pháp truyền thống và thông dụng để nối

cốt thép tròn xây dựng là nối buộc (nối chồng) và nối hàn. Tuy nhiên, các phương
pháp này có nhiều nhược điểm như: cốt thép làm việc không đồng tâm, mối nối cốt

4


thép không vững chắc, dễ bị xê dịch, khi đổ bê tông gặp phải khó khăn tại những vị
trí dày đặc cốt thép do nối buộc, lượng hao phí cốt thép rất lớn,...Bên cạnh các
phương pháp nối cốt thép truyền thống còn có một số phương pháp nối cốt thép tiên
tiến khác, đặc biệt là phương pháp nối cốt thép bằng cơ khí, trong đó, nối cốt thép
bằng ống ren hiện đang được ứng dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới do công
nghệ đơn giản và dễ sử dụng tại hiện trường. Nguyên lý nối cốt thép bằng ống ren là
sử dụng một ống nối chuyên dụng có ren ở bên trong để nối hai thanh cốt thép đã
được ren trước ở đầu. Có ba phương pháp nối cốt thép bằng ống ren như sau:
- Nối cốt thép bằng ống ren thẳng có dập tù đầu cốt thép;
- Nối cốt thép bằng ống ren có ren hình côn (đầu ren cốt thép và ren bên trong ống
ren có dạng hình côn);
- Nối cốt thép bằng ống ren sử dụng ren lăn (ren trực tiếp trên đầu cốt thép và ren
trong ống bằng công nghệ lăn ren);
Bài nghiên cứu sử công nghệ nối cốt thép bằng ống ren thẳng có dập tù đầu
cốt thép, dựa trên Tiêu chuẩn thép cốt bê tông – mối nối bằng ống ren TCVN
8163:2009.
2.2 Công nghệ nối cốt thép bằng ống ren thẳng có dập tù đầu cốt thép
Trong 3 phương pháp nối cốt thép bằng ống ren nêu trên, phương pháp nối cốt
thép bằng ống ren thẳng có dập tù 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. Nguyên lý của
phương pháp là sử dụng thiết bị ép(chồn) to đầu cốt thép và ren để tạo ren thẳng
(ren xoắn hình trụ) ở đầu cốt thép sau đó nối hai đầu của cốt thép với nhau thông
qua một ống nối có ren bên trong.

Những ưu điểm nổi bật của công nghệ nối cốt thép bằng phương pháp này là:
- Cốt thép làm việc đồng tâm;
- Sau khi nối, cốt thép làm việc như một thanh liên tục và không bị ảnh hưởng nhiều
đến chất lượng bám dính của bê tông. Vì vậy, mối nối chịu kéo tốt hơn so với
phương pháp nối chồng;
5


- Khi sử dụng mối nối này tại các vị trí dầy đặc cốt thép trong kết cấu sẽ góp phần
làm giảm hàm lượng cốt thép trong tiết diện, dễ dàng thi công khi tiến hành đổ bê
tông;
- Công nghệ tiên tiến, có độ tin cậy cao, thích hợp với các công trình đòi hỏi chất
lượng mối nối cao, cốt thép không được phép hàn;
- Mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với các công trình kết cấu có sử dụng cốt thép
đường kính lớn đặc biệt là đối với các loại cốt thép có đường kính  ≥ 20mm. Giảm
tiêu hao cốt thép từ 8-15% khối lượng thép tròn có gờ sử dụng trên công trình.
Công nghệ nối cốt thép bằng ống ren đã được qui định áp dụng trong các tiêu chuẩn
như UBC1997, ACI 318 ACI 359 (Mỹ), BS 8110 (Anh), NF A 35-020-1 (Pháp),
DIN1045 (Đức), AS 3600Australia, CAN3-N287.2 Canada, BRL-0504 (Hà Lan),
JG 171 (Trung Quốc), MS 146 (Malaysia),…
Nhiều công trình nổi tiếng trên thế giới đã sử dụng phương pháp này trong quá
trình thi công như sân bay quốc tế Hồng Công, tháp đôi Petronas Malaysia, sân vận
động quốc gia Sydney (Úc), sân bay quốc tế San Francisco (Mỹ),..
2.3 Phân loại mối nối ống ren
Ống ren sử dụng trong mối nối phải phù hợp với mác thép cốt sử dụng trong
kết cấu theo TCVN 1651-1 : 2008; TCVN 1651-2 : 2008.
Trước khi sử dụng, cần phân tích và lựa chọn kiểu mối nối thép cốt bằng ống
ren trụ theo phương pháp cán ren trực tiếp sao cho thích hợp với vị trí của thép cốt
trong kết cấu và điều kiện thi công trên công trình. Có 6 loại mối nối ống ren thông
dụng được quy định trong Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG

REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.1 và Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI
CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.1 đến Hình
KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG
CỐT THÉP.6.
Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ
TÔNG CỐT THÉP.1 Phân loại mối nối ống ren theo trường hợp sử dụng

6


Thứ
tự

Loại mối nối

Trường hợp sử dụng

Ký hiệu

1

Loại tiêu chuẩn

Nối thép cốt trong trường hợp thông
thường

TC

2

Loại mở miệng

Trường hợp khó đưa đầu thanh thép cốt
vào ống ren và khó quay thanh thép cốt

M

3

Loại khác đường
kính

Nối thép cốt có đường kính khác nhau

K

4

Loại ren thuận
nghịch

Trường hợp hai đầu thanh thép cốt
không thể quay được nhưng dịch
chuyển tịnh tiến được độ dài theo trục
của thép cốt

TN

5

Trường hợp hai đầu thanh thép cốt
Loại tăng dài đầu không thể quay được, hai đầu thép cốt
ren
bị hạn chế không thể dịch chuyển tịnh
tiến được

TD

6

Loại có mũ khóa

Dùng trong trường hợp kiểu tăng dài
đầu ren, có mũ khóa

MK

Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.1 Loại mối nối tiêu chuẩn

7


Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.2 Loại mối nối mở miệng

Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.3 Loại mối nối khác đường kính

8

Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.4 Loại mối nối ren thuận nghịch

Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.5 Loại mối nối tăng dài đầu ren

Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.6 Loại mối nối có mũ khóa

9


2.4 Yêu cầu kỹ thuật của ống nối
Vật liệu để chế tạo ống nối có cơ tính phù hợp với quy định trong Bảng KỸ
THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT
THÉP.2
Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ
TÔNG CỐT THÉP.2 Cơ tính của vật liệu ống ren
Chỉ tiêu
1. Giới hạn chảy (Re)
2. Giới hạn bền (Rm)
3. Độ giãn dài tương đối (A5)
4. Độ cứng HB

Đơn vị
MPa
Mpa
%

HB

Giá trị
340 đến 390
580 đến 660
13 đến 19
187 đến 255

Thiết kế ống ren phải đảm bảo mối nối có giới hạn bền kéo phù hợp với yêu
cầu quy định trong Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN
CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.2 đồng thời mối nối vẫn phải chịu được
kéo nén lặp lại tuần hoàn ứng suất cao và biến dạng lớn theo quy định.
Chất lượng bề mặt và kích thước của ống ren theo các yêu cầu quy định trong
Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ
TÔNG CỐT THÉP.3
Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ
TÔNG CỐT THÉP.3 Chất lượng bề mặt, kích thước ống ren

10


Thứ
tự

Chỉ tiêu

Yêu cầu

1

Chất lượng bề
mặt

Không bị rạn nứt hoặc có các khuyết tật khác mà mắt
thường nhìn thấy được

2

Chiều dài và
đường kính
ngoài

Chiều dài và đường kính ngoài phù hợp với yêu cầu
thiết kế

3

4

Sai lệch đường kính đỉnh ren so với thiết kế ± 0,15
mm.
Đường kính
Calíp ren đầu thông phải qua được đường kính nhỏ
đỉnh ren
của ren trụ và calíp ren đầu tắc phải không qua được
đường kính nhỏ của ren trụ
Có thể vặn vào ống ren thuận lợi cả hai chiều và đạt
đến độ dài thích hợp.
Tiết diện và
Calíp ren nút không thể qua được ren trụ trong của

đường kính chân
ống ren nhưng lại cho phép vặn vào được một phần ở
ren
hai đầu ống ren, lượng vặn vào không được vượt quá
3P

2.5 Yêu cầu kỹ thuật của mối nối ren
2.5.1 Đầu ren thép cốt
Khi gia công đầu ren thép cốt trên máy lăn ren chuyên dụng phải dùng chất
làm mát có khả năng tan trong nước hoặc những hóa chất chuyên dụng đặc biệt.
Ren sau khi gia công phải phù hợp với ren của ống ren theo thiết kế. Dung sai ren
phải phù hợp với quy định của TCVN 1916 : 1995. Dung sai ren có thể lấy bằng 6g.
Đầu ren được gia công hoàn chỉnh phải có các ren đều đặn, không bị sứt mẻ. Trong
trường hợp đầu ren có các ren bị sứt mẻ ở đỉnh với chiều rộng của phần sứt lớn hơn
0,25P thì tổng chiều dài của chúng không được vượt một vòng ren trụ. Kích thước
của đầu ren bao gồm đường kính trong ren trụ và chiều dài của đầu ren phải phù
hợp với yêu cầu của thiết kế sản phẩm. Đầu ren được coi là đạt yêu cầu về chất
lượng phải thỏa mãn những yêu cầu quy định trong Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI
CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.4.
Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ
TÔNG CỐT THÉP.4 Yêu cầu chất lượng đầu ren
11


Thứ
tự

Chỉ tiêu

1

Chất lượng bề
mặt

2

Độ dài đầu
ren

3

Đường kính
trong của ren
trụ

Yêu cầu
Ren đều, chiều rộng phần ren bị sứt mẻ vượt quá
0,25 P có tổng chiều dài không vượt quá chu vi
của một ren trụ
Độ dài đầu ren phải đáp ứng được yêu cầu của
thiết kế. Với kiểu nối tiêu chuẩn, độ dài này có sai
số cho phép là +1 P
Có thể vặn vào một cách thuận lợi và đạt được
chiều dài vặn một cách thích hợp.
Cho phép calíp ren vặn vào một phần ở đầu trụ,
chiều dài vặn vào không được vượt quá 3 P

Đầu ren thép cốt sau khi đã kiểm tra đạt yêu cầu kỹ thuật phải được bảo vệ
bằng cách vặn vào ống nối hoặc có mũ chụp bằng nhựa bảo vệ bên ngoài. Các loại
đầu ren có kích thước đường kính khác nhau phải được phân loại và sắp xếp riêng

biệt để thuận lợi cho việc sử dụng.
2.5.2 Yêu cầu cơ bản về tính chất cơ lý của mối nối bằng ống ren
Mối nối cốt thép bằng ống ren thẳng có dập tù đầu cốt thép được phân thành
hai cấp (mối nối cấp I và mối nối cấp II) dựa trên tính năng chịu kéo và biến dạng
của mối nối (Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO
KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.5 và Bảng KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP
BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP.6).

Hình KỸ THUẬT MỐI NỐI CỐT THÉP BẰNG ỐNG REN CHO KẾT CẤU
BÊ TÔNG CỐT THÉP.7 Các bộ phận hợp thành của mối nối ren
Mối nối cấp I 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 II sử dụng tại
những vị trí có ứng suất nhỏ hơn, khi không cần huy động toàn bộ khả năng chịu
12