Kiểm tra tiêu chuẩn của neo theo tiêu chuẩn Trung Quốc

Bốn loại bu lông neo có sẵn:

• Thẳng 
• Bản đệm - Tròn 
• Bản đệm - Chữ nhật 

Kiểm tra tiêu chuẩn của neo được thực hiện theo JGJ 145-2013 cho neo cấy sau bất kể loại neo được chọn.

Trong Cài đặt dự án, có các tùy chọn để kích hoạt/vô hiệu hóa kiểm tra phá hoại nón bê tông chịu kéo và chịu cắt. Nếu kiểm tra phá hoại nón bê tông không được kích hoạt, thì giả định rằng cốt thép chuyên dụng được thiết kế để chịu lực. Độ lớn của lực được cung cấp trong các công thức cho hiệu ứng tải trọng hiện tại. 

Ngoài ra, bê tông có thể được đặt là nứt hoặc không nứt. Bê tông không nứt phải chịu nén lâu dài để ngăn ngừa vết nứt do co ngót. Khả năng chịu lực của bê tông không nứt cao hơn. 

Lưu ý rằng một số kiểm tra không được thực hiện vì chúng được xác định bằng thử nghiệm và chỉ có thể được cung cấp bởi nhà sản xuất và tìm thấy trong Thông số kỹ thuật sản phẩm liên quan. Một số dạng phá hoại có thể tránh được bằng cách bố trí chi tiết phù hợp (ví dụ: khoảng cách giữa các neo hoặc khoảng cách từ neo đến cạnh). Các kiểm tra này bao gồm:

• Phá hoại nhổ phần tử liên kết (đối với neo cấy sau hoặc neo cơ học)
• Phá hoại kết hợp nhổ và phá hoại do bê tông (đối với neo cấy sau dạng dính kết)
• Phá hoại tách bê tông
• Phá hoại vỡ bê tông

Khả năng chịu kéo của neo

Giả định neo dạng thanh ren. Khả năng chịu kéo của neo được kiểm tra theo JGJ 145-2013 – 6.1.2:

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

\[N_{Rk,s}=f_{yk}\cdot A_s\]

trong đó:

• \(N_{Rk,s}\) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép
• \(\gamma_{Rs,N} = 1.3\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu kéo, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án
• \(f_{yk}\) – giới hạn chảy đặc trưng của bu lông neo
• \(A_s\) – diện tích tiết diện chịu kéo của neo

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

Kiểm tra được thực hiện cho nhóm neo tạo thành nón phá hoại kéo chung theo JGJ 145-2013 – 6.1.3:

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

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

Trong đó: 

• \(N_{Rk,c}^0 = 7.0 \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot h_{ef}^{1.5}\) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong bê tông nứt, xa ảnh hưởng của các phần tử liên kết lân cận hoặc cạnh của cấu kiện bê tông 
• \(N_{Rk,c}^0 = 9.8 \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot h_{ef}^{1.5}\) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong bê tông không nứt, xa ảnh hưởng của các phần tử liên kết lân cận hoặc cạnh của cấu kiện bê tông 
• \(f_{cu,k}\) – cường độ nén đặc trưng của bê tông theo mẫu lập phương 
• \(h_{ef} = \min \left( h_{emb}, \max \left( \frac{c_{a,max}}{1.5}, \frac{s_{max}}{3} \right) \right) \) – chiều sâu chôn neo

  • \( h_{emb}\) – chiều dài neo chôn trong bê tông 
  • \(c_{a,max}\) – khoảng cách lớn nhất từ neo đến một trong ba cạnh gần nhất 
  • \(s_{max}\) – khoảng cách lớn nhất giữa các neo
• \(A_{c,N}\) – diện tích nón phá hoại bê tông cho nhóm neo 
• \(A_{c,N}^0 = (3.0 \cdot h_{ef})^2\) – diện tích nón phá hoại bê tông cho neo đơn không bị ảnh hưởng bởi cạnh 
• \(\psi_{s,N} = 0.7+0.3\cdot \frac{c}{c_{cr,N}}\) – tham số liên quan đến 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 
• \(c_{cr,N}=1.5\cdot h_{ef}\) – khoảng cách cạnh đặc trưng để đảm bảo truyền khả năng chịu lực đặc trưng của neo trong trường hợp phá hoại nón bê tông chịu kéo 
• \(\psi_{re,N} = 0.5+\frac{h_{ef}}{200}\le 1.0\) – tham số tính đến hiện tượng bong tróc lớp bảo vệ
• \(\psi_{ec,N} = \psi_{ec,N,x} \cdot \psi_{ec,N,y}\) – hệ số hiệu chỉnh cho nhóm neo chịu kéo lệch tâm
• \( \psi_{ec,N,x} = \frac{1}{1+2\cdot \frac{e_{N,x}}{s_{cr,N}}}\) – hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào độ lệch tâm theo phương x 

  • \(e_{N,x}\) – độ lệch tâm của tải trọng kéo theo phương x 
  • \(s_{cr,N}\) – khoảng cách đặc trưng giữa các neo để đảm bảo khả năng chịu lực đặc trưng của neo trong trường hợp phá hoại nón bê tông chịu kéo 
• \( \psi_{ec,N,y} = \frac{1}{1+2\cdot \frac{e_{N,y}}{s_{cr,N}}}\) – hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào độ lệch tâm theo phương y 

  • \(e_{N,y}\) – độ lệch tâm của tải trọng kéo theo phương y 
• \(\gamma_{Rc,N} = 3.00\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại nón bê tông chịu kéo, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Khả năng chịu cắt

Khả năng chịu cắt của thép neo được kiểm tra theo JGJ 145-2013 – 6.1.14. Ma sát không được tính đến. Lực cắt có và không có cánh tay đòn được nhận biết tùy thuộc vào cài đặt thao tác gia công bản mã chân cột. 

Đối với neo trực tiếp, giả định lực cắt không có cánh tay đòn:

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

\[ V_{Rk,s} = 0.5 \cdot f_{yk} \cdot A_s \]

trong đó:

• \(f_{yk}\) – giới hạn chảy của bu lông neo 
• \(A_s\) – diện tích tiết diện chịu kéo 
• \(\gamma_{Rs,V} = 1.3\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu cắt, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Đối với neo có lớp vữa đệm, giả định lực cắt có cánh tay đòn:

\[ V_{Rd,s} = \frac{\min(V_{Rk,s1}, V_{Rk,s2})}{\gamma_{Rs,V}} \]

\[ V_{Rk,s1} = 0.5 \cdot f_{yk} \cdot A_s \]

\[ V_{Rk,s2} = \frac{\alpha_M \cdot M_{Rk,s}}{l_0} \]

trong đó:

• \(V_{Rk,s1}\) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép không có cánh tay đòn
• \(V_{Rk,s2}\) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép có cánh tay đòn
• \(\gamma_{Rs,V} = 1.3\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu cắt, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án
• \(f_{yk}\) – giới hạn chảy của bu lông neo 
• \(A_s\) – diện tích tiết diện chịu kéo 
• \(\alpha_M=2.0\) – hệ số tính đến mức độ ngàm của phần tử liên kết – giả định ngàm hoàn toàn
• \(M_{Rk,s} = M^0_{Rk,s} \cdot \left(1 - \frac{N_{sd}}{N_{Rds}}\right)\) – khả năng chịu uốn đặc trưng của phần tử liên kết chịu ảnh hưởng của tải trọng dọc trục 

  • \(N_{sd}\) – giá trị thiết kế tải trọng kéo 
  • \(N_{Rds}\) – khả năng chịu kéo của phần tử liên kết khi phá hoại do thép 
  • \(M^0_{Rk,s} = 1.2 \cdot W_{el} \cdot f_{yk}\) – khả năng chịu uốn đặc trưng của phần tử liên kết 
  • \(W_{el} = \frac{\pi \cdot d_s^3}{32}\) – mô men kháng uốn đàn hồi của phần tử liên kết 
  • \(d_s\) – đường kính neo giảm do ren 
• \(l_0 = 0.5 \cdot d + t_g + \frac{t_p}{2}\) – chiều dài cánh tay đòn 

  • \(d\) – đường kính neo 
  • \(t_g\) – chiều dày lớp vữa 
  • \(t_p\) – chiều dày bản mã chân cột

Khả năng chịu lực bẩy bê tông 

Khả năng chịu lực bẩy bê tông được thực hiện cho nhóm neo trên bản mã chân cột chung theo JGJ 145-2013 – 6.1.26. Tất cả các neo được giả định chịu kéo trong tính toán \(N_{Rk,c}\). Đó là lý do tại sao kết quả có thể khác với tính toán phá hoại nón bê tông chịu kéo.

\[V_{Rd,cp} = \frac{V_{Rk,cp}}{\gamma_{Rcp}} \]

\[V_{Rk,cp} = k \cdot N_{Rk,c}\]

Trong đó: 

• \(k = 2.0\) – hệ số tính đến chiều sâu chôn phần tử liên kết 
• \(N_{Rk,c}\) – phá hoại nón bê tông đặc trưng của phần tử liên kết hoặc nhóm phần tử liên kết; tất cả các neo được giả định chịu kéo 
• \(\gamma_{Rcp} = 2.50\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại lực bẩy bê tông, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Khả năng chịu lực phá hoại cạnh bê tông

Phá hoại cạnh bê tông là dạng phá hoại giòn, và trường hợp bất lợi nhất được kiểm tra, tức là chỉ các neo nằm gần cạnh truyền toàn bộ tải trọng cắt tác dụng lên toàn bộ bản mã chân cột. Nếu các neo được bố trí theo dạng chữ nhật, hàng neo tại cạnh đang xét truyền tải trọng cắt. Nếu các neo được bố trí không đều, hai neo gần cạnh đang xét nhất truyền tải trọng cắt. Hai cạnh theo phương của tải trọng cắt được xét, và trường hợp bất lợi nhất được hiển thị trong kết quả.

Các cạnh được xét phụ thuộc vào phương của hợp lực cắt 

Kiểm tra được thực hiện theo JGJ 145-2013 – 6.1.15.

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

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

Trong đó:

• \(V_{Rk,c}^0 = 1.35 \cdot d^{\alpha} \cdot l_f^{\beta} \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot c_1^{1.5}\) – giá trị ban đầu của khả năng chịu cắt đặc trưng của phần tử liên kết trong bê tông nứt
• \(V_{Rk,c}^0 = 1.9 \cdot d^{\alpha} \cdot l_f^{\beta} \cdot \sqrt{f_{cu,k}} \cdot c_1^{1.5}\) – giá trị ban đầu của khả năng chịu cắt đặc trưng của phần tử liên kết trong bê tông không nứt
• \(d\) – đường kính neo
• \(\alpha = 0.1 \cdot \left( \frac{l_f}{c_1} \right)^{0.5}\) – hệ số
• \(l_f = \min(h_{ef}, 8 \cdot d)\) – tham số liên quan đến chiều dài phần tử liên kết

  • \(h_{ef}\) – chiều dài neo chôn trong bê tông
• \(\beta = 0.1 \cdot \left( \frac{d}{c_1} \right)^{0.2}\) – hệ số

  • \(f_{cu,k}\) – cường độ nén đặc trưng của bê tông theo mẫu lập phương
  • \(c_1\) – khoảng cách cạnh của phần tử liên kết theo phương 1 hướng về cạnh theo phương tải trọng
• \(A_{c,V}\) – diện tích thực của khối phá hoại bê tông lý tưởng hóa
• \(A_{c,V}^0 = 4.5 \cdot c_1^2\) – diện tích chiếu tham chiếu của nón phá hoại
• \(\psi_{s,V} = 0.7 + 0.3 \cdot \frac{c_2}{1.5c_1} \leq 1\) – tham số liên quan đến phân bố ứng suất trong bê tông do phần tử liên kết gần cạnh cấu kiện bê tông

  • \(c_2\) – khoảng cách cạnh của phần tử liên kết vuông góc với phương 1, là khoảng cách cạnh nhỏ nhất trong cấu kiện hẹp có nhiều khoảng cách cạnh
• \(\psi_{h,V} = \left( \frac{1.5 \cdot c_1}{h} \right)^{0.5} \geq 1\) – hệ số hiệu chỉnh cho neo nằm trong cấu kiện bê tông mỏng

  • \(h\) – chiều dày cấu kiện bê tông
• \(\psi_{\alpha,V} = \sqrt{ \frac{1}{(\cos \alpha_V)^2 + (0.4 \cdot \sin \alpha_V)^2} } \geq 1\) – hệ số hiệu 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
• \(\psi_{re,V} = 1.00\) – tham số tính đến hiệu ứng bong tróc lớp bảo vệ, giả định không có cốt thép cạnh hoặc đai thép
• \(\psi_{ec,V} = \frac{1}{1 + \frac{2e_V}{3c_1}} \leq 1\) – hệ số hiệu chỉnh cho nhóm neo chịu cắt lệch tâm

  • \(e_V\) – độ lệch tâm của tải trọng cắt
• \(\gamma_{Rc,V} = 2.5\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại cạnh bê tông, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Tương tác giữa kéo và cắt trong thép 

Tương tác giữa kéo và cắt đối với neo cấy sau được xác định riêng cho các dạng phá hoại do thép và bê tông. Tương tác trong thép được kiểm tra theo JGJ 145-2013 – 6.1.28. Tương tác trong thép được kiểm tra cho từng neo riêng lẻ.

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

Tương tác giữa kéo và cắt trong bê tông

 Tương tác trong bê tông được kiểm tra theo JGJ 145-2013 – 6.1.29.

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

Lấy giá trị lớn nhất của \(N_{Ed} / N_{Rd,i} \) và \(V_{Ed} / V_{Rd,i} \) cho các dạng phá hoại khác nhau. Lưu ý rằng các giá trị \(N_{Ed}\) và \(N_{Rd,i}\) thường thuộc về một nhóm neo.

Neo có khoảng hở

Neo có khoảng hở được thiết kế như một phần tử thanh chịu lực cắt, mô men uốn và lực nén hoặc kéo. Các nội lực này được xác định bằng mô hình phần tử hữu hạn. Neo được ngàm ở cả hai đầu, một đầu cách mặt bê tông 0,5×d về phía dưới, đầu còn lại nằm ở giữa chiều dày bản. Chiều dài oằn được giả định một cách an toàn bằng hai lần chiều dài phần tử thanh. Mô men kháng uốn dẻo được sử dụng. Phần tử thanh được thiết kế theo GB 50017-2017. Lực cắt có thể làm giảm giới hạn chảy của thép, nhưng chiều dài tối thiểu của neo để vừa đai ốc dưới bản mã chân cột đảm bảo rằng neo bị phá hoại do uốn trước khi lực cắt đạt một nửa khả năng chịu cắt. Do đó, không cần thiết phải giảm. Giả định tương tác tuyến tính giữa mô men uốn và khả năng chịu nén hoặc kéo.

Khả năng chịu cắt (JGJ 145-2013 – 6.1.14):

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

\[ V_{Rk,s} = 0.5 \cdot f_{yk} \cdot A_s \]

trong đó:

• \(f_{yk}\) – giới hạn chảy của bu lông neo 
• \(A_s\) – diện tích tiết diện chịu kéo 
• \(\gamma_{Rs,V} = 1.3\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu cắt, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Khả năng chịu kéo (JGJ 145-213 – 6.2.1):

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

\[N_{Rk,s}=f_{yk}\cdot A_s\]

trong đó:

• \(N_{Rk,s}\) – khả năng chịu lực đặc trưng của phần tử liên kết trong trường hợp phá hoại do thép
• \(\gamma_{Rs,N} = 1.3\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu kéo, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án
• \(f_{yk}\) – giới hạn chảy đặc trưng của bu lông neo
• \(A_s\) – diện tích tiết diện chịu kéo của neo

Khả năng chịu nén (GB 50017-2017 – 7.2.1):

\[ N_{c,Rd,s} = \frac{\varphi \cdot A_s \cdot f_{yk}}{\gamma_{Rs,N}} \]

trong đó:

• \( \varphi = \frac{1}{2 \cdot \lambda_n^2} \cdot \left[ (\alpha_2 + \alpha_3 \cdot \lambda_n + \lambda_n^2) - \sqrt{(\alpha_2 + \alpha_3 \cdot \lambda_n + \lambda_n^2)^2 - 4 \cdot \lambda_n^2} \right]\) – hệ số giảm oằn (GB 50017-2017 – D.0.5)
• \(  \alpha_1 = 0.73 \) – hệ số cho loại c (GB 50017-2017 – Bảng D.0.5)
• \(  \alpha_2 \)  – hệ số cho loại c, \(\alpha_2 = 0.906\) khi \(\lambda_n \le 1.05\) và \(\alpha_2 = 1.216\) khi \(\lambda_n > 1.05\) (GB 50017-2017 – Bảng D.0.5)
• \(  \alpha_3 \)  – hệ số cho loại c, hệ số cho loại c, \(\alpha_3 = 0.595\) khi \(\lambda_n \le 1.05\) và \(\alpha_3 = 0.302\) khi \(\lambda_n > 1.05\) (GB 50017-2017 – Bảng D.0.5)
• \(\lambda_n = \frac{\lambda}{\pi} \cdot \sqrt{\frac{E}{f_{yk}}} \) – độ mảnh tương đối (GB 50017-2017 – Công thức (D.0.5-2))
• \(\lambda = \frac{l_{cr}}{i}\) – độ mảnh bu lông neo (GB 50017-2017 – Công thức (7.2.2-1))
• \(l_{cr} = 2 \cdot l_0\) – chiều dài oằn (giả định an toàn rằng bu lông được ngàm trong bê tông và có thể xoay tự do tại bản mã chân cột)
• \(l_0 = 0.5 \cdot d + t_g + \frac{t_p}{2}\) – chiều dài cánh tay đòn
• \(d\) – đường kính neo
• \( t_g \) – chiều cao khoảng hở
• \(t_p\) – chiều dày bản mã chân cột
• \(i = \sqrt{\frac{I}{A_s}}\) – bán kính quán tính của bu lông neo
• \(I = \frac{\pi \cdot d_s^4}{64}\) – mô men quán tính của bu lông
• \(d_s = \sqrt{4 \cdot A_s / \pi}\) – đường kính giảm do ren
• \(A_s\) – diện tích neo giảm do ren
• \(f_{yk}\) – giới hạn chảy của neo
• \(E\) – mô đun đàn hồi
• \(\gamma_{Rs,N} = 1.30\) – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu kéo, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Khả năng chịu uốn (JGJ 145-2013 – 6.1.26):

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

\[ M_{Rk,s} = 1.2 \cdot W_{el} \cdot f_{yk} \]

• \( W_{el}= \frac{\pi d_s^3}{32} \) – mô men kháng uốn đàn hồi của bu lông
• f_yk – giới hạn chảy của bu lông
• γ_Rs,V =1.3 – hệ số an toàn riêng cho phá hoại do thép chịu cắt, có thể chỉnh sửa trong Cài đặt dự án

Hệ số sử dụng thép neo

\[ \frac{N_{sd}}{N_{Rd,s}} + \frac{M_{sd}}{M_{Rd,s}} \le 1 \]

trong đó:

• N_sd – lực kéo (\(N_{sd}\)) hoặc lực nén (\(N_{c,sd}\)) thiết kế
• N_Rd,s – khả năng chịu lực thiết kế chịu kéo (dương) hoặc chịu nén (âm)
• M_sd – mô men uốn thiết kế
• M_Rd,s = M_pl,Rd – khả năng chịu uốn thiết kế