Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất cục bộ do lực căng tại vị trí neo cốt thép dầm BTCT ƯST căng sau

Để giúp các kỹ sư thiết kế có cái nhìn sâu sắc, giải quyết triệt để các vấnđề về ứng suất và biến dạng cục bộ của các khu vực phức tạp nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suấ

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận văn xin cam đoan bản luận văn này là công trình khoa họcđộc lập của cá nhân tác giả, không sao chép Các số liệu, kết quả nghiên cứu,tính toán nêu trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng

Tác giả luận văn

Ngô Đức Cường

MỤC LỤC

MỤC LỤC II

DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VII

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ỨNG SUẤT CỤC BỘ VÀ CẤU TẠO CỦA

CÁC VỊ TRÍ TẬP TRUNG ỨNG SUẤT CỤC BỘ 3

1.1 Tổng quan về ứng suất cục bộ 3

1.1.1 Sự truyền lực sau neo 3

1.1.2 Cơ chế phá hoại của neo 6

1.2 Cấu tạo vùng neo cầu bêtông cốt thép dự ứng lực 9

1.3 Neo cốt thép ứng suất trước 11

1.3.1 Neo ngầm 12

1.3.2 Neo cốc (Karovkin) 13

1.3.3 Neo hình côn (Neo hình nón cụt) 13

1.3.4 Neo của VSL, OVM và một số hãng khác 14

1.4 Đặt vấn đề nghiên cứu 17

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CỤC BỘ VÀ LÝ THUYẾT PHẦN TỬ HỮU HẠN 19

2.1 Tiêu chuẩn tính toán các vùng neo kéo sau 19

2.1.1 Tổng quát 19

2.1.2 Vùng chung và vùng cục bộ 19

2.1.2.1 Vùng chung 19

2.1.2.2 Vùng cục bộ 19

2.1.3 Thiết kế vùng chung 20

2.1.3.1 Các phương pháp thiết kế 20

2.1.3.2 Nguyên lý thiết kế 21

2.1.4 Các thiết bị neo đặc biệt 23

2.1.4.1 Các bộ phận neo trung gian 23

2.2 Áp dụng mô hình chống-và-giằng để thiết kế vùng chung 27

2.2.1 Tổng quát 27

2.2.1.1 Các nút 27

2.2.1.2 Các thanh chống 28

2.2.1.3 Các giằng 28

2.2.2 Phân tích ứng suất đàn hồi 28

2.2.2.1 Các phân tích ứng suất và thiết kế gần đúng 29

2.3 Thiết kế các vùng cục bộ 32

2.3.1 Các kích thước vùng cục bộ 32

2.3.2 Sức kháng đỡ tựa 33

2.3.3 Các thiết bị neo đặc biệt 35

2.4 Nguyên lý tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn 36

2.4.1 Nội dung cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn 36

2.4.2 Cơ sở lý thuyết của mô hình hóa và phân tích kết cấu 37

2.4.2.1 Khái niệm về mô hình hóa và phân tích kết cấu 37

2.4.2.2 Các mô hình phần tử theo phương pháp PTHH 38

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT CỤC BỘ TẠI VỊ TRÍ NEO CỐT THÉP ĐẦU DẦM CỦA DẦM I33M CĂNG SAU 40

3.1 Lựa chọn phương án nghiên cứu 40

3.1.1 Công trình cụ thể 40

3.1.2 Các phương án nghiên cứu 41

3.2 Mô hình hóa kết cấu 42

3.3 Kết quả tính toán 42

3.3.1 Ứng suất khi thay đổi lực căng 43

3.4 Kết quả tính toán ứng suất khi thay đổi vị trí bản đệm neo 46

KẾT LUẬN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1-1 Quỹ đạo USCB khi khối neo đặt tại đầu dầm 4

Hình 1-2 Phân bố US σy theo trục dọc x qua tim khối neo 5

Hình 1-3 Ảnh hưởng của phạm vi đặt lực tới sự phân bố USCB 5

Hình 1-4 a) Vùng cục bộ; b) Vùng chung 7

Hình 1-5 Cơ chế phá hoại neo 8

Hình 1-6 Ứng suất của phần neo cục bộ 10

Hình 1-7 Nứt ở phần ụ neo 10

Hình 1-8 Ví dụ về bố trí cốt thép vùng ụ neo 10

Hình 1-9 Cấu tạo chi tiết vùng neo cáp cầu bê tông 11

Hình 1-10 Neo hình nón cụt 13

Hình 1-11 Neo cáp DƯL của hãng VSL 15

Hình 1-12 Bố trí neo cáp DƯL dầm giản đơn [3] 15

Hình 1-13 Cấu tạo vùng đầu neo dầm giản đơn 16

Hình 1-14 Bố trí cốt thép dầm I33m tại hiện trường 16

Hình 1-15 Vị trí neo và máy căng cáp DƯL 17

Hình 2-16 Những loại phần tử khối ba chiều và đánh số nút 39

Hình 3-17 Bố trí cốt thép DƯL theo phương dọc cầu 41

Hình 3-18 Bố trí cốt thép đầu dầm 41

Hình 3-19 Ứng suất chính lớn nhất khi lực căng bằng 1fpu 43

Hình 3-20 Ứng suất chính lớn nhất khi lực căng bằng 0,8fpu 43

Hình 3-21 Ứng suất chính lớn nhất khi lực căng bằng 0,6fpu 43

Hình 3-22 Ứng suất chính lớn nhất khi lực căng bằng 0,4fpu 44

Hình 3-23 Ứng suất chính lớn nhất khi lực căng bằng 0,2fpu 44

Hình 3-24 Biểu đồ ứng suất nén khi thay đổi lực căng 45

Hình 3-25 Biểu đồ ứng suất kéo khi thay đổi lực căng 45

Hình 3-26 Mô hình hình học của khối neo với khoảng cách 2 neo 2s = 230mm 46

Hình 3-27 Ứng suất chính lớn nhất với khoảng cách neo 230mm 47

Hình 3-28 Ứng suất chính lớn nhất với khoảng cách neo 330mm 47

Hình 3-29 Ứng suất chính lớn nhất với khoảng cách neo 430mm 48

Hình 3-30 Ứng suất chính lớn nhất với khoảng cách neo 530mm 49

Hình 3-31 Biểu đồ ứng suất kéo lớn nhất khi thay đổi vị trí bản đệm neo 50

Hình 3-32 Biểu đồ ứng suất nén lớn nhất khi thay đổi vị trí bản đệm neo 51

Để giúp các kỹ sư thiết kế có cái nhìn sâu sắc, giải quyết triệt để các vấn

đề về ứng suất và biến dạng cục bộ của các khu vực phức tạp nêu trên, đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất cục bộ do lực căng tại vị trí neo cốt thépdầm BTCT ƯST căng sau” là cần thiết

Mục đích nghiên cứu:

Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất cục bộ do lực căng tại vị trí neocốt thép dầm BTCT ƯST căng sau

Mục tiêu nghiên cứu:

- Tổng quan về ứng suất cục bộ và cấu tạo chi tiết tại các vị trí tập trungứng suất cục bộ trong kết cấu cầu;

- Lý thuyết tính toán ứng suất cục bộ trong kết cấu cầu;

Vị trí neo cốt thép đầu dầm của dầm I33m căng sau

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bằng số

Cơ sở khoa học và thực tiễn:

+ Lý thuyết tính toán ứng suất cục bộ;

+ Lý thuyết phần tử hữu hạn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ỨNG SUẤT CỤC BỘ VÀ CẤU

TẠO CỦA CÁC VỊ TRÍ TẬP TRUNG ỨNG SUẤT CỤC BỘ

1.1 Tổng quan về ứng suất cục bộ

1.1.1 Sự truyền lực sau neo

Việc nghiên cứu về phân phối ứng suất cục bộ tại đầu dầm dưới vùngkhối neo đã có nhiều tác giả nghiên cứu Kết quả của sự phân bố USCB có thể

mô tả tóm tắt như sau [4]:

Dưới tác động của lực căng cáp tạo thành lực ép vào mặt bê tông dầmthông qua diện tích của khối neo hoặc tấm đệm

Các lực này phân tán từ bề mặt cấu kiện vào trong dầm trên khoảng độdài thường là cân bằng với chiều cao của dầm: 2yo=h

Tuy là chỉ chịu tác động của lưc ép chỉ theo chỉ theo một hướng nhưngtrạng thái ứng suất trong bê tông tại vùng dưới khối neo vẫn là trạng thái ứngsuất không gian 3 chiều Trong đó hình thành các vùng ứng suất nén trongdầm theo phương dọc dầm, còn các phương khác được coi là ứng suất căng cóthể dẫn tới sự nứt, vỡ

Các tuyến US nén hình thành các quỹ đạo US như Hình 1 -1 Các tuyếnnày phát triển theo hình chữ S và trở thành song song ở một khoảng kể từ mặttải trọng bằng với chiều cao dầm

Vùng nén dọc chia vùng dưới neo trong dầm thành 2 vùng ứng suất:+ Vùng thứ nhất nằm trên trục của neo tại một khoảng cách nào đó ở sâutrong đầu dầm Các vùng này gọi là lực kéo phá (bursting force)

+ Vùng thứ 2 nằm ở bề mặt đầu dầm gần với các góc của đầu dầm nằm

ở 2 phía của vùng đặt khối neo Vùng này được biểu hiện như UScăng ngang sinh ra do các lực được gọi là lực kéo vỡ (spalling force)

Sự lan truyền của US căng ngang theo chiều dọc dầm được mô tả nhưHình 1 -1

Hình 1-1 Quỹ đạo USCB khi khối neo đặt tại đầu dầm

Hình ảnh trên cho thấy tại phần bề mặt của đầu dầm US nén sinh ra sứccăng gây vỡ bề mặt (trong khoảng 0,5h kể từ đầu dầm) và vào sâu hình thành

US kéo phá

Hình 1-2 Phân bố US σy theo trục dọc x qua tim khối neo

Độ lớn của lực căng ngang phụ thuộc vào tỷ số của kích cỡ vùng tỳ neo

và chiều cao của vùng cấu kiện và khối neo áp đặt vào:

β =

Hình 1-3 Ảnh hưởng của phạm vi đặt lực tới sự phân bố USCB

Trong trường hợp này, ảnh hưởng của lực căng ngang là đáng phải chú ýcho xem xét có cần phải gia cường kết cấu chủ thể hay không, bố trí kích cỡkhối neo (diện tích phối lực) và lực căng cáp sao cho phù hợp với hiện trạng

cụ thể của kết cấu cần được sửa chữa

1.1.2 Cơ chế phá hoại của neo

Tại các vùng neo cáp, ứng suất kéo lớn có thể tồn tại phía sau neo Cácứng suất kéo này gây ra do từ sự biến dạng tương thích ở phía trước và phíasau neo Hình 1 -4 mô tả những đặc điểm giữa vùng chung và vùng cục bộ.Vùng chịu ứng suất nén trực tiếp ở phía trước thiết bị neo là vùng cục bộ.Trong các trường hợp này, vùng chung và vùng cục bộ có thể được đề cậpriêng biệt Tuy nhiên, với các vùng neo nhỏ như trong các neo của phần bản,hiệu ứng vùng cục bộ, hoặc như các vị trí gối và kìm hãm ứng suất; hiệu ứngvùng chung như là ứng suất kéo do sự phân bố của lực kéo cáp, có thể xuấthiện trong cùng một vùng Ba vùng tới hạn có thể được nhận biết: (i) vùngtrực tiếp phía trước tải trọng, nó phụ thuộc vào bản đệm và các ứng suất nén;(ii) vùng nứt vỡ kéo dài qua một khoảng cách ở phía trước neo và phụ thuộcvào ứng suất kéo bên; và (iii) tập trung ứng suất kéo cục bộ mà tồn tại dọctheo cạnh đặt tải, được biết như ứng suất phá hoại, mặt khác nó không lànguyên nhân phá hoại bêtông ở một số khoảng cách từ neo, ứng suất trên mặtcắt ngang có thể được xác định từ lý thuyết uốn thông thường Trong phạm vi

lý thuyết uốn khoảng cách này là không có giá trị, bởi vì thông thường đã giảthiết sự phân bố sức căng tuyến tính đã làm nhiễu loạn bằng việc đưa vào lựcneo đặt tập trung [3]

Hình 1-4 a) Vùng cục bộ; b) Vùng chungVùng chịu các tác động bởi sự nhiễu loạn này là “vùng neo”, các mẫu thínghiệm của vùng này sẽ có sự phân bố ứng suất tuyến tính Từ các kết quảphân tích và các thí nghiệm nghiên cứu một vài thay đổi về hình dạng củaphần bản và vùng neo, nhiều nghiên cứu đã cải tiến cơ chế phá hoại của vùngneo cho phù hợp với thực tế Cơ chế phá hoại này có thể được ứng dụng đểnghiên cứu cơ chế phá hoại các thiết bị neo hình nón và hình chuông

Cơ chế phá hoại có thể được chia thành 4 bước: bước thứ nhất bắt đầuvới sự phát triển của ứng suất kéo Bước thứ hai bắt đầu với việc dàn trải vếtnứt nghiêng tới mặt giới hạn và mặt bên từ vành của bản đệm neo chữ nhậthoặc từ chu vi của bản đệm neo hình tròn Bước thứ ba xuất hiện với sự vỡnát của cạnh bên và thông thường xuất hiện khi vết nứt nghiêng phát triểnnhanh trong lúc tác dụng lực Bước thứ tư là sau phá hoại, khi bêtông vỡ vụnvới hình chóp và xuất hiện phá hoại cắt ở dưới bản đệm neo Trong bốntrường hợp này, điều kiện hoặc ứng suất phá hoại của cơ chế phá hoại do cắt

có thể được xác định thông qua tính toán ứng suất kéo vỡ hoặc biến dạng vàứng suất cắt lớn nhất Một cơ chế phá hoại hợp lý gây ra với neo dạng nónhoặc dạng chuông có thể được phân biệt trong Hình 1 -5

Hình 1-5 Cơ chế phá hoại neoThông thường, các vùng neo của cầu dây văng đã được thiết kế dựa trêncác kết quả của phân tích đàn hồi Vì vậy số lượng cốt thép đã quy định đểkiểm soát ứng suất phá vỡ đã được xác định từ sự phân bố ứng suất đàn hồi.

Số lượng cốt thép ngang được lựa chọn căn cứ vào yêu cầu về khả năng chịukéo theo quy luật phân bố ứng suất kéo tổng cộng Thông thường, ứng suấttrong cốt thép được giới hạn một phần ứng suất đàn hồi và cốt thép đượcphân bố đều trên vùng có ứng suất kéo đáng kể Công thức đơn giản đã đượcđưa ra bởi Leonhardt (1964) với việc ước lượng tổng lực kéo ngang T, dotổng cộng ứng suất phá vỡ như sau:

α - góc nghiêng của lực kéo đối với đường tim của cấu kiện.

1.2 Cấu tạo vùng neo cầu bêtông cốt thép dự ứng lực

Đối với bê tông gần vùng neo có các ứng suất theo hướng mũi tên chỉnhư trên Hình 1 -6 Nói chung, lực kéo T3 ở các góc chỉ do dự ứng lực cóthể lấy bằng 10% lực dự ứng lực, khả năng sinh ra vết nứt ở phần góc chỉ do

dự ứng lực là rất ít Tuy nhiên, khi có phần neo ở phía dưới bản cánh, dưới tácdụng của tải trọng do ảnh hưởng của lực cắt và mô men việc xuất hiện vết nứthướng θ có khả năng xảy ra (Hình 1 -7) Góc θ có sự chênh lệch tuỳ thuộcvào độ lớn của tải trọng, lực dọc trục và lực dự ứng lực P nhưng có thể lấykhoảng từ 10o ~ 20o Đối với những vết nứt này cần thiết phải bố trí cốt thépF2 như Hình 1 -8

Hình 1-6 Ứng suất của phần neo cục bộNgoài ra, do lực dự ứng lực P làm xuất hiện biến dạng nén lớn ở bê tôngcủa ụ neo, do đó sinh ra ứng suất kéo T4 ở mặt trước của ụ neo Vì vậy, cầnthiết phải bố trí cốt thép F3 song song với cáp dự ứng lực (Hình 1 -7)

Hình 1-7 Nứt ở phần ụ neo

Hình 1-8 Ví dụ về bố trí cốt thép vùng ụ neoTrong đó:

F1 - cốt thép tăng cường đối với T1 chỉ ra ở hình 4 (không được dùngchung với cốt thép chủ của bản cánh);

F2 - cốt thép tăng cường đối với T2 và T3;

F3 - cốt thép tăng cường đối với T4 và T5 (không được dùng chung với

cốt thép chủ của bản cánh) ;

F4 - cốt thép tăng cường đối với T6

1.3 Neo cốt thép ứng suất trước

Hình 1-9 Cấu tạo chi tiết vùng neo cáp cầu bê tôngNhiệm vụ của neo là truyền lực từ đầu cốt thép ứng suất trước vào bêtông để tạo ra ứng suất nén trong bê tông Thường mỗi loại neo phù hợp vớitừng kiểu cốt thép được dùng

Khi kéo trên bệ (căng trước khi đổ) người ta chia ra hai loại neo cốt thép:+ Tự neo, đảm bảo lực dính giữa bê tông và cốt thép ứng suất trước màkhông cần làm them neo

+ Neo bằng cách hàn thêm các đoạn thép, tấm thép, tạo mũ ở đầu thanh,cũng như kẹp một miếng thép – nếu được phép hàn, còn nếu không thìphải tạo ren bắt bu lông

1.3.1 Neo ngầm

Các loại neo ngầm đơn giản

Neo hình khuyên

Neo cài (Hình 4-18.a,c,d)

Neo quả trám - bê tông (neo MIIT): là một khối bê tông ở đầu của bóthép, gồm có đĩa thép (1), và sợi thép xoắn (2), lò xo (3), BT M500 (4), thépứng suất trước (5) Loại này có nhược điểm là khó đảm bảo chất lượng của bêtông do có nhiều hốc ở trong neo

Bảng 1-1 Các thông số của một số loại neo quả trám - thép

Neo quả trám-thanh thép (neo MIIT): được sử dụng rộng rãi, nhưng sợithép được phân bố xung quanh thép trung tâm (4), thanh thép này được hànvới tấm thép tròn (3) trên đó chia thành 4 rãnh để đảm bảo bê tông và thép

dính kết tốt với nhau Tại đầu neo có các “trụ đuôi” (1) để cố định vị trí củacác bó thép Loại neo này đảm bảo tin cậy trong thời gian khai thác và căngkéo.

1.3.2 Neo cốc (Karovkin)

Được chế tạo cùng với các ống thép, khi bơm dung dịch nước thừa ở lạitrong ống do vậy khi mùa đông làm nứt dọc trong BT Loại này chỉ nên ápdụng cho kết cấu có loại rãnh hở hoặc làm thiết bị khi kéo trên bệ

1.3.3 Neo hình côn (Neo hình nón cụt)

Hình 1-10 Neo hình nón cụtĐược dùng như neo vĩnh cửu khi kéo trên bê tông và như neo tạm thờikhi căng kéo những bó thép trên bệ Lõi neo được ấn vào bằng kích, trongnêm có lỗ để bơm vữa xi măng Giữa neo và bề mặt BT có bản đệm bằngthép

Vỏ neo bằng thép có khoét lỗ hình chóp cụt ở giữa Lõi neo hình chópcụt có ren rang phù hợp với kích thước lỗ ở vỏ neo.Các sợi thép được luồnqua vỏ neo, sau khi đã căng bằng kích hai tác dụng thì đóng lõi neo để giữđầu sợi thép cố định trong vỏ neo, vì bề mặt lõi neo có ren rang nên tác dụng

nêm tang lên Trong lõi có khoan lỗ dọc để bơm vữa lấp long ống Giữa neo

và bê tông có bản đệm bằng thép Một số kích thước định vị về neo loại nàyxem tài liệu tham khảo

Để tang ma sát giữa bó cốt thép ứng suất trước và neo, trên bề mặt rãnhcủa lõi neo cấu tạo các răng cưa

1.3.4 Neo của VSL, OVM và một số hãng khác

Hình 1 -11 thể hiện cấu tạo của neo bó cáp 7 tao kéo sau của hãngOVM, bao gồm loa dẫn hướng bằng gang đúc hoặc tôn cuốn, loa này đặttrong ván khuôn kết cấu từ trước lúc đổ bê tông, kết hợp với cốt thép xoắn cótác dụng phân phối lực từ cáp UST một cách đều hơn vào bê tông Ống nàycho phép giữ đúng hướng của cáp UST trong ván khuôn và cho phép nối vớiđầu ống gen chứa cáp đó

Tại đầu miệng loa có đầu neo hình trụ tròn với các lỗ khoan thủng hìnhchóp cụt mà trong đó sẽ luồn các tao xoắn 7 sợi Để giữ cố định vị trí các taoxoắn này tại mỗi lỗ khoan phải chèn vào một nêm hai mảnh (hoặc 3,4 mảnh)sau khi đã kéo xong từng bó đó

Tùy theo từng loại cáp sử dụng 0,5” (in) hoặc0,6” (in), có các loại neo tươngứng:ví dụ OVM là các neo OVM13 dùng loại 0,5”; OVM15 dùng loại 0,6”;

do vậy khi thiết kế phải căn cứ vào đường kính của tao cáp mà quyết địnhdùng loại neo đồng bộ với nó;

Hình 1-11 Neo cáp DƯL của hãng VSL

Hình 1-12 Bố trí neo cáp DƯL dầm giản đơn [3]

Hình 1-13 Cấu tạo vùng đầu neo dầm giản đơn

Hình 1-14 Bố trí cốt thép dầm I33m tại hiện trường

Hình 1-15 Vị trí neo và máy căng cáp DƯL

Để giúp các kỹ sư thiết kế có cái nhìn sâu sắc, giải quyết triệt để các vấn

đề về ứng suất và biến dạng cục bộ của các khu vực phức tạp nêu trên, đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất cục bộ do lực căng tại vị trí neo cốt thépdầm BTCT ƯST căng sau” là cần thiết

Mục đích nghiên cứu:

Nghiên cứu ảnh hưởng của ứng suất cục bộ do lực căng tại vị trí neocốt thép dầm BTCT ƯST căng sau.

Mục tiêu nghiên cứu:

- Tổng quan về ứng suất cục bộ và cấu tạo chi tiết tại các vị trí tập trungứng suất cục bộ trong kết cấu cầu;

- Lý thuyết tính toán ứng suất cục bộ trong kết cấu cầu;

- Lý thuyết phần tử hữu hạn;

- Phân tích ứng suất cục bộ tại vị trí neo cốt thép đầu dầm của dầm I33mcăng sau, khi thay đổi lực căng, vị trí bản đệm neo và mác bê tông dầm chủ;

- Kết luận và kiến nghị

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu:

Vị trí neo cốt thép đầu dầm của dầm I33m căng sau

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bằng số

Cơ sở khoa học và thực tiễn:

+ Lý thuyết tính toán ứng suất cục bộ;

+ Lý thuyết phần tử hữu hạn

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT CỤC BỘ VÀ

LÝ THUYẾT PHẦN TỬ HỮU HẠN 2.1 Tiêu chuẩn tính toán các vùng neo kéo sau

Với các neo trung gian, vùng neo phải được xét về phía đối diện với lựcneo với một cự ly không nhỏ hơn giá trị lớn hơn của kích thước ngang củavùng neo

Để thiết kế vùng cục bộ, các tác động của áp lực ép mặt cao và việc dùngcốt thép kiềm chế phải được xét đến.

Các thiết bị neo dựa trên thí nghiệm chấp nhận được của Điều 5.10.9.7.3phải được tham chiếu như là các thiết bị neo đặc biệt

có thể được phân tích bằng các phương pháp phân tích ba chiều hoặc

có thể tính gần đúng bằng xét riêng rẽ các tiểu mô hình với hai hoặchơn hai mặt phẳng, trong trường hợp này sự tương tác của các tiểu môhình cần được xem xét, và các tải trọng trên mô hình và các kết quảcần phải phù hợp

+ Cường độ chịu nén tính toán của bê tông của vùng chung không đượcvượt quá 0,7 ϕf’ci Trong những vùng, nơi mà bê tông có thể bị nứt

mở rộng ở giới hạn do các tác động lực khác, hoặc có thể có những sựxoay phi đàn hồi lớn, cường độ nén tính toán phải được giới hạn tới0,6 ϕ f’ci

+ Khi thiết kế vùng chung phải bỏ qua sức kháng kéo của bê tông.

+ Sức kháng kéo danh định của cốt thép dính bám phải được giới hạn ở

fy đối với cả cốt thép không dự ứng lực lẫn cốt thép dự ứng lực códính bám Sức kháng kéo danh định của cốt thép dự ứng lực khôngdính bám phải được giới hạn ở fpe+ 105 MPa

+ Để an toàn trong thiết kế, có thể bỏ qua sự tham gia chịu lực của mọicốt thép vùng cục bộ vào sức kháng của vùng chung

+ Chiều sâu tính tới phần cuối của cốt thép chống kiềm chế cục bộ, hoặc+ Kích thước nhỏ hơn theo phương ngang của thiết bị neo

+ Các ứng suất nén này có thể được xác định bằng cách dùng mô hìnhchống và giằng của Điều 5.10.9.4 bằng phân tích ứng suất đàn hồitheo Điều 5.10.9.5 hoặc bằng phương pháp gần đúng được nêu tổngquát trong Điều 5.10.9.6.3

+ Độ lớn của lực nở ngang Tburst và khoảng cách tương ứng của nó kể

từ bề mặt chịu tải dburst có thể được xác định bằng cách dùng môhình chống và giằng trong Điều 5.10.9.4 bằng phân tích ứng suấtđàn hồi theo Điều 5.10.9.5 hoặc bằng phương pháp gần đúng đượcnêu tổng quát trong Điều 5.10.9.6.3 Phải xét ảnh hưởng ba chiều

để xác định các yêu cầu về cốt thép chịu lực nở ngang

+ Phải kiểm tra các ứng suất nén ở những chỗ có sự gián đoạn vềhình học hoặc tải trọng trong phạm vi hoặc trước vùng neo có thểgây tập trung ứng suất.

+ Để chống các lực nở ngang phải đặt cốt thép không dự ứng lựchoặc có dự ứng lực hoặc dùng cốt xoắn ốc, các đai thép kín hoặcgiằng neo ngang Các cốt thép này phải chịu được toàn bộ lực nởngang Việc bố trí và neo cốt thép chống nở ngang cần áp dụng cácchỉ dẫn sau đây:

+ Đặt cốt thép trên toàn bộ bề rộng của cấu kiện và neo thật sát bềmặt ngoài của cấu kiện tới chừng mực đảm bảo lớp bảo vệ đủ trị sốcho phép;

+ Phân bố cốt thép ở phía trước của bề mặt chịu tải dọc theo cả haibên của bó thép với khoảng cách lấy theo trị số nhỏ hơn giữa 2.5dburst đối với mặt phẳng đang xét và 1,5 lần kích thước ngang tươngứng của mặt cắt , ở đây dburst được xác định theo Phương trình5.10.9.6.3-2;

+ Trọng tâm của cốt thép chống nở trùng với khoảng cách dburst được

áp dụng cho thiết kế, và

Khoảng cách giữa các cốt thép lớn hơn 24,0 lần đường kính cốt thép

và lớn hơn 300 mm

Có thể xác dịnh các lực kéo ở mép bằng cách dùng mô hình chống vàgiằng nêu trong Điều 5.10.9.4 bằng cách phân tích đàn hồi theo Điều5.10.9.5 hoặc bằng các phương pháp gần đúng ở mục 5.10.9.6.4

Đối với chùm neo có khoảng cách từ tim đến tim nhỏ hơn 0,4 lầnchiều cao mặt cắt lực ép vỡ không được lấy nhỏ hơn 2% toàn bộ lực tính

toán của bó thép Đối với các khoảng cách lớn hơn phải xác định các lực

ép vỡ bằng tính toán phân tích

Để chịu các lực kéo ở mép phải đặt cốt thép gần sát với mép dọc vàngang của bê tông Sự bố trí và neo cốt thép chịu kéo ở mép phải thoảmãn các điều kiện sau đây:

+ Cốt thép chống ép vỡ theo quy định phải được đặt trên toàn bộchiều rộng của cấu kiện

+ Cốt thép chống ép vỡ đặt giữa các thiết bị neo phải đảm bảo giằngchắc các thiết bị neo với nhau, và

+ Cốt thép chịu kéo ở mép dọc và cốt thép chống ép vỡ đối với cácthiết bị neo lệch tâm phải liên tục, cốt thép đặt dọc theo mặt chịukéo trên suốt chiều dài của vùng neo và dọc theo mặt chịu tải từmép dọc cho tới phía bên kia của thiết bị neo lệch tâm hoặc củanhóm thiết bị neo

2.1.4 Các thiết bị neo đặc biệt

Trong trường hợp phải sử dụng các thiết bị neo đặc biệt không thoảmãn các yêu cầu của Điều 5.10.9.7.2 thì ở các miền tương ứng của vùngneo phải đặt cốt thép giống nhau về mặt hình dạng và ít nhất có tỷ lệ khốilượng tương đương với cốt thép phụ thêm ở ngoại vi theo các quy địnhcủa Điều 10.3.2.3.4 Tiêu chuẩn thi công cầu AASHTO LRFD

2.1.4.1 Các bộ phận neo trung gian

2.1.4.1.1 Tổng quát

Không được dùng các neo trung gian ở những vùng mà ở đó phátsinh lực kéo đáng kể ở sau neo do các tải trọng khác Trong trường hợpxét thấy hợp lý thì cần đặt ụ neo ở góc giữa bản cánh và bản bụng dầm