Kiểm tra tiêu chuẩn của neo theo tiêu chuẩn Ấn Độ

Lực trong các neo bao gồm lực bẩy được xác định bằng phân tích phần tử hữu hạn, nhưng khả năng chịu lực được kiểm tra theo các quy định của IS 1946:2025.

Việc kiểm tra tiêu chuẩn neo được thực hiện theo IS 1946:2025. Mặc dù tiêu chuẩn không cung cấp cụ thể một số công thức cho neo đặt sẵn, nhưng các công thức tương tự cũng được áp dụng cho neo đặt sẵn. Cách tiếp cận này được coi là thiên về an toàn vì trong tất cả các tiêu chuẩn khác, chẳng hạn như ACI 318 hoặc EN 1992-4, neo đặt sẵn có khả năng chịu lực cao hơn một chút so với neo cấy sau. 

Bê tông nứt hoặc không nứt có thể được chọn trong cài đặt dự án. Bê tông nứt được giả định mặc định theo hướng thiên về an toàn. Kiểm tra phá hoại hình nón bê tông khi chịu kéo và cắt có thể bỏ qua trong cài đặt dự án, nghĩa là lực được giả định truyền qua cốt thép. Người dùng được cung cấp giá trị của lực này. Do việc sử dụng khả năng chịu lực phá hoại hình nón bê tông trong công thức kiểm tra phá hoại bẩy bê tông, kiểm tra này cũng bị bỏ qua.

Các kiểm tra tiêu chuẩn sau đây đối với neo chịu kéo không được cung cấp và cần được kiểm tra bằng thông tin trong Thông số kỹ thuật sản phẩm liên quan:

• Phá hoại nhổ của phần tử liên kết (đối với tất cả các neo),
• Phá hoại nổ vỡ (đối với neo có đầu),
• Phá hoại kết hợp nhổ và hình nón bê tông (đối với neo cấy sau dạng dính kết),
• Phá hoại tách vỡ bê tông.

Phá hoại bẩy bê tông khi chịu cắt cũng không được cung cấp và cần được kiểm tra bằng thông tin trong Thông số kỹ thuật sản phẩm liên quan.

Phá hoại do thép khi chịu kéo

Phá hoại do thép khi chịu kéo được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.2.2:

\[N_{Rd,s} = \frac{N_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}} \]

trong đó:

• \( N_{Rk,s} = A_s \cdot f_u \) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép
• \( A_s \) – diện tích chịu kéo của bu lông neo
• \( f_u \) – cường độ chịu kéo cực hạn của bu lông neo
• \(\gamma_{Ms} = \frac{1.2 \, f_y}{f_u} \geq 1.4 \) – hệ số an toàn riêng phần cho phá hoại do thép khi chịu kéo
• \( f_y \) – giới hạn chảy của bu lông neo
• \( f_u \) – cường độ chịu kéo cực hạn của bu lông neo

Khả năng chịu lực phá hoại hình nón bê tông của neo khi chịu kéo

Khả năng chịu lực phá hoại hình nón bê tông của neo khi chịu kéo được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.2.3 và được cung cấp cho nhóm neo (khi áp dụng). Cường độ thiết kế của các phần tử liên kết chịu kéo trong một nhóm hoặc một phần tử liên kết đơn lẻ là:

\[N_{Rd,c} = \frac{N_{Rk,c}}{\gamma_{Mc}}\]

\[N_{Rk,c} = N^{0}_{Rk,c} \cdot \frac{A_{c,N}}{A^{0}_{c,N}} \cdot \psi_{s,N} \cdot \psi_{re,N} \cdot \psi_{ec,N} \cdot \psi_{M,N}\]

trong đó:

• \( N^{0}_{Rk,c} = 7.2 \, \sqrt{f_{ck}} \, h_{ef}^{1.5} \) đối với bê tông nứt, \( N^{0}_{Rk,c} = 10.1 \, \sqrt{f_{ck}} \, h_{ef}^{1.5} \) đối với bê tông không nứt – cường độ đặc trưng của phần tử liên kết, ở xa ảnh hưởng của các phần tử liên kết lân cận hoặc cạnh của cấu kiện bê tông; điều kiện bê tông có thể được đặt trong cài đặt dự án
• \( f_{ck} \) – cường độ nén đặc trưng của mẫu lập phương bê tông
• \( h_{ef} = \min \left[ h_{emb}, \max\left( \frac{c_{max}}{1.5}, \frac{s_{max}}{3} \right) \right] \) – chiều sâu neo hiệu dụng
• \(c_{\max}\) – khoảng cách lớn nhất từ tâm neo đến cạnh cấu kiện bê tông
• \(s_{\max}\) – khoảng cách lớn nhất từ tâm đến tâm giữa các neo 
• \( A_{c,N} \) – diện tích hình nón phá hoại bê tông cho nhóm neo
• \( A^{0}_{c,N} = (3.0 \, h_{ef})^2 \) – diện tích hình nón phá hoại bê tông cho neo đơn không bị ảnh hưởng bởi cạnh
• \(\psi_{s,N} = 0.7 + 0.3 \, \frac{c'}{c_{cr,N}} \leq 1\) – thông số liên quan đến sự phân bố ứng suất trong bê tông do phần tử liên kết gần cạnh cấu kiện bê tông
• \( c' \) – khoảng cách nhỏ nhất từ neo đến cạnh
• \( c'_{cr,N} = 1.5 \, h_{ef} \) – khoảng cách cạnh đặc trưng để đảm bảo truyền khả năng chịu lực đặc trưng của neo trong trường hợp phá hoại hình nón bê tông khi chịu kéo
• \(\psi_{re,N} = 0.5 + \frac{h_{emb}}{200} \leq 1\) – thông số tính đến sự bong tróc lớp vỏ bê tông
• \( h_{emb} \) – chiều sâu neo
• \(\psi_{ec,N} = \psi_{ec,N,x} \cdot \psi_{ec,N,y}\) – hệ số điều chỉnh cho nhóm neo chịu kéo lệch tâm
• \(\psi_{ec,N,x} = \frac{1}{1 + \frac{2 e_{N,x}}{s_{cr,N}}}\), \(\psi_{ec,N,y} = \frac{1}{1 + \frac{2 e_{N,y}}{s_{cr,N}}}\) – hệ số điều chỉnh theo phương x và y
• \( e_{N,x}, e_{N,y} \) – độ lệch tâm của tải trọng
• \( s'_{cr,N} = 3.0 \, h_{ef} \) – khoảng cách đặc trưng giữa các neo để đảm bảo khả năng chịu lực đặc trưng của neo trong trường hợp phá hoại hình nón bê tông khi chịu kéo
• \(\psi_{M,N}\) – thông số tính đến ảnh hưởng của lực nén giữa bản đế và bê tông; \(\psi_{M,N}=1.0\) nếu một trong các điều kiện sau được thỏa mãn:

  • \(c' < 1.5 \cdot h_{ef}\) – neo nằm gần cạnh
  • \( \frac{N_c^n}{N_{Ld}} < 0.8\)
  • \(\frac{z}{h_{ef}} \ge 1.5\)

    • \(N_c^n\) – lực nén trong bản mã chân cột
    • \(N_{Ld} \) – tổng lực kéo của các neo có diện tích hình nón phá hoại bê tông chung
• \(\psi_{M,N} = 2- \frac{z}{h_{ef}} \ge 1 \) – trường hợp còn lại

  • \(z\) – cánh tay đòn nội lực
• \(\gamma_{Mc} = \gamma_c \cdot \gamma_{inst}\)
• \( \gamma_c \) – hệ số an toàn riêng phần cho bê tông có thể chỉnh sửa trong cài đặt dự án
• \( \gamma_{inst} \) – hệ số an toàn lắp đặt có thể chỉnh sửa trong cài đặt dự án

Diện tích hình nón phá hoại bê tông cho nhóm neo chịu kéo tạo thành hình nón bê tông chung, A_c,N, được thể hiện bằng đường đứt nét màu đỏ.

Phá hoại do thép khi chịu cắt

Phá hoại do thép khi chịu cắt được xác định theo Điều 9.2.3. Giả định rằng neo được làm từ thanh ren có cùng tính chất vật liệu như bu lông.

Lực cắt không có cánh tay đòn

Khả năng chịu cắt được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.3.1:

\[V_{Rd,s} = \frac{V_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}}\]

\[V_{Rk,s} = k_1 \cdot V^{0}_{Rk,s}\]

\[V^{0}_{Rk,s} = 0.5 \cdot A_s \cdot f_u\]

trong đó:

• \( V_{Rk,s} \) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép
• \( k_1 \) – hệ số phụ thuộc sản phẩm, giả định \( k_1 = 1\)
• \( V^{0}_{Rk,s} \) – cường độ cắt đặc trưng
• \( A_s \) – diện tích chịu kéo
• \( f_u \) – cường độ chịu kéo cực hạn của bu lông neo
• \( \gamma_{Ms} \) – hệ số an toàn riêng phần cho phá hoại do thép khi chịu cắt

  • \( \gamma_{Ms} = \frac{1.0 \, f_y}{f_u} \geq 1.25 \) khi \(f_u \le 800\) MPa và \(f_y/f_u \le 0.8\)
  • \( \gamma_{Ms} = 1.5\) khi \(f_u > 800\) MPa hoặc \(f_y/f_u > 0.8\)

    • \( f_y \) – giới hạn chảy của bu lông neo

Lực cắt có cánh tay đòn

Khả năng chịu cắt được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.3.2:

\[V_{Rd,s} = \frac{V_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}}\]

\[V_{Rk,s} = \frac{\alpha_M \cdot M_{Rk,s}}{l}\]

trong đó:

• \( V_{Rk,s} \) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép có cánh tay đòn
• \( \alpha_M \) – hệ số tính đến mức độ ngàm của phần tử liên kết, giả định \( \alpha_M = 2\) vì neo được kẹp bởi hai đai ốc và bản mã chân cột cứng hơn neo
• \( M_{Rk,s} = M^{0}_{Rk,s} \cdot \left( 1 - \frac{N_{Ld}}{N_{Rd,s}} \right) \) – cường độ uốn đặc trưng của phần tử liên kết chịu ảnh hưởng của tải trọng dọc trục

  • \( N_{Ld} \) – lực kéo thiết kế
  • \( N_{Rd,s} \) – cường độ chịu kéo của phần tử liên kết khi phá hoại do thép
• \(M^{0}_{Rk,s} = 1.2 \cdot Z_{el} \cdot f_u\) – cường độ uốn đặc trưng của phần tử liên kết

  • \( Z_{el} = \frac{\pi \, d_{a,r}^3}{32} \) – mô đun chống uốn đàn hồi của phần tử liên kết
  • \( d_{a,r} \) – đường kính neo được giảm do ren
  • \( f_u \) – cường độ chịu kéo cực hạn của bu lông neo
• \(l = 0.5 \cdot d_a + t_g + \frac{t_p}{2}\) – chiều dài cánh tay đòn

  • \( d_a \) – đường kính neo
  • \( t_g \) – chiều dày lớp vữa lót
  • \( t_p \) – chiều dày bản mã chân cột
• \( \gamma_{Ms} \) – hệ số an toàn riêng phần cho phá hoại do thép khi chịu cắt

  • \( \gamma_{Ms} = \frac{1.0 \, f_y}{f_u} \geq 1.25 \) khi \(f_u \le 800\) MPa và \(f_y/f_u \le 0.8\)
  • \( \gamma_{Ms} = 1.5\) khi \(f_u > 800\) MPa hoặc \(f_y/f_u > 0.8\)

    • \( f_y \) – giới hạn chảy của bu lông neo

Phá hoại cạnh bê tông

Khả năng chịu lực phá hoại cạnh bê tông được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.3.4. Nếu các hình nón bê tông của các phần tử liên kết giao nhau, chúng được kiểm tra như một nhóm. Các cạnh theo phương của tải trọng cắt được kiểm tra. Toàn bộ tải trọng tại bản mã chân cột được giả định truyền qua phần tử liên kết gần cạnh được kiểm tra.

\[V_{Rd,c} = \frac{V_{Rk,c}}{\gamma_{Mc}}\]

\[V_{Rk,c} = V^{0}_{Rk,c} \cdot \frac{A_{c,V}}{A^{0}_{c,V}} \cdot \psi_{s,V} \cdot \psi_{re,V} \cdot \psi_{ec,V} \cdot \psi_{h,V} \cdot \psi_{\alpha,V}\]

trong đó

• \( V^{0}_{Rk,c} \) – giá trị ban đầu của cường độ cắt đặc trưng của phần tử liên kết

  • \( V^{0}_{Rk,c} = 1.55 \cdot d_a^{\alpha} \cdot h_{ef}^{\beta} \cdot \sqrt{f_{ck}} \cdot (c'_1)^{1.5} \) đối với bê tông nứt
  • \( V^{0}_{Rk,c} = 2.18 \cdot d_a^{\alpha} \cdot h_{ef}^{\beta} \cdot \sqrt{f_{ck}} \cdot (c'_1)^{1.5} \) đối với bê tông không nứt
• \( d_a \) – đường kính neo
• \( \alpha = 0.1 \cdot \left( \frac{h_{ef}}{c'_1} \right)^{0.5} \) – hệ số
• \( h_{ef} = \min(h_{emb}, 20 \cdot d_a) \) – thông số liên quan đến chiều dài phần tử liên kết

  • \( h_{emb} \) – chiều sâu neo
• \( \beta = 0.1 \cdot \left( \frac{d_a}{c'_1} \right)^{0.2} \) – hệ số
• \( f_{ck} \) – cường độ nén đặc trưng của mẫu lập phương bê tông
• \( c'_1 \leq \max \left( \frac{c_{2,max}}{1.5}, \frac{D}{1.5}, \frac{s_{2,max}}{3} \right) \) – khoảng cách cạnh của phần tử liên kết theo phương 1 về phía cạnh theo phương tải trọng

  • \( D \) – chiều dày cấu kiện bê tông
  • \( c_{2,max} \) – khoảng cách lớn hơn trong hai khoảng cách đến các cạnh song song với phương tải trọng
  • \( s_{2,max} \) – khoảng cách lớn nhất theo phương 2 giữa các phần tử liên kết trong một nhóm
• \(A^{0}_{c,V} = 4.5 \cdot (c'_1)^2\) – diện tích chiếu tham chiếu của hình nón phá hoại
• \( A_{c,V} \) – diện tích thực của khối phá hoại bê tông lý tưởng hóa
• \(\psi_{s,V} = 0.7 + 0.3 \cdot \frac{c'_2}{1.5 \cdot c'_1} \leq 1\) – thông số liên quan đến sự phân bố ứng suất trong bê tông do phần tử liên kết gần cạnh cấu kiện bê tông

  • \( c'_1 \) – khoảng cách cạnh của phần tử liên kết theo phương 1 về phía cạnh theo phương tải trọng
  • \( c'_2 \) – khoảng cách cạnh vuông góc với phương 1, là khoảng cách cạnh nhỏ nhất trong cấu kiện hẹp có nhiều khoảng cách cạnh
• \(\psi_{re,V} = 1.0\) – thông số tính đến hiệu ứng bong tróc lớp vỏ, giả định không có cốt thép cạnh hoặc đai thép 
• \(\psi_{ec,V} = \frac{1}{1 + \frac{2 e_V}{3 \cdot c'_1}} \leq 1\) – hệ số điều chỉnh cho nhóm neo chịu cắt lệch tâm

  • \( e_V \) – độ lệch tâm của tải trọng cắt
• \( \psi_{h,V} = \left( \frac{1.5 \cdot c'_1}{D} \right)^{0.5} \geq 1 \) – hệ số điều chỉnh cho neo đặt trong cấu kiện bê tông nông
• \(\psi_{\alpha,V} = \sqrt{\frac{1}{(\cos \alpha_V)^2 + (0.5 \cdot \sin \alpha_V)^2}} \geq 1\) – hệ số điều chỉnh cho neo chịu tải trọng tạo góc với cạnh bê tông

  • \( \alpha_V \) – góc giữa tải trọng tác dụng lên phần tử liên kết hoặc nhóm phần tử liên kết và phương vuông góc với cạnh tự do đang xét
• \(\gamma_{Mc} = \gamma_c \cdot \gamma_{inst}\) – hệ số an toàn riêng phần cho phá hoại bê tông

  • \( \gamma_c \) – hệ số an toàn riêng phần cho bê tông
  • \( \gamma_{inst} \) – hệ số an toàn lắp đặt của hệ thống neo khi chịu cắt

Tương tác giữa lực kéo và lực cắt trong thép 

Tương tác giữa lực kéo và lực cắt trong thép được thực hiện cho các neo có khoảng hở: Trực tiếp theo IS 1946:2025 – 9.2.4:

\[\left( \frac{N_{Ld}}{N_{Rd,s}} \right)^2 + \left( \frac{V_{Ld}}{V_{Rd,s}} \right)^2 \leq 1.0\]

trong đó:

• \( N_{Ld} \) – lực kéo thiết kế
• \( N_{Rd,s} \) – cường độ chịu kéo của phần tử liên kết
• \( V_{Ld} \) – lực cắt thiết kế
• \( V_{Rd,s} \) – cường độ chịu cắt của phần tử liên kết

Tương tác thép không cần thiết trong trường hợp tải trọng cắt có cánh tay đòn. Trường hợp này đã được bao gồm trong phương trình tải trọng cắt có cánh tay đòn.

Tương tác giữa lực kéo và lực cắt trong bê tông

Tương tác giữa lực kéo và lực cắt trong bê tông được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.4:

\[\left( \frac{N_{Ld}}{N_{Rd,i}} \right)^{1.5} + \left( \frac{V_{Ld}}{V_{Rd,i}} \right)^{1.5} \leq 1.0\]

trong đó:

• \( \frac{N_{Ld}}{N_{Rd,i}} \) – giá trị hệ số sử dụng lớn nhất cho các dạng phá hoại khi chịu kéo
• \( \frac{V_{Ld}}{V_{Rd,i}} \) – giá trị hệ số sử dụng lớn nhất cho các dạng phá hoại khi chịu cắt
• \( \frac{N_{Ld,g}}{N_{Rd,c}} \) – phá hoại hình nón bê tông của neo khi chịu kéo
• \( \frac{V_{Ld,g}}{V_{Rd,c}} \) – phá hoại cạnh bê tông

Neo có khoảng hở: Khe hở

Neo có khoảng hở: khe hở khi chịu kéo được thiết kế theo IS 1946:2025, và neo chịu nén được thiết kế như cấu kiện dầm theo IS 800: 2007 với hệ số an toàn riêng phần của neo. Chiều dài giả định của cấu kiện là tổng chiều cao khe hở, một nửa chiều dày đường kính danh nghĩa và một nửa chiều dày bản mã chân cột. Neo có khoảng hở thường được kiểm tra ở giai đoạn thi công trước khi bơm vữa.

Phá hoại do thép khi chịu kéo được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.2.2:

\[N_{Rd,s} = \frac{N_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}} \]

Phá hoại do thép khi chịu nén được kiểm tra theo IS 800:2007 – 7.1:

\[P_d = A_s \cdot f_{cd}\]

trong đó:

• \( A_s \) – diện tích neo được giảm do ren
• \( f_{cd} = \frac{\chi \cdot f_u}{\gamma_{Ms}} \) – ứng suất nén thiết kế
• \(\chi = \min \left( \frac{1}{\phi + \sqrt{\phi^2 - \lambda^2}}, 1 \right)\) – hệ số giảm oằn
• \(\phi = 0.5 \cdot \left[ 1 + \alpha \cdot (\lambda - 0.2) + \lambda^2 \right]\) – giá trị để xác định hệ số giảm oằn
• \( \alpha \) – hệ số khuyết tật
• \(\lambda = \sqrt{\frac{f_u}{f_{cc}}}\) – độ mảnh tương đối
• \(f_{cc} = \frac{\pi^2 \cdot E}{\left( \frac{K L}{r} \right)^2}\) – ứng suất oằn Euler
• \( E \) – mô đun đàn hồi
• \(K L = 2 \cdot l\) – chiều dài oằn
• \( l = 0.5 \cdot d_a + t_g + \frac{t_p}{2} \) – chiều dài cánh tay đòn

  • \( d_a \) – đường kính neo
  • \( t_g \) – chiều dày lớp vữa lót
  • \( t_p \) – chiều dày bản mã chân cột
• \(r = \sqrt{\frac{I}{A_s}}\) – bán kính quán tính của bu lông neo
• \( I = \frac{\pi \cdot d_{a,r}^4}{64} \) – mô men quán tính của bu lông

  • \( d_{a,r} \) – đường kính neo được giảm do ren
• \(\gamma_{Ms} = \frac{1.2 \, f_y}{f_u} \geq 1.4 \) – hệ số an toàn riêng phần cho phá hoại do thép khi chịu kéo

  • \( f_y \) – giới hạn chảy của bu lông neo
  • \( f_u \) – cường độ chịu kéo cực hạn của bu lông neo

Khả năng chịu cắt được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.3.1:

\[V_{Rd,s} = \frac{V_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}}\]

\[V_{Rk,s} = k_1 \cdot V^{0}_{Rk,s}\]

\[V^{0}_{Rk,s} = 0.5 \cdot A_s \cdot f_u\]

Khả năng chịu uốn được kiểm tra theo IS 1946:2025 – 9.2.3.2:

\[M_{Rd,s} = \frac{M_{Rk,s}}{\gamma_{Ms}}\]

trong đó:

• \( M^{0}_{Rk,s} = 1.2 \cdot Z_{el} \cdot f_u \) – cường độ uốn đặc trưng của phần tử liên kết
• \( Z_{el} = \frac{\pi \cdot d_{a,r}^3}{32} \) – mô đun chống uốn đàn hồi của phần tử liên kết
• \( d_{a,r} \) – đường kính neo được giảm do ren
• \(\gamma_{Ms} = \frac{1.0 \, f_y}{f_u} \geq 1.25\)

  • \( f_y \) – giới hạn chảy của bu lông neo
  • \( f_u \) – cường độ chịu kéo cực hạn của bu lông neo

Tương tác tải trọng cho neo chịu kéo (IS 1946:2025 – 9.2.4):

\[\frac{N_{Ld}}{N_{Rd,s}} + \frac{M_{Ld}}{M_{Rd,s}} \leq 1.0\]

trong đó:

• \( N_{Ld} \) – lực kéo thiết kế
• \( N_{Rd,s} \) – khả năng chịu kéo thiết kế
• \( M_{Ld} \) – mô men uốn thiết kế
• \( M_{Rd,s} \) – khả năng chịu uốn thiết kế

Tương tác tải trọng cho neo chịu nén (IS 1946:2025 – 9.2.4):

\[\frac{P}{P_d} + \frac{M_{Ld}}{M_{Rd,s}} \leq 1.0\]

trong đó:

• \( P \) – lực nén thiết kế
• \( P_d \) – khả năng chịu nén thiết kế
• \( M_{Ld} \) – mô men uốn thiết kế
• \( M_{Rd,s} \) – khả năng chịu uốn thiết kế

Các dạng phá hoại liên quan đến bê tông, bao gồm tương tác của chúng, được kiểm tra như đối với neo tiêu chuẩn theo IS 1946:2025.

Cấu tạo

Nếu sử dụng neo có \(f_u \ge 1000\) MPa, cường độ thép cho tải trọng cắt có thể không chính xác, hãy sử dụng cường độ thép từ AR thay thế.