ConcreteKnowledge baseDetail 2DEN (Eurocode)Cracks

5.3 Kiểm tra khả năng chịu lực trong Detail 3D

Bài viết này cũng có sẵn bằng

AI dịch từ tiếng Anh

Các kiểm tra khác nhau theo yêu cầu của ACI 318-19 được đánh giá dựa trên kết quả trực tiếp từ mô hình. Các kiểm tra được thực hiện cho khả năng chịu lực của bê tông, khả năng chịu lực của cốt thép, và neo (ứng suất cắt liên kết dính).

Khả năng chịu lực - Bê tông

Khả năng chịu lực của bê tông khi chịu nén được đánh giá bằng tỷ số giữa Ứng suất chính tương đương lớn nhất f c,eq (còn gọi là σ c,eq trong phần trước) thu được từ phân tích phần tử hữu hạn và giá trị giới hạn f' c,lim .

Ứng suất chính tương đương biểu thị ứng suất một trục tương đương cho trạng thái ứng suất ba trục tổng quát.

f_{c,eq} = \sigma_{c3} - \sigma_{c1}

Do đó, giá trị f c,eq có thể được so sánh trực tiếp với các giới hạn khả năng chịu lực một trục. Biểu thức này được suy ra từ việc áp dụng lý thuyết dẻo Mohr-Coulomb, với giả thiết thiên về an toàn rằng góc ma sát trong φ = 0°.

Khả năng chịu lực - Cốt thép

Khả năng chịu lực của cốt thép được đánh giá cho cả kéo và nén bằng tỷ số giữa ứng suất trong cốt thép tại vết nứt f s và giá trị giới hạn quy định f y,lim .

f_{y,lim} = \phi_{s} \cdot f_{y}

Khả năng chịu lực - Neo

Neo được kiểm tra ứng suất pháp theo cách tương tự như cốt thép, trong đó giá trị giới hạn f y,lim được xác định.

Để dễ dàng theo dõi phần nội dung tiếp theo, trước tiên chúng ta sẽ chia neo thành ba nhóm theo tiêu chuẩn kiểm tra ACI hoặc AISC.

Nhóm 1

Các loại neo
- $Bản đúc sẵn (Cast-in plate)$
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = trực tiếp$
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = Lớp vữa - chiều dày lớp vữa nhỏ hơn 0,5 lần đường kính neo$
- $Neo đơn có chiều dài nhô ra nhỏ hơn 0,5 lần đường kính neo$
Kiểm tra tiêu chuẩn cho neo (ACI / AISC)
- Kéo/nén
  - $Tất cả các loại neo khi chịu kéo - ACI 318-19 chương 17.6.1.2$
  - $Tất cả các loại neo khi chịu nén - AISC 360-16 chương E$
- Lực cắt không có cánh tay đòn
  - $Vật liệu bu lông - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b)$
  - $Đinh neo (Headed studs) - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (a)$
  - $Cốt thép - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b)$
- $Tương tác giữa kéo và cắt - ACI 318-19 chương 17.8$

Nhóm 2

Các loại neo
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = Lớp vữa - chiều dày lớp vữa lớn hơn 0,5 lần đường kính neo$
Kiểm tra tiêu chuẩn cho neo (ACI / AISC)
- Kéo/nén
  - $Tất cả các loại neo khi chịu kéo - ACI 318-19 chương 17.6.1.2$
  - $Tất cả các loại neo khi chịu nén - AISC 360-16 chương E$
- Lực cắt có cánh tay đòn
  - $Vật liệu bu lông - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b) + chương 17.7.1.2.1.$
  - $Đinh neo (Headed studs) - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (a) + chương 17.7.1.2.1.$
  - $Cốt thép - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b) + chương 17.7.1.2.1.$
- $Tương tác giữa kéo và cắt - ACI 318-19 chương 17.8$

Nhóm 3

Các loại neo
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = khe hở$
- $Neo đơn có chiều dài nhô ra lớn hơn 0,5 lần đường kính neo$
Kiểm tra tiêu chuẩn cho neo (ACI / AISC)
- Kéo/nén (có xét oằn)
  - $Tất cả các loại neo khi chịu kéo - ACI 318-19 chương 17.6.1.2$
  - $Tất cả các loại neo khi chịu nén - AISC 360-16 chương E3$
- Uốn
  - $Cho tất cả các loại neo - AISC 360-16 chương F11$
- Lực cắt
  - $Cho tất cả các loại neo - AISC 360-16 chương G$
- Tương tác giữa lực dọc trục và uốn
  - $\dfrac{N}{P_n}+\dfrac{M}{M_n}\le 1$

Khả năng chịu kéo của neo theo ACI 318-19 chương 17.6.1.2

\phi N_{sa}=\phi_{a,t}\,A_{se,N}\,f_{uta}

trong đó:

$ϕ a,t - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu kéo theo ACI 318-19 chương 17.5.3 (a)$
$A se,N - diện tích ứng suất kéo (đã trừ đi phần ren)$
$f uta - cường độ chịu kéo quy định của thép làm neo và không được lớn hơn 1,9 f ya và 860 MPa$

Khả năng chịu cắt của neo theo ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (a)

Khả năng chịu cắt của thép đối với đinh neo (headed studs) được xác định như sau:

\phi V_{sa}=\phi_{a,V}\,A_{se,V}\,f_{uta}

trong đó: ϕ a,v - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu kéo theo ACI 318-19 chương 17.5.3 (a) A se,V - diện tích ứng suất kéo (đã trừ đi phần ren) f uta - cường độ chịu kéo quy định của thép làm neo và không được lớn hơn 1,9 f ya và 860 MPa

Khả năng chịu cắt của neo theo ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b)

Khả năng chịu cắt của thép đối với neo bằng vật liệu bu lông và cốt thép được xác định như sau:

\phi V_{sa}=\phi_{a,V}\,0.6\,A_{se,V}\,f_{uta}

trong đó:

$ϕ a,v - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu kéo theo ACI 318-19 chương 17.5.3 (a)$
$A se,V - diện tích ứng suất kéo (đã trừ đi phần ren)$
$f uta - cường độ chịu kéo quy định của thép làm neo và không được lớn hơn 1,9 f ya và 860 MPa$

Khả năng chịu cắt của neo liên kết với nền bằng vữa - ACI 318-19 chương 17.7.1.2.1

Nếu neo được sử dụng với lớp vữa đắp thêm (Nhóm 2), khả năng chịu lực thiết kế tính theo mục 17.7.1.2 phải được nhân với hệ số 0,80.

Tương tác giữa kéo và cắt theo ACI 318-19 chương 17.8

Được phép bỏ qua sự tương tác giữa kéo và cắt nếu thỏa mãn (a) hoặc (b). (a) N ua /(ϕN n) \leq 0,2 (b) V ua /(ϕV n) \leq 0,2 Nếu N ua /(ϕN n) > 0,2 đối với khả năng chịu lực khống chế khi chịu kéo và V ua /(ϕV n) > 0,2 đối với khả năng chịu lực khống chế khi chịu cắt, thì phải thỏa mãn phương trình (17.8.3).

\frac{N_{ua}}{\phi N_n}+\frac{V_{ua}}{\phi V_n}\le 1.2

Khả năng chịu nén của neo theo AISC 360-16 chương E3

P_n =\phi_{a,c}\, F_{cr}\, A_{g}

trong đó:

$ϕ a,t - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu nén theo AISC 360-16 chương E1$
(a) Khi: $\dfrac{L_c}{r} \le 4.71\sqrt{\dfrac{E}{F_y}}\quad$ hoặc $\dfrac{F_y}{F_e}\le 2.25$
- $F_{cr}=\left(0.658^{\,F_y/F_e}\right)F_y$
(b) Khi: $\dfrac{L_c}{r} > 4.71\sqrt{\dfrac{E}{F_y}}\quad$ hoặc $\dfrac{F_y}{F_e}> 2.25$
- $F_{cr}=0.877F_e$
$A g - diện tích mặt cắt ngang nguyên của cấu kiện$
$E - mô-đun đàn hồi của thép$
$F_e=\dfrac{\pi^2 E}{\left(\dfrac{L_c}{r}\right)^2}$
$F y - ứng suất chảy nhỏ nhất quy định của loại thép được sử dụng$
$r=\sqrt{\dfrac{I}{A_s}}$
$I=\dfrac{\pi d_s^4}{64}$

Khả năng chịu uốn của neo theo AISC 360-16 chương F11

M_n=\phi_{a,b}\, Z\, F_y\, \le 1.6\,\phi_{a,b}\, S_x\, F_y

trong đó:

$Z=\dfrac{d_s^{3}}{6}$
$S_x=\dfrac{2I}{d_s}$

Khả năng chịu cắt của neo theo AISC 360-16 chương G

V_n=\phi_{a,v}\,0.6\,A_v\,F_y

trong đó:

$A V = 0,844As - diện tích chịu cắt$
$A s - diện tích bu lông đã trừ đi phần ren$

Nén dập bê tông tại mặt tiếp xúc neo-bê tông

Khả năng chịu cắt của neo cũng bị giới hạn bởi hiện tượng nén dập bê tông tại mặt tiếp xúc neo-bê tông. Các giá trị giới hạn và phương pháp xác định chúng được mô tả chi tiết trong bài viết - Ứng xử chịu cắt của neo trong bê tông cốt thép. Khi lực tiếp xúc đạt đến giới hạn này, tiêu chí dừng sẽ được kích hoạt, và phân tích sẽ kết thúc trước khi khả năng chịu lực bị vượt quá.​

Kiểm tra kéo tuột đối với neo có đầu (Bản đệm và Đinh neo)

Đối với neo có đầu, một tiêu chí dừng bổ sung được áp dụng để kiểm tra hiện tượng ép mặt (nén dập) bê tông phía trên đầu neo - kéo tuột. Trong quá trình phân tích, lực nén truyền qua tiếp xúc giữa đầu neo và bê tông được theo dõi và so sánh với giá trị giới hạn quy định trong ACI 318-19, Mục 17.6.3.2.2a (phá hoại kéo tuột của phần tử neo có đầu).

N_{pn} = \Phi \cdot \Psi_{c,p} \cdot 8 \cdot A_{brg} \cdot f'_c

trong đó:

$\Phi$
$A brg diện tích ép mặt thực của đầu đinh neo, bu lông neo, hoặc thanh cốt thép có đầu biến dạng (không tính diện tích thân).$
$f' c là cường độ chịu nén quy định của bê tông$
$\Psi_{c,p}$

Khi lực tiếp xúc đạt đến giới hạn theo tiêu chuẩn này, tiêu chí dừng sẽ được kích hoạt, và phân tích sẽ kết thúc trước khi khả năng chịu kéo tuột bị vượt quá.​

Neo - Ứng suất liên kết dính

Ứng suất cắt liên kết dính được đánh giá độc lập bằng tỷ số giữa ứng suất liên kết dính τ b tính toán từ phân tích phần tử hữu hạn và cường độ liên kết dính f bu .

Mặc dù cường độ liên kết dính không được định nghĩa rõ ràng trong ACI 318-19, cách tính chiều dài phát triển có thể được tìm thấy trong Mục 25.4.2. Tuy nhiên, vì cường độ liên kết dính là dữ liệu đầu vào cơ bản để xác định chiều dài phát triển, xem R25.4.1.1 và ACI Committee 408 1966, cường độ liên kết dính có thể được tính như sau:

Giả sử rằng nếu chúng ta neo thanh cốt thép vào khối bê tông với chiều dài neo bằng hoặc lớn hơn chiều dài phát triển l d, việc kéo tuột cốt thép sẽ dẫn đến đứt gãy cốt thép chứ không phải kéo tuột khỏi bê tông. Điều này có thể được viết bằng công thức sau.

\pi\cdot d_{b} \cdot l_{d} \cdot f_{bu}=f_{y}\cdot A_{s}

trong đó:

d b là đường kính thanh cốt thép, l d là chiều dài phát triển, f bu là cường độ liên kết dính, f y là cường độ chảy của cốt thép, và A s là diện tích của thanh cốt thép.

Từ phần trên, công thức tính cường độ liên kết dính có thể được suy ra dễ dàng:

f_{bu}=\frac{f_{y}\cdot A_{s}}{\pi\cdot d_{b} \cdot l_{d} }

Chiều dài phát triển l d sau đó được xác định theo Bảng 25.4.2.3 của ACI 318-19 như sau:

l_{d}=\left( \frac{f_{y}\cdot\psi_{t}\cdot\psi_{e}\cdot\psi_{g}}{C\cdot\lambda\sqrt{f'_{c}}} \right)\cdot d_{b}

trong đó:

C = 25 (2,1 theo hệ mét) đối với thanh số 6 trở xuống và dây biến dạng, C = 20 (1,7 theo hệ mét) đối với thanh số 7 trở lên, λ = 1,0 đối với bê tông thông thường, ψ t, ψ e, ψ g được xác định theo Bảng 25.4.2.3 của ACI 318-19.

Chỉ hỗ trợ cốt thép không phủ hoặc mạ kẽm (galvanized), do đó ψ e = 1,0 . ψ g được xác định tự động từ mác cốt thép, và ψ t được suy ra tự động từ vị trí của cốt thép trong mô hình và từ hướng đổ bê tông có thể được thiết lập trong ứng dụng cho từng hạng mục dự án như sau.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 45\qquad Direction of concreting}}}

Các kiểm tra này được thực hiện tương ứng với các giá trị giới hạn phù hợp cho từng bộ phận của kết cấu (nghĩa là, mặc dù có cùng một mác vật liệu cho cả bê tông và cốt thép, các biểu đồ ứng suất - biến dạng cuối cùng sẽ khác nhau ở mỗi bộ phận của kết cấu do các hiệu ứng tăng cứng do kéo và mềm hóa do nén).

Neo - Tổng lực

Tổng lực F tot và lực giới hạn F lim

Tổng lực F tot là kết quả của phân tích phần tử hữu hạn và có thể được xác định theo hai cách.

F_{tot}=A_{s} \cdot f_{s}

trong đó A s là diện tích thanh cốt thép và f s là ứng suất trong thanh.

Hoặc là tổng của lực neo F a và lực liên kết dính F bond .

F_{tot}=F_{a}+F_{bond}

trong đó F a là lực thực tế trong lò xo neo và F bond là lực liên kết dính có thể được xác định bằng cách tích phân ứng suất liên kết dính τ b dọc theo chiều dài thanh cốt thép l.

F_{bond}=C_{s} \cdot \int_{0}^{l}\tau_{b}\left( x \right)dx

C s là chu vi của thanh cốt thép.

Lực giới hạn F lim là lực lớn nhất trong phần tử của thanh cốt thép, xét đến khả năng chịu lực của thanh cốt thép và cả điều kiện neo (liên kết dính giữa bê tông và cốt thép và các móc neo, vòng neo, v.v.).

F_{lim}=min\left( F_{lim,bond}+F_{au},F_{u} \right)

F_{u}=f_{y,lim}\cdot A_{s}

F_{au}=\beta\cdot f_{y,lim}\cdot A_{s}

F_{lim,bond}=C_{s}\cdot l \cdot f_{bu}

trong đó C s là chu vi của thanh cốt thép, và l là chiều dài từ đầu thanh cốt thép đến điểm đang xét.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 46\qquad Definition of the limit force Flim}}}

F_{lim,2}=F_{lim,1}+F_{lim,add}

trong đó F lim,add là lực bổ sung được tính từ độ lớn của góc giữa các phần tử lân cận. F lim,2 luôn phải nhỏ hơn F u .

Các loại neo có sẵn trong CSFM bao gồm thanh thẳng (nghĩa là không giảm chiều dài đầu neo), móc 90 độ, móc 180 độ, liên kết dính hoàn hảo, và thanh liên tục. Tất cả các loại này, cùng với các hệ số neo β tương ứng, được thể hiện trong Hình 47 đối với cốt thép dọc. Các giá trị của hệ số neo được áp dụng được suy ra từ việc so sánh phương trình từ mục ACI 318-19 25.4.3.1 và các phương trình lấy từ mục ACI 318-19 25.4.2.3. Cần lưu ý rằng, mặc dù có nhiều tùy chọn khác nhau, CSFM phân biệt ba loại đầu neo: (i) không giảm chiều dài neo, (ii) giảm 30% chiều dài neo trong trường hợp neo tiêu chuẩn hóa, và (iii) liên kết dính hoàn hảo.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 47\qquad  Available anchorage types and respective anchorage coefficients for longitudinal reinforcing bars in CSFM:}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{(a) straight bar; (b) 90-degree hook; (c) 180-degree hook; (d) perfect bond; (e) continuous bar}}}

Hệ số neo đối với đai thép luôn là - β = 1,0.

Để tuân thủ ACI, lò xo neo cần được sử dụng trong tính toán, lò xo neo được điều chỉnh bởi hệ số β nên người dùng phải sử dụng một trong các loại neo có sẵn khi định nghĩa điều kiện đầu và cuối của cốt thép.

5.3 Kiểm tra khả năng chịu lực trong Detail 3D

Bài viết này cũng có sẵn bằng

AI dịch từ tiếng Anh

Các kiểm tra khác nhau theo yêu cầu của ACI 318-19 được đánh giá dựa trên kết quả trực tiếp từ mô hình. Các kiểm tra được thực hiện cho khả năng chịu lực của bê tông, khả năng chịu lực của cốt thép, và neo (ứng suất cắt liên kết dính).

Khả năng chịu lực - Bê tông

Khả năng chịu lực của bê tông khi chịu nén được đánh giá bằng tỷ số giữa Ứng suất chính tương đương lớn nhất f c,eq (còn gọi là σ c,eq trong phần trước) thu được từ phân tích phần tử hữu hạn và giá trị giới hạn f' c,lim .

Ứng suất chính tương đương biểu thị ứng suất một trục tương đương cho trạng thái ứng suất ba trục tổng quát.

f_{c,eq} = \sigma_{c3} - \sigma_{c1}

Do đó, giá trị f c,eq có thể được so sánh trực tiếp với các giới hạn khả năng chịu lực một trục. Biểu thức này được suy ra từ việc áp dụng lý thuyết dẻo Mohr-Coulomb, với giả thiết thiên về an toàn rằng góc ma sát trong φ = 0°.

Khả năng chịu lực - Cốt thép

Khả năng chịu lực của cốt thép được đánh giá cho cả kéo và nén bằng tỷ số giữa ứng suất trong cốt thép tại vết nứt f s và giá trị giới hạn quy định f y,lim .

f_{y,lim} = \phi_{s} \cdot f_{y}

Khả năng chịu lực - Neo

Neo được kiểm tra ứng suất pháp theo cách tương tự như cốt thép, trong đó giá trị giới hạn f y,lim được xác định.

Để dễ dàng theo dõi phần nội dung tiếp theo, trước tiên chúng ta sẽ chia neo thành ba nhóm theo tiêu chuẩn kiểm tra ACI hoặc AISC.

Nhóm 1

Các loại neo
- $Bản đúc sẵn (Cast-in plate)$
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = trực tiếp$
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = Lớp vữa - chiều dày lớp vữa nhỏ hơn 0,5 lần đường kính neo$
- $Neo đơn có chiều dài nhô ra nhỏ hơn 0,5 lần đường kính neo$
Kiểm tra tiêu chuẩn cho neo (ACI / AISC)
- Kéo/nén
  - $Tất cả các loại neo khi chịu kéo - ACI 318-19 chương 17.6.1.2$
  - $Tất cả các loại neo khi chịu nén - AISC 360-16 chương E$
- Lực cắt không có cánh tay đòn
  - $Vật liệu bu lông - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b)$
  - $Đinh neo (Headed studs) - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (a)$
  - $Cốt thép - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b)$
- $Tương tác giữa kéo và cắt - ACI 318-19 chương 17.8$

Nhóm 2

Các loại neo
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = Lớp vữa - chiều dày lớp vữa lớn hơn 0,5 lần đường kính neo$
Kiểm tra tiêu chuẩn cho neo (ACI / AISC)
- Kéo/nén
  - $Tất cả các loại neo khi chịu kéo - ACI 318-19 chương 17.6.1.2$
  - $Tất cả các loại neo khi chịu nén - AISC 360-16 chương E$
- Lực cắt có cánh tay đòn
  - $Vật liệu bu lông - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b) + chương 17.7.1.2.1.$
  - $Đinh neo (Headed studs) - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (a) + chương 17.7.1.2.1.$
  - $Cốt thép - ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b) + chương 17.7.1.2.1.$
- $Tương tác giữa kéo và cắt - ACI 318-19 chương 17.8$

Nhóm 3

Các loại neo
- $Bản mã chân cột - Khoảng cách đứng (Stand-off) = khe hở$
- $Neo đơn có chiều dài nhô ra lớn hơn 0,5 lần đường kính neo$
Kiểm tra tiêu chuẩn cho neo (ACI / AISC)
- Kéo/nén (có xét oằn)
  - $Tất cả các loại neo khi chịu kéo - ACI 318-19 chương 17.6.1.2$
  - $Tất cả các loại neo khi chịu nén - AISC 360-16 chương E3$
- Uốn
  - $Cho tất cả các loại neo - AISC 360-16 chương F11$
- Lực cắt
  - $Cho tất cả các loại neo - AISC 360-16 chương G$
- Tương tác giữa lực dọc trục và uốn
  - $\dfrac{N}{P_n}+\dfrac{M}{M_n}\le 1$

Khả năng chịu kéo của neo theo ACI 318-19 chương 17.6.1.2

\phi N_{sa}=\phi_{a,t}\,A_{se,N}\,f_{uta}

trong đó:

$ϕ a,t - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu kéo theo ACI 318-19 chương 17.5.3 (a)$
$A se,N - diện tích ứng suất kéo (đã trừ đi phần ren)$
$f uta - cường độ chịu kéo quy định của thép làm neo và không được lớn hơn 1,9 f ya và 860 MPa$

Khả năng chịu cắt của neo theo ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (a)

Khả năng chịu cắt của thép đối với đinh neo (headed studs) được xác định như sau:

\phi V_{sa}=\phi_{a,V}\,A_{se,V}\,f_{uta}

trong đó: ϕ a,v - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu kéo theo ACI 318-19 chương 17.5.3 (a) A se,V - diện tích ứng suất kéo (đã trừ đi phần ren) f uta - cường độ chịu kéo quy định của thép làm neo và không được lớn hơn 1,9 f ya và 860 MPa

Khả năng chịu cắt của neo theo ACI 318-19 chương 17.7.1.2 (b)

Khả năng chịu cắt của thép đối với neo bằng vật liệu bu lông và cốt thép được xác định như sau:

\phi V_{sa}=\phi_{a,V}\,0.6\,A_{se,V}\,f_{uta}

trong đó:

$ϕ a,v - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu kéo theo ACI 318-19 chương 17.5.3 (a)$
$A se,V - diện tích ứng suất kéo (đã trừ đi phần ren)$
$f uta - cường độ chịu kéo quy định của thép làm neo và không được lớn hơn 1,9 f ya và 860 MPa$

Khả năng chịu cắt của neo liên kết với nền bằng vữa - ACI 318-19 chương 17.7.1.2.1

Nếu neo được sử dụng với lớp vữa đắp thêm (Nhóm 2), khả năng chịu lực thiết kế tính theo mục 17.7.1.2 phải được nhân với hệ số 0,80.

Tương tác giữa kéo và cắt theo ACI 318-19 chương 17.8

Được phép bỏ qua sự tương tác giữa kéo và cắt nếu thỏa mãn (a) hoặc (b). (a) N ua /(ϕN n) \leq 0,2 (b) V ua /(ϕV n) \leq 0,2 Nếu N ua /(ϕN n) > 0,2 đối với khả năng chịu lực khống chế khi chịu kéo và V ua /(ϕV n) > 0,2 đối với khả năng chịu lực khống chế khi chịu cắt, thì phải thỏa mãn phương trình (17.8.3).

\frac{N_{ua}}{\phi N_n}+\frac{V_{ua}}{\phi V_n}\le 1.2

Khả năng chịu nén của neo theo AISC 360-16 chương E3

P_n =\phi_{a,c}\, F_{cr}\, A_{g}

trong đó:

$ϕ a,t - hệ số giảm khả năng chịu lực cho neo chịu nén theo AISC 360-16 chương E1$
(a) Khi: $\dfrac{L_c}{r} \le 4.71\sqrt{\dfrac{E}{F_y}}\quad$ hoặc $\dfrac{F_y}{F_e}\le 2.25$
- $F_{cr}=\left(0.658^{\,F_y/F_e}\right)F_y$
(b) Khi: $\dfrac{L_c}{r} > 4.71\sqrt{\dfrac{E}{F_y}}\quad$ hoặc $\dfrac{F_y}{F_e}> 2.25$
- $F_{cr}=0.877F_e$
$A g - diện tích mặt cắt ngang nguyên của cấu kiện$
$E - mô-đun đàn hồi của thép$
$F_e=\dfrac{\pi^2 E}{\left(\dfrac{L_c}{r}\right)^2}$
$F y - ứng suất chảy nhỏ nhất quy định của loại thép được sử dụng$
$r=\sqrt{\dfrac{I}{A_s}}$
$I=\dfrac{\pi d_s^4}{64}$

Khả năng chịu uốn của neo theo AISC 360-16 chương F11

M_n=\phi_{a,b}\, Z\, F_y\, \le 1.6\,\phi_{a,b}\, S_x\, F_y

trong đó:

$Z=\dfrac{d_s^{3}}{6}$
$S_x=\dfrac{2I}{d_s}$

Khả năng chịu cắt của neo theo AISC 360-16 chương G

V_n=\phi_{a,v}\,0.6\,A_v\,F_y

trong đó:

$A V = 0,844As - diện tích chịu cắt$
$A s - diện tích bu lông đã trừ đi phần ren$

Nén dập bê tông tại mặt tiếp xúc neo-bê tông

Khả năng chịu cắt của neo cũng bị giới hạn bởi hiện tượng nén dập bê tông tại mặt tiếp xúc neo-bê tông. Các giá trị giới hạn và phương pháp xác định chúng được mô tả chi tiết trong bài viết - Ứng xử chịu cắt của neo trong bê tông cốt thép. Khi lực tiếp xúc đạt đến giới hạn này, tiêu chí dừng sẽ được kích hoạt, và phân tích sẽ kết thúc trước khi khả năng chịu lực bị vượt quá.​

Kiểm tra kéo tuột đối với neo có đầu (Bản đệm và Đinh neo)

Đối với neo có đầu, một tiêu chí dừng bổ sung được áp dụng để kiểm tra hiện tượng ép mặt (nén dập) bê tông phía trên đầu neo - kéo tuột. Trong quá trình phân tích, lực nén truyền qua tiếp xúc giữa đầu neo và bê tông được theo dõi và so sánh với giá trị giới hạn quy định trong ACI 318-19, Mục 17.6.3.2.2a (phá hoại kéo tuột của phần tử neo có đầu).

N_{pn} = \Phi \cdot \Psi_{c,p} \cdot 8 \cdot A_{brg} \cdot f'_c

trong đó:

$\Phi$
$A brg diện tích ép mặt thực của đầu đinh neo, bu lông neo, hoặc thanh cốt thép có đầu biến dạng (không tính diện tích thân).$
$f' c là cường độ chịu nén quy định của bê tông$
$\Psi_{c,p}$

Khi lực tiếp xúc đạt đến giới hạn theo tiêu chuẩn này, tiêu chí dừng sẽ được kích hoạt, và phân tích sẽ kết thúc trước khi khả năng chịu kéo tuột bị vượt quá.​

Neo - Ứng suất liên kết dính

Ứng suất cắt liên kết dính được đánh giá độc lập bằng tỷ số giữa ứng suất liên kết dính τ b tính toán từ phân tích phần tử hữu hạn và cường độ liên kết dính f bu .

Mặc dù cường độ liên kết dính không được định nghĩa rõ ràng trong ACI 318-19, cách tính chiều dài phát triển có thể được tìm thấy trong Mục 25.4.2. Tuy nhiên, vì cường độ liên kết dính là dữ liệu đầu vào cơ bản để xác định chiều dài phát triển, xem R25.4.1.1 và ACI Committee 408 1966, cường độ liên kết dính có thể được tính như sau:

Giả sử rằng nếu chúng ta neo thanh cốt thép vào khối bê tông với chiều dài neo bằng hoặc lớn hơn chiều dài phát triển l d, việc kéo tuột cốt thép sẽ dẫn đến đứt gãy cốt thép chứ không phải kéo tuột khỏi bê tông. Điều này có thể được viết bằng công thức sau.

\pi\cdot d_{b} \cdot l_{d} \cdot f_{bu}=f_{y}\cdot A_{s}

trong đó:

d b là đường kính thanh cốt thép, l d là chiều dài phát triển, f bu là cường độ liên kết dính, f y là cường độ chảy của cốt thép, và A s là diện tích của thanh cốt thép.

Từ phần trên, công thức tính cường độ liên kết dính có thể được suy ra dễ dàng:

f_{bu}=\frac{f_{y}\cdot A_{s}}{\pi\cdot d_{b} \cdot l_{d} }

Chiều dài phát triển l d sau đó được xác định theo Bảng 25.4.2.3 của ACI 318-19 như sau:

l_{d}=\left( \frac{f_{y}\cdot\psi_{t}\cdot\psi_{e}\cdot\psi_{g}}{C\cdot\lambda\sqrt{f'_{c}}} \right)\cdot d_{b}

trong đó:

C = 25 (2,1 theo hệ mét) đối với thanh số 6 trở xuống và dây biến dạng, C = 20 (1,7 theo hệ mét) đối với thanh số 7 trở lên, λ = 1,0 đối với bê tông thông thường, ψ t, ψ e, ψ g được xác định theo Bảng 25.4.2.3 của ACI 318-19.

Chỉ hỗ trợ cốt thép không phủ hoặc mạ kẽm (galvanized), do đó ψ e = 1,0 . ψ g được xác định tự động từ mác cốt thép, và ψ t được suy ra tự động từ vị trí của cốt thép trong mô hình và từ hướng đổ bê tông có thể được thiết lập trong ứng dụng cho từng hạng mục dự án như sau.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 45\qquad Direction of concreting}}}

Các kiểm tra này được thực hiện tương ứng với các giá trị giới hạn phù hợp cho từng bộ phận của kết cấu (nghĩa là, mặc dù có cùng một mác vật liệu cho cả bê tông và cốt thép, các biểu đồ ứng suất - biến dạng cuối cùng sẽ khác nhau ở mỗi bộ phận của kết cấu do các hiệu ứng tăng cứng do kéo và mềm hóa do nén).

Neo - Tổng lực

Tổng lực F tot và lực giới hạn F lim

Tổng lực F tot là kết quả của phân tích phần tử hữu hạn và có thể được xác định theo hai cách.

F_{tot}=A_{s} \cdot f_{s}

trong đó A s là diện tích thanh cốt thép và f s là ứng suất trong thanh.

Hoặc là tổng của lực neo F a và lực liên kết dính F bond .

F_{tot}=F_{a}+F_{bond}

trong đó F a là lực thực tế trong lò xo neo và F bond là lực liên kết dính có thể được xác định bằng cách tích phân ứng suất liên kết dính τ b dọc theo chiều dài thanh cốt thép l.

F_{bond}=C_{s} \cdot \int_{0}^{l}\tau_{b}\left( x \right)dx

C s là chu vi của thanh cốt thép.

Lực giới hạn F lim là lực lớn nhất trong phần tử của thanh cốt thép, xét đến khả năng chịu lực của thanh cốt thép và cả điều kiện neo (liên kết dính giữa bê tông và cốt thép và các móc neo, vòng neo, v.v.).

F_{lim}=min\left( F_{lim,bond}+F_{au},F_{u} \right)

F_{u}=f_{y,lim}\cdot A_{s}

F_{au}=\beta\cdot f_{y,lim}\cdot A_{s}

F_{lim,bond}=C_{s}\cdot l \cdot f_{bu}

trong đó C s là chu vi của thanh cốt thép, và l là chiều dài từ đầu thanh cốt thép đến điểm đang xét.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 46\qquad Definition of the limit force Flim}}}

F_{lim,2}=F_{lim,1}+F_{lim,add}

trong đó F lim,add là lực bổ sung được tính từ độ lớn của góc giữa các phần tử lân cận. F lim,2 luôn phải nhỏ hơn F u .

Các loại neo có sẵn trong CSFM bao gồm thanh thẳng (nghĩa là không giảm chiều dài đầu neo), móc 90 độ, móc 180 độ, liên kết dính hoàn hảo, và thanh liên tục. Tất cả các loại này, cùng với các hệ số neo β tương ứng, được thể hiện trong Hình 47 đối với cốt thép dọc. Các giá trị của hệ số neo được áp dụng được suy ra từ việc so sánh phương trình từ mục ACI 318-19 25.4.3.1 và các phương trình lấy từ mục ACI 318-19 25.4.2.3. Cần lưu ý rằng, mặc dù có nhiều tùy chọn khác nhau, CSFM phân biệt ba loại đầu neo: (i) không giảm chiều dài neo, (ii) giảm 30% chiều dài neo trong trường hợp neo tiêu chuẩn hóa, và (iii) liên kết dính hoàn hảo.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 47\qquad  Available anchorage types and respective anchorage coefficients for longitudinal reinforcing bars in CSFM:}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{(a) straight bar; (b) 90-degree hook; (c) 180-degree hook; (d) perfect bond; (e) continuous bar}}}

Hệ số neo đối với đai thép luôn là - β = 1,0.

Để tuân thủ ACI, lò xo neo cần được sử dụng trong tính toán, lò xo neo được điều chỉnh bởi hệ số β nên người dùng phải sử dụng một trong các loại neo có sẵn khi định nghĩa điều kiện đầu và cuối của cốt thép.