Đo đường kính thép vằn xây dựng: Đo đoạn gân hay đoạn trơn?

Cách xác định đường kính thép vằn xây dựng: Đường kính danh nghĩa và phương pháp kiểm tra theo tiêu chuẩn

Trong kiểm tra thép cốt bê tông, đặc biệt là thép thanh vằn, khái niệm đường kính danh nghĩa thường bị nhầm với kích thước thực tế đo được bằng thước cặp. Đây là nguyên nhân dẫn đến nhiều trường hợp kiểm tra thép tại công trường cho kết quả “D20 nhưng đo không đủ 20 mm”, hoặc “đo qua gân thấy lớn hơn đường kính danh nghĩa”.

Về mặt kỹ thuật, cần phân biệt rõ ba đại lượng: đường kính danh nghĩa, kích thước hình học thực tế và khối lượng trên một đơn vị chiều dài. Đối với thép thanh vằn, đường kính danh nghĩa không được xác định đơn giản bằng cách đo từ đỉnh gân này sang đỉnh gân đối diện.

Căn cứ quan trọng hiện nay là TCVN 1651-2:2018 – Thép cốt bê tông – Phần 2: Thép thanh vằn. Tiêu chuẩn quy định các đặc tính cơ học, kích thước, khối lượng, sai lệch cho phép và các yêu cầu hình học của thép thanh vằn.

Đường kính danh nghĩa của thép vằn là gì?

Trong TCVN 1651-2:2018, đường kính danh nghĩa được ký hiệu là d. Đây là kích thước quy ước dùng để xác định diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa và khối lượng danh nghĩa của thanh thép.

Diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa được tính theo công thức:S₀ = πd²/4

Trong đó:

• S₀: diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa, mm²;
• d: đường kính danh nghĩa, mm.

Từ diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa, khối lượng danh nghĩa của một mét thép được xác định theo khối lượng riêng quy ước của thép là 7,85 g/cm³: m = 0,00785 × S₀

Trong đó:

• m: khối lượng danh nghĩa, kg/m;
• S₀: diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa, mm².

Có thể kết hợp hai công thức thành: m = 0,006165 × d²

Đây chính là công thức thường được sử dụng để tính barem thép cây.

Ví dụ với thép D20: m = 0,006165 × 20² = 2,466 kg/m

Giá trị danh nghĩa thường được làm tròn thành khoảng 2,47 kg/m.

Như vậy, về mặt tiêu chuẩn, D20 được xác định thông qua một hệ thống thông số gồm đường kính danh nghĩa – diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa – khối lượng danh nghĩa trên một mét, chứ không chỉ dựa vào một phép đo đường kính ngoài bằng thước.

Tại sao thép vằn không thể đo đơn giản bằng thước cặp?

Thép thanh vằn có bề mặt được tạo hình với hệ thống gân nhằm tăng khả năng liên kết cơ học giữa thép và bê tông.

Về hình học, bề mặt của thanh không còn là một hình trụ trơn có đường kính ngoài đồng nhất. Trên thân thép xuất hiện:

• gân ngang;
• có thể có gân dọc;
• phần thân giữa các gân;
• các vùng chuyển tiếp giữa thân thanh và gân.

Do đó, nếu dùng thước cặp đo tại các vị trí khác nhau, kết quả có thể khác nhau.

Ví dụ đối với một thanh D20, có thể thực hiện phép đo tại:

• Vị trí A: phần thân giữa các gân.
• Vị trí B: vị trí có gân ngang.
• Vị trí C: vùng có gân dọc.

Ba phép đo này không nhất thiết cho cùng một giá trị.

Điều này không có nghĩa đường kính danh nghĩa của thanh thay đổi. Nguyên nhân là đường kính danh nghĩa và kích thước hình học cục bộ của bề mặt thép vằn là hai đại lượng khác nhau.

Có nên đo vào đỉnh gân để xác định D20, D25 hay không?

Không nên sử dụng kích thước đo qua đỉnh gân như một phép xác định trực tiếp đường kính danh nghĩa.

Giả sử thanh thép có đường kính danh nghĩa D20. Nếu đặt hai mỏ thước cặp tại hai vị trí có gân đối diện nhau, khoảng cách giữa hai điểm tiếp xúc có thể lớn hơn 20 mm.

Giá trị đó phản ánh kích thước bao ngoài tại vị trí có gân, không phải đường kính danh nghĩa được sử dụng để xác định diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa.

Ngược lại, nếu đo phần thân thép không có gân, kết quả có thể nhỏ hơn giá trị đo qua gân. Giá trị này cũng không nên được dùng một cách độc lập để kết luận thanh thép có đúng hoặc không đúng quy cách danh nghĩa.

Vì vậy, câu hỏi “đo gân hay đo phần trơn?” thực chất không phải là cách lựa chọn giữa hai vị trí đo để tìm ra đường kính danh nghĩa. Đường kính danh nghĩa của thép vằn là một giá trị quy ước theo tiêu chuẩn.

2 đường gân dọc thanh thép có phải là đường chuẩn để đo đường kính không?

Không.

TCVN 1651-2:2018 quy định các đặc điểm hình học của gân, bao gồm các thông số liên quan đến gân ngang và các yêu cầu về hình dạng bề mặt.

Đối với thép thanh vằn, gân ngang là đặc điểm quan trọng phục vụ khả năng liên kết với bê tông. Gân dọc có thể xuất hiện tùy theo thiết kế hình học của sản phẩm.

Kích thước của gân dọc không được sử dụng thay thế cho đường kính danh nghĩa.

Nếu dùng thước cặp đo từ đỉnh gân dọc bên này sang đỉnh gân dọc bên kia, kết quả vẫn là một kích thước hình học thực tế, không phải giá trị d danh nghĩa.

Phương pháp xác định quy cách thép bằng khối lượng trên một mét

Đối với thép thanh vằn, khi cần xác định quy cách danh nghĩa một cách có cơ sở kỹ thuật, phương pháp dựa trên khối lượng theo chiều dài có ý nghĩa quan trọng. Quy trình kiểm tra cơ bản có thể thực hiện như sau:

Bước 1: Xác định chiều dài mẫu

• Lấy một đoạn thép có chiều dài chính xác, ví dụ 1.000 mm.
• Chiều dài cần được xác định bằng dụng cụ đo phù hợp và hạn chế sai số đo.

Bước 2: Cân khối lượng mẫu

Cân đoạn thép để xác định khối lượng thực tế.

Ví dụ:

• L = 1 m
• M = 2,40 kg

Khi đó: m = 2,40 kg/m

Bước 3: Quy đổi về diện tích mặt cắt tương đương

• Từ công thức: m = 0,00785 × S
• suy ra: S = m / 0,00785
• Với m = 2,40 kg/m: S ≈ 305,7 mm²

Bước 4: Quy đổi sang đường kính tương đương

• Sử dụng: d = √(4S/π)
• Với S ≈ 305,7 mm²: d ≈ 19,73 mm

Giá trị này có thể được đối chiếu với quy cách D20 và dung sai khối lượng được tiêu chuẩn cho phép.

Điểm quan trọng là phép tính trên cho ra đường kính tương đương theo khối lượng, không phải đường kính hình học đo trực tiếp trên bề mặt thanh.

Bảng khối lượng danh nghĩa của thép thanh vằn

Theo hệ thống kích thước danh nghĩa của TCVN 1651-2:2018, một số quy cách thông dụng có các giá trị như sau:

Các giá trị này là khối lượng danh nghĩa, không có nghĩa mọi cây thép thực tế đều phải có khối lượng chính xác tuyệt đối bằng con số trong bảng. Tiêu chuẩn quy định giới hạn sai lệch cho phép đối với khối lượng theo chiều dài.

Sai lệch khối lượng của thép D20 không đơn giản là ±5%

Một cách nói phổ biến trên thị trường là “thép được phép sai số ±5%”. Cách diễn đạt này chỉ mang tính khái quát và không chính xác nếu áp dụng cho toàn bộ các quy cách thép.

Theo TCVN 1651-2:2018, sai lệch cho phép về khối lượng của một thanh riêng lẻ thay đổi theo nhóm đường kính.

Như vậy, với D20, giới hạn sai lệch được quy định là ±5%.

Trong khi đó, D25 trở lên trong nhóm được nêu trên có giới hạn ±4%.

Đây là lý do khi kiểm tra thép phải xác định chính xác quy cách và tiêu chuẩn áp dụng, thay vì áp dụng một tỷ lệ ±5% cho mọi đường kính.

Ví dụ dễ hiểu với thép D20

Khối lượng danh nghĩa của D20: m₀ = 2,47 kg/m

Nếu áp dụng sai lệch cho phép ±5%:

• mmin = 2,47 × 95% ≈ 2,346 kg/m
• mmax = 2,47 × 105% ≈ 2,594 kg/m

Như vậy, khi xét riêng theo giới hạn sai lệch khối lượng của một thanh, giá trị thực tế nằm trong khoảng tương ứng có thể vẫn đáp ứng yêu cầu về khối lượng theo tiêu chuẩn.

• Ví dụ mẫu D20 cân được: 2,40 kg/m
• Giá trị này thấp hơn khối lượng danh nghĩa 2,47 kg/m khoảng: (2,40 – 2,47) / 2,47 × 100 ≈ -2,83%
• Mức sai lệch này nằm trong giới hạn ±5% của nhóm D20.
• Do đó, không thể chỉ dựa vào việc “cân nhẹ hơn barem” để kết luận thép không đạt.

Vì sao nhà máy thường kiểm soát sản phẩm gần phía âm của dung sai?

Trong sản xuất thép cán, khối lượng sản phẩm liên quan trực tiếp đến lượng kim loại sử dụng. Vì vậy, kiểm soát kích thước và khối lượng trong phạm vi dung sai là một vấn đề quan trọng của quá trình sản xuất.

Một sản phẩm nằm ở phía âm của dung sai nhưng vẫn nằm trong giới hạn tiêu chuẩn không đồng nghĩa với sản phẩm không đạt.

Ví dụ D20 có khối lượng danh nghĩa 2,47 kg/m. Một sản phẩm có khối lượng 2,40 kg/m thấp hơn danh nghĩa nhưng vẫn nằm trong vùng dung sai ±5% của D20.

Về mặt kỹ thuật, cần phân biệt:

• Giá trị danh nghĩa: 2,47 kg/m.
• Giá trị thực tế: ví dụ 2,40 kg/m.
• Giới hạn cho phép: được xác định theo tiêu chuẩn áp dụng.

Ba giá trị này không nhất thiết bằng nhau.

Từ khối lượng có thể quy đổi ra đường kính danh nghĩa

Đây là phương pháp đặc biệt hữu ích khi kiểm tra thép vằn.

Từ khối lượng thực tế trên một mét: S = m / 0,00785

• Sau đó: dₑq = √(4S/π)
• Có thể rút gọn: dₑq ≈ √(m / 0,006165)
• Trong đó dₑq là đường kính tương đương được suy ra từ khối lượng.

Ví dụ thép có khối lượng 2,40 kg/m:

• dₑq ≈ √(2,40 / 0,006165)
• dₑq ≈ 19,73 mm

Điều này không có nghĩa dùng thước cặp phải đo đúng 19,73 mm. Đây là đường kính của một tiết diện tròn lý tưởng có diện tích tương đương với tiết diện được suy ra từ khối lượng thực tế. Đây chính là điểm cần phân biệt khi nói về “đường kính” của thép vằn.

Khi nghiệm thu thép thanh vằn, cần kiểm tra những gì?

Một phép kiểm tra kỹ thuật không nên chỉ dựa vào đường kính đo bằng thước.

Tùy yêu cầu nghiệm thu và tiêu chuẩn áp dụng, có thể kiểm tra:

Đối với công trình yêu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt, việc kiểm tra cần thực hiện theo hồ sơ kỹ thuật, tiêu chuẩn áp dụng và yêu cầu nghiệm thu của dự án.

Tính tiền thép thanh vằn nên dựa vào kg hay đường kính?

Cần tách quy cách sản phẩm và phương thức thương mại.

Ví dụ:

• Thép D20 là quy cách danh nghĩa.
• 2,47 kg/m là khối lượng danh nghĩa.

Nhưng khi mua bán theo trọng lượng, số tiền thanh toán được tính theo khối lượng thực tế được cân, nếu hợp đồng quy định thanh toán theo kg hoặc tấn.

Do đó, không nên lấy thước đo gân để xác định giá trị thanh toán.

Ví dụ một lô thép D20 có tổng khối lượng cân thực tế là 9.800 kg thì nếu hợp đồng quy định đơn giá theo kg, cơ sở tính tiền là: 9.800 kg × đơn giá/kg

Không phải lấy đường kính đo được tại gân, tính lại diện tích hình học rồi quy đổi thành khối lượng để thanh toán.

Trong giao dịch thép, D20 xác định chủng loại/quy cách; kg xác định khối lượng thương mại, nếu hai bên thỏa thuận mua bán theo trọng lượng.

Kết luận kỹ thuật

Đối với thép thanh vằn xây dựng, việc xác định “đường kính” cần được hiểu đúng theo thuật ngữ kỹ thuật.

Đường kính danh nghĩa d không phải là kích thước đo qua đỉnh gân.

Đường kính danh nghĩa cũng không phải đơn giản là kích thước đo tại phần thân trơn giữa các gân.

Gân dọc không phải đường chuẩn để xác định đường kính danh nghĩa.

• Theo TCVN 1651-2:2018, đường kính danh nghĩa được liên hệ với diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa: S₀ = πd²/4 và khối lượng danh nghĩa: m = 0,00785 × S₀ hay: m = 0,006165 × d²

Vì vậy, đối với thép vằn, phương pháp kiểm tra dựa trên khối lượng trên một đơn vị chiều dài có cơ sở kỹ thuật rõ ràng hơn việc chỉ dùng thước cặp đo một vị trí trên bề mặt có gân.

Khi cần kiểm tra một thanh D16, D20, D25, D32… cần đối chiếu đồng thời đường kính danh nghĩa, khối lượng danh nghĩa, sai lệch cho phép và các yêu cầu hình học, cơ học của tiêu chuẩn áp dụng.

Đặc biệt, không nên mặc định tất cả thép đều có dung sai ±5%. Theo TCVN 1651-2:2018, giới hạn sai lệch khối lượng thay đổi theo đường kính; trong đó D14–D22 là ±5%, còn D25–D50 là ±4%.

Về phương diện thương mại, nếu thép được mua bán theo kg, khối lượng thanh hoặc cả lô hàng cần được xác định bằng cân theo điều kiện giao nhận đã thỏa thuận. Không sử dụng kích thước đo qua gân nổi để thay thế cho khối lượng cân thực tế khi tính tiền hàng.

Như vậy, cách hiểu chính xác nhất là: D20, D25 hay D32 là đường kính danh nghĩa của quy cách thép; còn kích thước đo bằng thước trên bề mặt thép vằn chỉ là một thông số hình học thực tế tại vị trí đo và không thể dùng riêng lẻ để thay thế cho đường kính danh nghĩa.

>>>Xem thêm các phụ kiện vật tư khoan nhồi sản xuất bởi Thép Hùng Phát tại đây:

• Ống thép siêu âm D114 D90 D76 D60 D49
• Măng sông siêu âm D114 D90 D76 D60 D49
• Ống sonic siêu âm cọc khoan nhồi
• Nắp bịt đầu ống siêu âm D114 D90 D76 D60 D49
• Cữ định vị lồng thép cọc khoan nhồi
• Ống vách thép cọc khoan nhồi
• Coupler nối cốt thép D16 D18 D20 D22 D25 D28 D32 D40