Tính toán khả năng chịu lực của cốt thép khoan cấy vào bê tông và đánh giá thực tế triển khai tại một số công trình trên địa bàn thành phố đà nẵng

Trên cơ sở hướng dẫn tính toán công tác khoan cấy thép chờ sau vào bê tông có sử dụng phụ gia liên kết của hiệp hội kỹ thuật Châu Âu EOTA, và thực tế khảo sát, đánh giá việc áp dụng tại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

LƯƠNG HUỲNH ĐỨC

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỐT THÉP

KHOAN CẤY VÀO BÊ TÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ TRIỂN KHAI TẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH

TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP

Đà Nẵng - Năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

LƯƠNG HUỲNH ĐỨC

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỐT THÉP

KHOAN CẤY VÀO BÊ TÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ TRIỂN KHAI TẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Bố cục của luận văn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG TÁC KHOAN CẤY THÉP CHỜ CÓ SỬ DỤNG HÓA CHẤT LIÊN KẾT 3

1.1 Tổng quan công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết 3

1.1.1 Khái niệm, nguyên nhân triển khai khoan cấy thép chờ trong bê tông 3

1.1.2 Lịch sử hình thành của một số đơn vị cung cấp hóa chất liên kết thép chờ trong bê tông trên thế giới 3

1.1.3 Yêu cầu thực tế và phạm vi ứng dụng 5

1.2 Yêu cầu về tính năng kỹ thuật của công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết 7

1.2.1 Khái niệm về vật liệu bê tông cốt thép 7

1.2.2 Nguyên lý kỹ thuật của công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết 8

Kết luận chương 1 8

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỜ TRONG BÊ TÔNG CÓ SỬ DỤNG HÓA CHẤT LIÊN KẾT THEO EOTA 9

2.1 Tổng quan về cơ sở tính toán (tiêu chuẩn ETAG 001) 9

2.1.1 Tổng quan về Hiệp hội tiêu chuẩn kỹ thuật Châu Âu EOTA [4] 9

2.1.2 Tổng quan về hướng dẫn kỹ thuật của neo kim loại sử dụng trong bê tông theo tiêu chuẩn ETAG 001 9

2.2 Các nội dung chính 10

2.2.1 Tổng quát 10

2.2.2 Thiết lập liên kết neo 10

2.3 Các trường hợp tác dụng gây phá hoại liên kết giữa thép và bê tông 16

2.3.1 Do lực kéo gây ra 16

2.3.2 Do lực cắt gây ra 16

2.4 Hướng dẫn tính toán neo liên kết 17

2.4.1 Các thuật ngữ và ký hiệu 17

2.4.2 Tính toán liên kết đối với neo đơn: 19

2.5 Phương pháp đánh giá chất lượng hiện trường 22

2.5.1 Đánh giá khả năng chịu kéo của liên kết 22

Kết luận chương 2 25

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI TẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG 26

3.1 Tình hình triển khai tại một số công trình 26

3.1.1 Đặc điểm công trình 26

3.1.2 Hóa chất liên kết sử dụng Ramset Epcon G5 [6] 26

3.2 Tổng hợp, so sánh, đánh giá số liệu 29

3.2.1 Quy trình thực hiện thí nghiệm đánh giá hiện trường 29

3.2.2 Số liệu thực tế 31

Kết luận chương 3 52

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 53 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)

TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CỐT THÉP KHOAN CẤY VÀO

BÊ TÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ TRIỂN KHAI TẠI MỘT SỐ CÔNG

TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Học viên: Lương Huỳnh Đức

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình DD&CN

Mã số: 8580201 Khóa: K35 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN

Tóm tắt- Một trong những biện pháp có tính ứng dụng cao trong thi công là công tác cấy thép

chờ trong bê tông (thép chờ cho phân đoạn thi công tiếp theo) như cấy thép chịu lực của cấu kiện; cấy thép biện pháp trong quá trình thi công; cấy thép bổ sung do công tác đặt cốt thép chờ sẵn của cấu kiện

bê tông cốt thép bị sai lệch so với thiết kế (lệch tim trục định vị sai…); cấy thép cho kết cấu tại vị trí phức tạp yêu cầu độ chính xác cao, cấy thép chờ trong các phân đoạn thi công đòi hỏi độ chính xác cao, cấy thép chờ có cường độ cao theo yêu cầu thiết kế (kết cấu đặc biệt, mái sảnh các loại) Tuy nhiên, hiện chưa có tiêu chuẩn Việt Nam hướng dẫn cụ thể cho việc kiểm tra, nghiệm thu đánh giá chất lượng thi công tại hiện trường cho công tác này Trên cơ sở hướng dẫn tính toán công tác khoan cấy thép chờ sau vào bê tông có sử dụng phụ gia liên kết của hiệp hội kỹ thuật Châu Âu EOTA, và thực tế khảo sát, đánh giá việc áp dụng tại một số công trình trên địa bàn thành phố Đà Nẵng để đưa ra

cơ sở tính toán khả năng chịu lực của liên kết tại vị trí khoan cấy và đề xuất biện pháp quản lý chất lượng của công tác khoan cấy nêu trên

Từ khóa- Cốt thép, khoan cấy, lỗ khoan, hóa chất liên kết, lực kéo, phá hoại

DESIGN OF POST-ENCHORAGED STEEL REBAR AND ASSESSMENT OF SOME

REAL PROJECTS IN DANANG CITY

Abstract - One of high effective methods in construction is post-installed of steel rebar for uses

in concrete such as implanting bearing steel of the structure, to sue: implanting steel during construction process; additional steel implantation due to the placing of ready-standing reinforcement steel of reinforced concrete structures which deviate from the design (axial misalignment wrong positioning .); implanting steel structures in complex positions that require high accuracy, waiting steel implants in construction segments requiring high accuracy, steel implanting with high strength according to design requirements (special structure) , lobby roof types) However, there is currently no specific Vietnamese standard for the inspection, acceptance and evaluation of construction quality in the field for this work Based on the guidance of calculating the drilling work behind-cast steel into concrete using the associated additive of the European technical association EOTA, and actually surveying and evaluating the application in some of the above works Da Nang city to give a basis to calculate the bearing capacity of the link at the drilling site and propose the quality management measures of the above drilling work

Key word- Steel rebar, drilling, drilling holes, chemical bonding, traction, sabotage

F : lực nói chung (kết quả lực)

N : lực kéo dọc trục (dương: lực căng, âm: lực nén)

V : lực cắt

M : mô men

FSk (NSk ; VSk ; MSk ; MT,Sk) : giá trị đặc trưng của các tải trọng tác động lên một neo hoặc của một nhóm neo (tải trọng thông thường, tải cắt, mô men uốn, mô men xoắn)

FSd (NSd ; VSd ; MSd , MT,Sd) : giá trị thiết kế của lực tác dụng

Nh

Sd ( VSdh ) : giá trị thiết kế của tải trọng kéo (cắt)

NSdg ( VSdg ) : giá trị thiết kế của tải trọng kéo (cắt)

FRk (NRk ; VRk) : giá trị đặc trưng của phản lực neo đơn hoặc neo theo nhóm tương ứng (lực kéo, lực cắt)

FRd (NRd ; VRd) : giá trị thiết kế của phản lực

 Bê tông và thép

f c : cường độ nén bê tông đo trên mẫu trụ,

f c,cube : cường độ nén bê tông được đo trên mẫu lập phương có chiều dài cạnh

150 mm

f c,test : cường độ nén bê tông tại thời điểm thử nghiệm

f cm : cường độ nén bê tông

f ck : cường độ nén bê tông đặc trưng danh nghĩa được đo trên mẫu trụ

f ck, cube : cường độ nén bê tông đặc trưng danh nghĩa được đo trên mẫu lập phương có chiều dài cạnh 150 mm

f yk : giới hạn chảy cốt thép danh nghĩa

f u,test : giới hạn bền kéo thép cuối cùng trong thử nghiệm

f uk : giới hạn bền kéo thép đặc trưng (giá trị danh nghĩa)

As : diện tích mặt cắt ngang của thép

C20/25 : Cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu trụ/lập phương,

 Giá trị đặc trưng của neo

A : khoảng cách giữa các neo ngoài của các nhóm liền kề hoặc giữa các neo đơn

a1 : khoảng cách giữa các neo ngoài của các nhóm liền kề hoặc giữa các neo đơn theo hướng 1

a2 : khoảng cách giữa các neo ngoài của các nhóm liền kề hoặc giữa các neo đơn theo hướng 2

b : chiều rộng của cấu kiện bê tông

c : khoảng cách cạnh

c1 : khoảng cách cạnh theo hướng 1; trong trường hợp các neo gần với một cạnh được tải trong cắt c 1 là khoảng cách cạnh theo hướng của tải cắt

c2 : khoảng cách cạnh theo hướng 2; hướng 2 vuông góc với hướng 1

ccr : khoảng cách cạnh để đảm bảo truyền phản lực đặc trưng

ccr,N : khoảng cách cạnh để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng hình nón cụ thể

ccr,sp : khoảng cách cạnh để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn

mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng tách

cmin : khoảng cách cạnh tối thiểu cho phép

d : đường kính của bu lông neo hoặc đường kính ren

dnom : đường kính ngoài của neo

do : đường kính lỗ khoan

h : độ dày của cấu kiện bê tông

hef : độ sâu neo hiệu quả

hmin : độ dày tối thiểu của cấu kiện bê tông

lf : chiều dài hiệu quả của neo dưới tải cắt

S : khoảng cách các neo trong một nhóm

s1 : khoảng cách các neo trong một nhóm theo hướng 1

s2 : khoảng cách các neo trong một nhóm theo hướng 2

scr : khoảng cách để đảm bảo truyền lực đặc trưng

scr,N : khoảng cách để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng hình nón cụ thể

scr,sp : khoảng cách để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng tách

smin : khoảng cách tối thiểu cho phép

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

3.5 Ước đoán thời gian hoàn thành thử nghiệm kéo phụ thuộc vào tải

2.1 Các hình thức lắp đặt neo đơn hoặc theo nhóm 11

2.5 Các hình thức phá hoại liên kết giữa thép và bê tông do lực kéo 16 2.6 Các trường hợp phá hoại liên kết giữa thép và bê tông do lực cắt 16 2.7 Hình ảnh minh họa phá hoại nón lý tưởng cho neo đơn 20 2.8 Mô hình thí nghiệm thử kéo khi thử nghiệm không kiểm soát 23 2.9 Mô hình thí nghiệm thử kéo khi thử nghiệm hạn chế 23

3.5 Kéo thép cột D25 khoan cấy vào bê tông dầm sàn 46

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong suốt 60 năm xây dựng và phát triển, ngành xây dựng Việt Nam đã khẳng định vị trí, vai trò hết sức quan trọng trong việc xây dựng cơ sở vật chất cũng như nền tảng kỹ thuật của nền kinh tế quốc dân, đóng góp xứng đáng vào sự nghiệp xây dựng

và bảo vệ Tổ quốc

Trong quá trình hội nhập và phát triển nhanh chóng cùng với ngành xây dựng thế giới, Việt Nam đã có những công trình có kiến trúc độc đáo mang tầm cỡ quốc gia và quốc tế như The Landmark 81 (81 tầng với chiều cao 461,2m cao nhất Việt Nam và cao thứ 14 thế giới), Keangnam Hanoi Landmark Tower (72 tầng, cao 350m, cao thứ nhì Việt Nam)…và càng ngày càng nhiều công trình có quy mô lớn với kiến trúc và kết cấu độc đáo tương ứng với sự phát triển không ngừng của ngành xây dựng

Do đó, để đáp ứng được yêu cầu phát triển kỹ thuật ngày càng cao của ngành, cũng như đáp ứng được yêu cầu công năng, kiến trúc ngày càng độc đáo, phức tạp thì yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho biện pháp thi công ngày càng cao

Một trong những biện pháp thi công có tính ứng dụng cao trong thi công là công tác cấy thép chờ trong bê tông (thép chờ cho phân đoạn thi công tiếp theo) và có phạm

vi ứng dụng rộng rãi như cấy thép chịu lực của cấu kiện; cấy thép biện pháp trong quá trình thi công; cấy thép bổ sung do công tác đặt cốt thép chờ sẵn của cấu kiện bê tông cốt thép bị sai lệch so với thiết kế (lệch tim trục, định vị sai…); cấy thép cho kết cấu tại vị trí phức tạp yêu cầu độ chính xác cao, cấy thép chờ trong các phân đoạn thi công đòi hỏi độ chính xác cao, cấy thép chờ có cường độ cao theo yêu cầu thiết kế (kết cấu đặc biệt, mái sảnh các loại)

Với phạm vi ứng dụng rộng rãi trong thực tế như trên nhưng đến nay vẫn chưa có tiêu chuẩn Việt Nam để làm cơ sở tính toán, nghiệm thu công tác đặt thép chờ bằng khoan cấy vào bê tông tại các công trình xây dựng tại Việt Nam

Xuất phát từ ý tưởng trên, tác giả muốn thông qua việc tính toán khả năng chịu lực của cốt thép khoan cấy vào bê tông trên cơ sở tính toán của Hiệp hội kỹ thuật Châu

Âu EOTA và thực tế triển khai tại một số công trình trên địa bàn TP Đà Nẵng để có cơ

sở dữ liệu làm cơ sở để tính toán, triển khai thi công cũng như nghiệm thu, quản lý chất lượng thi công tại hiện trường

2 Mục tiêu nghiên cứu

Lập hướng dẫn tính toán khả năng chịu lực của cốt thép chờ bằng khoan cấy có

sử dụng hóa chất liên kết trên cơ sở tính toán của hiệp Hiệp hội kỹ thuật Châu Âu EOTA (tiêu chuẩn ETAG 001) và khảo sát kết quả thực tế triển khai tại một số công trình trên địa bàn TP Đà Nẵng để có cơ sở nghiệm thu, quản lý chất lượng và ứng dụng thi công tại hiện trường

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: Cốt thép neo vào bê tông bằng phương pháp khoan cấy sau sử dụng hóa chất liên kết

- Phạm vi nghiên cứu: lực dính giữa cốt thép khoan cấy sau có sử dụng hóa chất liên kết vào bê tông tại vị trí khoan cấy theo cơ sở của Hiệp hội kỹ thuật Châu Âu EOTA (tiêu chuẩn ETAG 001) và thực tế triển khai tại TP Đà Nẵng

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Căn cứ vào chỉ dẫn của hiệp hội kỹ thuật Châu Âu EOTA

- Khảo sát thực tiễn: Căn cứ theo hồ sơ thiết kế của một số công trình đã được xây dựng tại thành phố Đà Nẵng đã được phê duyệt và thi công xây dựng, học viên sẽ tính toán lại khả năng làm việc của cốt thép cấy sau vào bê tông có sử dụng hóa chất liên kết theo cơ sở tính toán của hiệp hội kỹ thuật châu âu EOTA (tiêu chuẩn ETAG 001) và so sánh với kết quả thí nghiệm thực tế triển khai tại công trình

5 Bố cục của luận văn

Luận văn được tổ chức ngoài phần Mở đầu, Kết luận-Kiến nghị, luận văn có 03 Chương chính như sau:

- Chương 1: Tổng quan công tác khoan cấy thép chờ có sử dụng hóa chất liên kết

- Chương 2: Cơ sở tính toán cốt thép chờ trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết theo EOTA

- Chương 3: Khảo sát đánh giá tình hình triển khai tại một số công trình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG TÁC KHOAN CẤY THÉP CHỜ CÓ SỬ DỤNG HÓA CHẤT LIÊN KẾT

1.1 Tổng quan công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết

1.1.1 Khái niệm, nguyên nhân triển khai khoan cấy thép chờ trong bê tông

a Khái niệm

- Cấy thép vào bê tông là biện pháp khoan cấy thép có sử dụng các hóa chất liên kết cường độ cao để neo thép vào bê tông nhằm mục đích đáp ứng yêu cầu sử dụng về công năng, thẩm mỹ của đơn vị sử dụng cũng như để xử lý các vấn đề phát sinh trong quá trình thi công để đảm bảo kỹ thuật, chất lượng và an toàn

- Đây là một trong các biện pháp thi công khá phổ biến hiện nay với ưu điểm dễ thi công, tính chính xác cao, biện pháp thi công nhanh chóng và công tác quản lý chất lượng dễ dàng

b Nguyên nhân triển khai khoan cấy thép chờ trong bê tông:

- Trong thực tế, việc đặt thép chờ liên kết để thi công phân đoạn tiếp theo đối với một số vị trí trong quá trình thi công gần như không đúng với vị trí yêu cầu, việc sai lệch cốt thép tại công trình là khá phổ biến do nhiều nguyên nhân trong quá trình thi công như biện pháp gông đỡ, cố định cốt thép chờ chưa phù hợp; do sự va chạm vào cốt thép chờ trong quá trình bê tông ngưng kết; do lỗi sai sót của kỹ thuật công trình như sai sót trong quá trình trắc đạt định vị cốt thép hoặc quên đặt thép chờ cho cấu kiện tiếp theo (cầu thang, cột cấy, dầm chờ…) Đồng thời, do sự cần thiết của việc điều chỉnh kiến trúc, công năng sử dụng theo mục đích yêu cầu của đơn vị sử dụng, hoặc bổ sung liên kết, kết cấu mới vào kết cấu cũ mà không ảnh hưởng đến khả năng chịu tải ban đầu của cấu kiện (bổ sung mái sảnh, cầu thang, liên kết neo, cầu thang thoát hiểm )

1.1.2 Lịch sử hình thành của một số đơn vị cung cấp hóa chất liên kết thép chờ trong bê tông trên thế giới

a Công ty HILTI FOUNDATION [1]

- Hilti Corporation (Hilti Aktiengesellschaft hay Hilti AG, còn được gọi là Hilti Group) là một công ty đa quốc gia được thành lập năm 1941 bởi kỹ sư Martin Hilti (1915 – 1997) và anh trai Eugen (1911 – 1964) ở Schaan, Liechtenstein

- Năm 1964, Hilti bắt đầu tiếp thị một chiếc máy khoan cũng có chức năng đục, được sản xuất bởi Công ty Kocher, ở Basel dưới tên "Torna 765" Sau khi nhận được phản hồi của khách hàng, Hilti đã bắt đầu một dự án phát triển và cải tiến sản phẩm dưới tên "Torna Entwicklung" (tiếng Đức nghĩa là "Phát triển Torna"), hay gọi tắt là

"TE", từ đó trở thành tên tiêu chuẩn cho tất cả các công cụ điện khí hóa Hilti Năm

1967,công ty đã giới thiệu TE17, một máy khoan búa quay điện hoàn toàn có tính năng ly hợp an toàn và nó được chuyển đến khách hàng trong hộp công cụ màu đỏ đặc biệt đầu tiên của Hilti

- Sự mở rộng toàn cầu tiếp tục trong suốt những năm 1960 và đến năm 1971, doanh thu toàn cầu của Hilti là 376 triệu franc Thụy Sĩ trên 45 quốc gia, bao gồm các

cơ sở sản xuất mới ở Áo và ở Đức

- Năm 1974, Hilti bắt đầu phát triển và đưa ra thị trường bu lông neo, và năm

1977 Hilti đã giới thiệu dòng sản phẩm neo hóa học đầu tiên của mình Hai cơ sở sản xuất khác đã được mở một nhà máy sản xuất nhựa ở Đức đã mua vào năm 1975 và một nhà máy ở Anh mua lại vào năm 1978 Năm 1979 công ty đã mở một cơ sở sản xuất khác ở Tulsa, Oklahoma, Hoa Kỳ để sản xuất bu lông neo Trong những năm

1980, Hilti đã thành lập các trung tâm khu vực thị trường cho Mỹ, Châu Âu, Châu Phi

và Châu Á để cải thiện sự gần gũi với khách hàng của họ

- Đến nay Công ty chuyên phát triển, sản xuất và tiếp thị các sản phẩm cho các ngành xây dựng, bảo trì tòa nhà, năng lượng và sản xuất, chủ yếu cho người dùng chuyên nghiệp Nó tập trung chủ yếu vào các hệ thống neo, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống lắp đặt, dụng cụ đo lường và phát hiện (như mức laser, máy đo phạm vi và laser dòng), dụng cụ điện (như máy khoan búa, búa phá hủy, máy khoan kim cương, máy khoan điện không dây, khoan góc, cưa điện) và phần mềm và dịch vụ liên quan

- Tính đến năm 2019, Hilti có văn phòng tại 120 quốc gia khác nhau gồm 29.000 nhân viên và doanh số hơn 5 tỷ Franc Thụy Sĩ

- Một số sản phẩm tiêu biểu cho công tác khoan cấy thép, bu lông tiêu biểu: Hilti Hit Re 100 Hilti Hit Re 500…

b Công ty SIKA GROUP [2]

- Sika được thành lập vào năm 1910 khi Kaspar Winkler đặt nền tảng cho công

ty, Winkler đã tự mình vươn lên từ nghèo khó để trở thành một doanh nhân thành đạt

và đến thập niên 1920, ông đã tham gia vào các công ty con sáng lập ở nước ngoài Ngày nay, công ty có hơn 17.000 nhân viên, công ty con tại 98 quốc gia và doanh thu hàng năm là 5,75 tỷ CHF (2016)

- Sika AG là một công ty hóa chất đặc biệt để phục vụ công tác xây dựng và cung cấp xe cơ giới, có trụ sở tại Baar, Thụy Sĩ Nó có một vị trí hàng đầu trên thị trường trong cả lĩnh vực xây dựng và ngành công nghiệp ô tô Hoạt động kinh doanh tập trung vào bảy thị trường mục tiêu

- Bên cạnh thương hiệu Sika, hơn 600 thương hiệu sản phẩm đang được sử dụng bao gồm Sikaflex, SikaTack, Sika ViscoCittle, SikaBond, Sikafloor, Sika CarboDur Sikagard, Sika MaxTack, Sikaplan, Sikadur Sika AG là pháp nhân của công ty mẹ, bao gồm các tổ chức Sika trên toàn thế giới, Sika Technology AG (Nghiên cứu và Phát

triển) và Sika Services AG (Chức năng doanh nghiệp hỗ trợ tất cả các tổ chức trên toàn thế giới)

- Hiện đang cung cấp các hóa chất phụ trợ, sản phẩm trong các ngành công nghiệp bê tông, chống thấm, liên kết, lớp phủ sàn công nghiệp…

- Một số sản phẩm tiêu biểu cho công tác khoan cấy thép, bu lông tiêu biểu: Sika Dur 731, Sika anchor fix 3001

c Công ty RAMSET [3]:

- Ramset là một trong những thương hiệu có uy tín trên thế giới thuộc tập đoàn ITW, sản phẩm chính gồm súng bắn đinh, dụng cụ điện cầm tay, hoá chất xây dựng,

bu lông hóa chất, bu lông nở

- Một số sản phẩm tiêu biểu cho công tác khoan cấy thép, bu lông tiêu biểu: Ramset G5, Maxima+7

1.1.3 Yêu cầu thực tế và phạm vi ứng dụng

- Cùng với sự phát triển như vũ bão của xã hội là việc mở rộng thị trường xây dựng về cả xây dựng công nghiệp và xây dựng dân dụng Có những tòa nhà chọc trời, chồng tầng thêm cao hơn, có những tòa nhà cơi nới thêm về chiều rộng Có nhiều hạng mục công trình được tiếp tục xây dựng và liên kết với nhau thành khối Tất cả những hạng mục cải tạo đó đều phải thi công kết cấu từ kết cấu thép bên trong Công nghệ khoan cấy thép chờ sử dụng hóa chất cấy thép ra đời, phục vụ toàn

bộ công tác cải tạo, di dời, sửa sang công trình cũ về tất cả các hạng mục liên quan đến cốt thép bê tông như:

+ Bổ sung thêm dầm cột

+ Liên kết thép mới của hạng mục mới như móng, sàn, hầm, tường, vào các hạng mục cũ…

+ Bổ sung cới nới sàn nhà, ban công

+ Bổ sung xây lắp thêm cầu thang

+ Liên kết cốt thép của hạng mục mới vào cốt thép của hạng mục cũ

+ Liên kết cốt thép của hạng mục đã hoàn thiện và cốt thép của hạng mục xung quanh khi không thể thi công đồng bộ

+ Liên kết kết cấu thép, khung nhôm kính, khung nhà thép tiền chế

+ Thi công các hạng mục liên kết của cầu thang, mái sảnh, vách nhôm kính, máng nước

- Công nghệ thi công khoan neo cấy thép chờ ngày nay rất phát triển và trở nên thông dụng, nó luôn đáp ứng được việc thi công các công trình có độ khó cao Công nghệ thi công khoan cấy thép cho giúp rút ngắn thời gian xây dựng, và cải thiện, khắc phục được nhiều rủi ro trong quá trình xây dựng

- Công nghệ thi công khoan cấy thép chờ rất đa dạng, yêu cầu kỹ sư phải nắm rõ quy trình, phải luôn luôn linh hoạt trong việc thi công, phải có kinh nghiệm và kiến

thức sâu rộng, Quy trình khoan cấy thép đòi hỏi kỹ thuật cao, nắm rõ công nghệ, tuân thủ chặt chẽ về quy trình thi công

Hình 1.1 Khoan cấy thép dầm

Hình 1.2 Khoan cấy thép vách

Hình 1.3 Khoan cấy thép cột

1.2 Yêu cầu về tính năng kỹ thuật của công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông

có sử dụng hóa chất liên kết

1.2.1 Khái niệm về vật liệu bê tông cốt thép

- Bê tông cốt thép là một loại vật liệu composite kết hợp bởi bê tông và thép, trong đó bê tông và thép cùng tham gia chịu lực

- Sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép xuất phát từ thực tế bê tông là loại vật liệu

có cường độ chịu kéo thấp (chỉ bằng từ 1/20 đến 1/10 cường độ chịu nén của bê tông)

do đó hạn chế khả năng sử dụng của bê tông và gây nên lãng phí trong sử dụng vật liệu Đặc điểm này được khắc phục bằng cách thêm vào trong bê tông những thanh cốt thép có cường độ chịu kéo cao hơn nhiều so với bê tông Cốt thép do đó thường được đặt tại những vùng chịu kéo của cấu kiện

- Trong các điều kiện thông thường, sự kết hợp giữa bê tông và cốt thép mang lại hiệu quả tốt nhờ vào những đặc điểm sau:

+ Lực dính bám giữa bê tông và cốt thép: lực này hình thành trong quá trình đông cứng của bê tông và giúp cốt thép không bị tuột khỏi bê tông trong quá trình chịu lực cũng như đảm bảo việc truyền lực qua lại giữa bê tông và cốt thép trong quá trình làm việc chung của kết cấu bê tông cốt thép

+ Giữa bê tông và thép không có phản ứng hóa học làm ảnh hưởng đến từng loại vật liệu, ngoài ra do cốt thép đặt bên trong bê tông nên còn được bê tông bảo vệ

khỏi ăn mòn do tác động môi trường

+ Bê tông và thép có hệ số giãn nở nhiệt xấp xỉ nhau: 1,0 x 10+5 +1,5 x 10+5 với

bê tông và 1,5 x 10+5 với thép, Do đó phạm vi biến đổi nhiệt độ thông thường (dưới

100 °C) không làm ảnh hưởng tới sự kết hợp bên trong giữa bê tông và cốt thép

+ Do bê tông có khả năng chịu nén tốt và cốt thép được đưa vào trong bê tông để khắc phục khả năng chịu kéo kém của bê tông nên về cơ bản trong cấu kiện bê tông cốt thép thì cốt thép sẽ chịu ứng suất kéo còn bê tông chịu ứng suất nén

1.2.2 Nguyên lý kỹ thuật của công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết

- Sự kết hợp làm việc giữa bê tông và cốt thép mang lại hiệu quả tốt nhờ vào

lực dính bám giữa bê tông và cốt thép nên kỹ thuật của công tác khoan cấy thép chờ

trong bê tông có sử dụng hóa chất liên kết dựa trên chính nguyên tắc chính này

- Việc đảm bảo độ bám dính giữa bê tông cấu kiện cũ và cốt thép khoan cấy bổ sung vào tại vị trí liên kết sẽ đảm bảo khả năng truyền lực qua lại và làm việc đồng thời của bê tông và cốt thép, cũng như của kết cấu

- Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng liên kết sẽ được học viên để cập ở chương

2 của luận văn này

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỐT THÉP CHỜ TRONG BÊ TÔNG

CÓ SỬ DỤNG HÓA CHẤT LIÊN KẾT THEO EOTA

2.1 Tổng quan về cơ sở tính toán (tiêu chuẩn ETAG 001)

2.1.1 Tổng quan về Hiệp hội tiêu chuẩn kỹ thuật Châu Âu EOTA [4]

- Hiệp hội tiêu chuẩn kỹ thuật Châu Âu EOTA là một tổ chức quốc tế phi lợi nhuận Được thành lập năm 1990 tại Bỉ theo chỉ thị của Hội đồng EC ngày 21/12/1988 liên quan đến các sản phẩm xây dựng (chỉ thị liên quan đến sản phẩm xây dựng 89/106/EEC) Kể từ ngày 11 tháng 6 năm 2013, EOTA đã đăng ký lại thành tổ chức đánh giá kỹ thuật theo Điều 31 của Quy định (EU) số 305/2011 của Nghị viện Châu Âu và của Hội đồng ngày 09/3/2011, đặt ra các điều kiện nhằm thuận lợi cho việc tiếp thị các sản phẩm xây dựng và bãi bỏ Chỉ thị của Hội đồng 89/106 /EEC EOTA bao gồm các tổ chức được chỉ định bởi Liên minh châu Âu, EFTA và Khu vực kinh tế châu Âu Các thành viên tiêu biểu là các Cơ quan Đánh giá Kỹ thuật Quốc gia (TAB) của mỗi quốc gia thành viên Đến nay, hiệp hội gồm

25 thành viên đến từ các quốc gia hàng đầu về kỹ thuật xây dựng như Pháp, Đức, Anh…

- Mục đích chính của EOTA là soạn thảo các tiêu chuẩn đánh giá kỹ thuật châu Âu (ETA), là tài liệu cung cấp thông tin về đặc tính kỹ thuật của các sản phẩm xây dựng, trên cơ sở các đặc điểm chính yếu của nó Định nghĩa này được đưa ra trong Quy định về Sản phẩm Xây dựng mới (EU / 305/2011) có hiệu lực từ ngày 01/7/2013 tại tất cả các quốc gia cấu kiện châu Âu và trong Khu vực kinh tế châu

Âu và được đặt ra để làm giảm các rào cản kỹ thuật trong lĩnh vực sản phẩm xây dựng trên khắp châu Âu Khi một sản phẩm xây dựng có chứng chỉ ETA, nó có thể được đóng dấu chứng nhận chất lượng CE và có thể được sử dụng và bán rộng rãi khắp Châu Âu

2.1.2 Tổng quan về hướng dẫn kỹ thuật của neo kim loại sử dụng trong bê tông theo tiêu chuẩn ETAG 001

- Hướng dẫn kỹ thuật của neo kim loại sử dụng trong bê tông đặt ra cơ sở để đánh giá các cấu kiện neo được sử dụng trong bê tông bị nứt và không bị nứt hoặc chỉ trong bê tông không bị nứt, bao gồm các nội dung sau

+ Phần 1: Tổng quan về cấu kiện neo

+ Phần 2: Neo xoắn mở rộng (Bu lông nở xoắn)

+ Phần 3: Neo tiện rãnh trong

+ Phần 4: Neo mở rộng kiểm soát bằng biến dạng

+ Phần 5: Neo liên kết

+ Phần 6: Neo sử dụng cho cấu kiện phi kết cấu

- Các phụ lục bảng tra của các phần của hướng dẫn trên:

+ Phụ lục A: Chi tiết các quy trình kiểm tra

+ Phụ lục B: Các điều kiện thử nghiệm, thông tin chi tiết

+ Phụ lục C: Phương pháp thiết kế neo

+ Phụ lục E: Đánh giá neo kim loại dưới tác động địa chấn

- Trong phạm vi của luận văn, học viên chỉ đi vào nghiên cứu phần 1 và phần 5 của tiêu chuẩn là neo liên kết (sử dụng hóa chất để liên kết cấu kiện neo vào bê tông)

mà cụ thể là trường hợp liên kết cốt thép vào bê tông bằng cách sử dụng hóa chất liên kết và một số phụ lục liên quan

2.2 Các nội dung chính

2.2.1 Tổng quát

- Nội dung của phần này là các hướng dẫn chung của phần liên kết neo bao gồm vật liệu liên kết và phần cấu kiện neo vào Trong điều kiện làm việc, phần cấu kiện neo vào và vật liệu liên kết được coi như là một cấu kiện Tuy nhiên, trong một số trường hợp cụ thể, phần cấu kiện neo được chỉ định bởi nhà sản xuất theo tiêu chuẩn Châu Âu hoặc tiêu chuẩn ISO, và có thể được cung cấp bởi một đơn vị khác

- Hướng dẫn này áp dụng cho các neo trong đó tất cả các bộ phận kim loại được neo trực tiếp trong bê tông và được thiết kế để truyền tải trọng ứng dụng được làm bằng thép carbon, thép không gỉ hoặc gang dẻo Các neo có thể bao gồm vật liệu không chịu tải, ví dụ: bộ phận nhựa để ngăn ngừa xoay

- Trong trường hợp neo liên kết, (các) phần kim loại nhúng có thể bằng thép carbon hoặc thép không gỉ và vữa có thể được làm chủ yếu bằng nhựa epoxy, xi măng hoặc kết hợp cả hai làm vật liệu liên kết

- Hướng dẫn này không bao gồm các sản phẩm dùng cho việc sửa chữa bê tông cốt thép,

2.2.2 Thiết lập liên kết neo

2.2.2.1 Hướng dẫn cách thiết lập liên kết neo: Hướng dẫn này bao gồm các hướng dẫn thiết lập liên kết cùng hướng dẫn pha trộn và kỹ thuật lắp đặt

a Neo hoặc nhóm neo: Thép được khoan cấy bổ sung vào bê tông kết cấu thường được bố trí theo neo đơn (cấy độc lập cho các vị trí bị sai lệch) hoặc nhóm neo (cấy cho cả một cấu kiện như cột hoặc dầm cần phải bổ sung hoặc do biện pháp thi công)

Hình 2.1 Các hình thức lắp đặt neo đơn hoặc theo nhóm [5]

b Hướng dẫn chuẩn bị vật liệu liên kết và tỷ lệ trộn:

- Các vật liệu liên kết có thể được sản xuất từ vữa tổng hợp, keo epoxy, vữa xi măng hoặc hỗn hợp của cả hai bao gồm chất độn và / hoặc hóa chất Các thành phần trong tỷ lệ trộn được đóng gói theo các dạng như: đóng gói dạng túi thủy tinh, dạng ống trộn sẵn, hoặc dạng 2 thành phần riêng biệt

- Tỷ lệ các thành phần trộn phải được kiểm soát và tuân thủ theo tỷ lệ khối lượng từng phần bởi nhà sản xuất và đã được kiểm chứng trong quá trình tạo ra sản phẩm

Keo Hilty X7

Hình 2.2 Một số loại hóa chất liên kết thông dụng

c Kỹ thuật trộn:

- Phụ thuộc vào vật liệu như dạng hộp có vòi trộn, hoặc bằng máy trộn cơ học

- Phụ thuộc bởi cách lắp đặt, ví dụ như loại trộn sẵn trong ống

- Phụ thuộc suốt quá trình lắp đặt, ví dụ như loại dạng túi thủy tinh

d Thể tích vật liệu liên kết:

- Phụ thuộc vào loại neo

- Phụ thuộc vào quá trình lắp đặt,

- Phụ thuộc biên dạng lỗ khoan: lỗ khoan hình trụ, lỗ khoan mở rộng đáy

- Phụ thuộc cách tạo lỗ khoan: Sử dụng búa quay hoặc mũi khoan

- Phụ thuộc vào kỹ thuật lắp đặt: vật liệu liên kết được đặt sẵn, tiêm vào hoặc đổ vào lỗ khoan tùy theo từng loại vật liệu và cách thiết lập neo

Hình 2.3 Một số cách pha trộn hóa chất liên kết [5]

e Chiều sâu neo và đường kính lỗ khoan:

- Chiều sâu neo đặt vào lỗ khoan hef phụ thuộc vào đường kính neo d và không được nhỏ hơn giá trị tối thiểu theo bảng giá trị bên dưới:

Bảng 2.1 Bảng quy định chiều sâu neo [5]

Chiều sâu neo tối thiểu hef (mm) 60 70 80 90 4d

- Đường kính lỗ khoan có đường kính lớn hơn từ 3+5mm so với đường kính neo

để đảm bảo hóa chất liên kết được chèn chặt vào giữa neo và lỗ khoan, nhằm đảm bảo tính kết dính

Bảng 2.2 Bảng quy định đường kính lỗ khoan [5]

≥ 2do ≥ 30mm Áp dụng cho tất cả các loại neo Không giới hạn ứng dụng

≥ do ≥ 15mm Áp dụng khi kiểm soát được chất lượng bê tông và chắc chắn không bị

phá hoại

h = 0 Chỉ áp dụng đối với neo loại tiêm vào hoặc đối với trường hợp hef đã

đạt được chiều dài ngoại quan và thỏa điều kiện trên hef + h ≥100mm

f Các tiêu chí kỹ thuật cần tuân theo:

Để đảm bảo lực bám dính giữa bê tông cấu kiện cũ và cốt thép khoan cấy bổ sung vào, tuyệt đối tuân thủ các bước sau trong suốt quá trình khoan cấy:

- Đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo quy định của nhà sản xuất hóa chất khoan cấy đối với từng trường hợp cụ thể để đảm bảo hóa chất liên kết được chèn chặt vào giữa neo và lỗ khoan, nhằm đảm bảo tính kết dính cũng như độ neo sâu của cốt thép vào bê tông để đảm bảo khả năng làm việc chung

- Lỗ khoan phải được vệ sinh sạch sẽ bằng cọ hoặc máy nén khí để đảm bảo không còn bụi và không đọng nước để đảm bảo độ dính giữa hóa chất liên kết, cốt thép

và thành bê tông,

- Sự hòa trộn các thành phần của hóa chất khoan cấy theo đúng tỷ lệ, quy trình pha trộn, cũng như thời gian sử dụng cho phép sau khi đã trộn các thành phần trong

hóa chất liên kết với nhau theo hướng dẫn của nhà sản xuất hóa chất khoan cấy

- Thể tích hóa chất khoan cấy phải đảm bảo chiếm thể tích lỗ khoan theo quy định để đảm bảo hóa chất lấp đầy khoảng trống và đảm bảo liên kết giữa cốt thép và

bê tông

- Trong thời gian ngưng kết của hóa chất để tạo liên kết giữa bê tông và cốt thép (từ 2-6h hoặc theo chỉ dẫn cụ thể của từng loại), không được tác dụng ngoại lực hoặc thao tác thi công để đảm bảo liên kết không bị phá hoại (bị lỏng, tụt ra) cũng như ảnh hưởng đến độ cứng của liên kết (do xuất hiện vết nứt bên trong liên kết)

2.2.2.2 Quy trình thi công công tác khoan cấy thép chờ trong bê tông

- Bước 1: Trắc đạt, định vị vị trí cần khoan cấy thép chờ

- Bước 2: Khoan tạo lỗ tại vị trí định vị Lưu ý chiều rộng và chiều sâu lỗ khoan tương ứng với đường kính cốt thép được khoan cấy vào theo hướng dẫn của nhà sản xuất Kiểm tra lại đường kính và chiều sâu lỗ khoan trước khi tiến hành vệ sinh (xem bảng 2.1 và 2.2)

- Bước 3: Vệ sinh lỗ khoan bằng cọ hoặc máy nén khí để đảm bảo lỗ khoan sạch

sẽ và không bị đọng nước

- Bước 4: Hoà trộn hóa chất khoan cấy theo hướng dẫn tương ứng với chiều sâu

và đường kính lỗ khoan Lượng hóa chất phải đảm bảo đủ thể tích và có thể pha trộn

số lượng vừa đủ cho số lượng các lỗ khoan để đảm bảo không quá thời gian ninh kết theo quy định

- Bước 5: Bơm hóa chất vào lỗ khoan, tiến hành đặt cốt thép vào lỗ khoan bằng búa đóng hoặc vặn cà lê Lưu ý: cốt thép phải thẳng góc theo hướng của cấu kiện được

bổ sung

- Bước 6: Đợi hóa chất ninh kết để đảm bảo liên kết giữa cốt thép và bê tông Lưu ý không tác động ngoại lực trong suốt thời gian ninh kết theo hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo liên kết không bị phá hoại cũng như ảnh hưởng đến độ cứng của liên kết Bảo dưỡng theo quy trình đối với từng loại hóa chất cụ thể

- Bước 7: Sau khi hóa chất đã ninh kết, tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng chịu lực của liên kết nếu cần (tùy theo tính chất quan trọng của cấu kiện như thép cột, dầm, vách, trước khi tiến hành thi công đại trà) Phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chịu lực của liên kết sẽ được nêu phần sau của chương 2 trong luận văn này

Hình 2.4 Quy trình khoan cấy thép điển hình

2.2.2.3 Một số yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng liên kết của cấu kiện neo

- Ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường: Chức năng của neo liên kết, bao gồm khả năng duy trì tải trọng thiết kế với hệ số an toàn phù hợp và hạn chế chuyển vị, không

bị ảnh hưởng bất lợi bởi nhiệt độ trong bê tông gần bề mặt trong phạm vi nhiệt độ được chỉ định bởi nhà sản xuất Cụ thể như sau:

+ - 40 ° C đến + 40 ° C (nhiệt độ ngắn hạn tối đa + 40 ° C và nhiệt độ dài hạn tối

- Ảnh hưởng của vị trí lắp đặt neo: vị trí lắp đặt neo trong bê tông có thể có tầm quan trọng lớn đối với khả năng chịu lực của chúng (ví dụ vị trí của neo liên quan đến cốt thép hoặc đế đỡ, vị trí neo tại giữa hoặc sát biên, trong bê tông bị nứt hoặc không

bị nứt,…)

- Ảnh hưởng của chất lượng bê tông bề mặt: cường độ bê tông phải đảm bảo không thấp hơn cường độ tiêu chuẩn của bê tông, bê tông tại vị trí khoan neo phải đặc chắc, không bị khuyết tật

2.3 Các trường hợp tác dụng gây phá hoại liên kết giữa thép và bê tông

- Phá hoại do xuất hiện vết nứt trong bê tông

- Phá hoại liên kết do phá hoại bê tông tại vị trí liên kết theo dạng hình nón: Khi lực kéo tác dụng lên liên kết nhỏ hơn lực dính giữa bê tông và cốt thép, đồng thời lớn hơn khả năng chịu lực của bê tông tại vị trí liên kết dẫn đến phá hoại bầu bê tông theo dạng hình nón Sự phá hoại bị gây ra bởi sự tăng trưởng vết nứt trong bê tông, tạo thành hình dạng hình nón

Hình 2.5 Các hình thức phá hoại liên kết giữa thép và bê tông do lực kéo

- Phá hoại do xuất hiện vết nứt trong bê tông

- Phá hoại liên kết do phá hoại bê tông tại vị trí liên kết theo dạng hình nón: Khi lực cắt tác dụng lên liên kết lớn hơn khả năng chịu lực của bê tông tại vị trí liên kết dẫn đến phá hoại bầu bê tông theo dạng hình nón Sự phá hoại bị gây ra bởi sự tăng trưởng vết nứt trong bê tông, tạo thành hình dạng hình nón

Hình 2.6 Các trường hợp phá hoại liên kết giữa thép và bê tông do lực cắt

2.4 Hướng dẫn tính toán neo liên kết

F : lực nói chung (kết quả lực)

N : lực kéo dọc trục (dương: lực căng, âm: lực nén)

V : lực cắt

M : mô men

FSk (NSk ; VSk ; MSk ; MT,Sk) : giá trị đặc trưng của các tải trọng tác động lên một neo hoặc của một nhóm neo (tải trọng thông thường, tải cắt, mô men uốn, mô men xoắn)

FSd (NSd ; VSd ; MSd , MT,Sd) : giá trị thiết kế của lực tác dụng

NhSd ( VSdh ) : giá trị thiết kế của tải trọng kéo (cắt)

NSdg ( VSdg ) : giá trị thiết kế của tải trọng kéo (cắt)

FRk (NRk ; VRk) : giá trị đặc trưng của phản lực neo đơn hoặc neo theo nhóm tương ứng (lực kéo, lực cắt)

FRd (NRd ; VRd) : giá trị thiết kế của phản lực

 Bê tông và thép

f c : cường độ nén bê tông đo trên mẫu trụ,

f c,cube : cường độ nén bê tông được đo trên mẫu lập phương có chiều dài cạnh

150 mm

f c,test : cường độ nén bê tông tại thời điểm thử nghiệm

f cm : cường độ nén bê tông

f ck : cường độ nén bê tông đặc trưng danh nghĩa được đo trên mẫu trụ

f ck, cube : cường độ nén bê tông đặc trưng danh nghĩa được đo trên mẫu lập

phương có chiều dài cạnh 150 mm

f y,test : giới hạn chảy cốt thép trong thử nghiệm

f yk : giới hạn chảy cốt thép danh nghĩa

f u,test : giới hạn bền kéo thép cuối cùng trong thử nghiệm

f uk : giới hạn bền kéo thép đặc trưng (giá trị danh nghĩa)

As : diện tích mặt cắt ngang của thép

C20/25 : Cường độ chịu nén đặc trưng của mẫu trụ/lập phương,

 Giá trị đặc trưng của neo

A : khoảng cách giữa các neo ngoài của các nhóm liền kề hoặc giữa các neo đơn

a1 : khoảng cách giữa các neo ngoài của các nhóm liền kề hoặc giữa các neo đơn theo hướng 1

a2 : khoảng cách giữa các neo ngoài của các nhóm liền kề hoặc giữa các neo đơn theo hướng 2

b : chiều rộng của cấu kiện bê tông

c : khoảng cách cạnh

c1 : khoảng cách cạnh theo hướng 1; trong trường hợp các neo gần với một cạnh được tải trong cắt c 1 là khoảng cách cạnh theo hướng của tải cắt

c2 : khoảng cách cạnh theo hướng 2; hướng 2 vuông góc với hướng 1

ccr : khoảng cách cạnh để đảm bảo truyền phản lực đặc trưng

ccr,N : khoảng cách cạnh để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng hình nón cụ thể

ccr,sp : khoảng cách cạnh để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn

mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng tách

cmin : khoảng cách cạnh tối thiểu cho phép

d : đường kính của bu lông neo hoặc đường kính ren

dnom : đường kính ngoài của neo

do : đường kính lỗ khoan

h : độ dày của cấu kiện bê tông

hef : độ sâu neo hiệu quả

hmin : độ dày tối thiểu của cấu kiện bê tông

lf : chiều dài hiệu quả của neo dưới tải cắt

S : khoảng cách các neo trong một nhóm

s1 : khoảng cách các neo trong một nhóm theo hướng 1

s2 : khoảng cách các neo trong một nhóm theo hướng 2

scr : khoảng cách để đảm bảo truyền lực đặc trưng

scr,N : khoảng cách để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng hình nón cụ thể

scr,sp : khoảng cách để đảm bảo truyền lực cản kéo đặc trưng của neo đơn mà không có khoảng cách và hiệu ứng cạnh trong trường hợp hỏng tách

smin : khoảng cách tối thiểu cho phép

2.4.2 Tính toán liên kết đối với neo đơn:

- Các phương trình tính toán sau đây là tính toán cho tải phá hoại trung bình đối với trường hợp neo đơn Chúng dựa trên các thử nghiệm thực tế và được sử dụng để xác định tải trọng phá hoại trung bình

- Các trường hợp phá hoại xem hình 2.5 và hình 2.6 ở trên

- Nếu tải trọng phá hoại trung bình FRu,m và hệ số biến thiên v được đưa ra thì tải trọng phá hoại đặc trưng được xác định theo công thức (2.1):

FRk=FRu,m..(1-1,645 v) (2.1) Trong đó FRu,m là tải trọng phá hoại trung bình

v là hệ số biến thiên

2.4.2.1 Tính tải trọng kéo:

a Phá hoại liên kết do phá hoại cốt thép:

- Tải trọng phá hoại trung bình được đưa ra theo phương trình (2.2) và có giá trị đối với bê tông bị nứt và không bị nứt C20/25 đến C50/60:

NRu,m= As.fu,test (2.2) Trong đó As tiết diện cốt thép,

fu,test giới hạn bền của cốt thép tại thử nghiệm,

- Tải trọng phá hoại đặc trưng có thể được tính bằng cách sử dụng giới hạn bền danh nghĩa f uk thay vì giới hạn bền tại thời điểm thí nghiệm f u, test trong phương trình (2.2)

b Phá hoại bê tông theo hình nón:

- Tải trọng phá hoại trung bình phụ thuộc vào chiều sâu cấy và cường độ bê tông được đưa ra theo phương trình (2.3) và có giá trị đối với bê tông không bị nứt C20/25 đến C50/60:

NRu,m= 13,5.h1,5

ef .f0,5 c,test v  15% (2.3) Trong đó hef chiều sâu cốt thép neo vào bê tông,

fc,test là cường độ chịu nén bê tông tại thời điểm kiểm tra

- Tải trọng phá hoại trung bình được đưa ra theo phương trình (2.4) và có giá trị đối với bê tông bị nứt C20/25 đến C50/60

NRu,m= 9,5.h1,5

ef .f0,5 c,test v  15% (2.4)

- Khoảng cách giữa các neo cần thiết để chuyển tải theo Công thức (2.3) hoặc công thức (2.4) trong bê tông bị nứt hoặc không nứt C20 / 25 đến C50 / 60 có thể được lấy

scr,N=3hef (2.5)

- Khoảng cách từ một cạnh cần thiết để chuyển tải theo công thức (2.3) hoặc công thức (2.4) trong bê tông bị nứt hoặc không nứt C20 / 25 đến C50 / 60 có thể được lấy theo kinh nghiệm là

ccr, N= 1,5 hef (2.6)

- Phá hoại hình nón lý tưởng cụ thể cho neo đơn:

Hình 2.7 Hình ảnh minh họa phá hoại nón lý tưởng cho neo đơn [5]

- Phá hoại do tụt liên kết: Hiện tại không có cách tính và được xác định theo kinh nghiệm đối với từng loại neo cụ thể Phá hoại này không áp dụng trong thực tế thi công do giá trị này thường là nhỏ nhất so với các giá trị tính toán nêu trên và không đảm bảo an toàn

2.4.2.2 Tính toán tải trọng cắt:

a Phá hoại liên kết do phá hoại thép:

- Tải trọng phá hoại trung bình được đưa ra theo phương trình (2.9a) và có giá trị đối với bê tông bị nứt và không bị nứt C20 / 25 đến C50 / 60

VRu,m=0,6.As.fu,test (2.9a) Trong đó As tiết diện cốt thép,

fu,test giới hạn bền của cốt thép tại thử nghiệm,

+ Tải trọng phá hoại đặc trưng có thể được tính theo phương trình (2.9b)

VRk=0,5 As.fu,test (2.9b) Trong đó As tiết diện cốt thép

fu,test giới hạn bền của cốt thép tại thử nghiệm

b Phá hoại tại vị trí cạnh bê tông:

- Tải trọng phá hoại trung bình trong bê tông không nứt C20 / 25 đến C50 / 60 được đưa ra trong phương trình (2.10)

VRu,m=0,9 d0,5nom.(lf/dnom)0,2.f0,5c,test.c10,5 v=17% (2.10) Trong đó dnom đường kính ngoài của neo (đối với cốt thép ta lấy bằng đường kính cốt thép d)

lf chiều dài hiệu quả của neo dưới tải cắt (đối với cốt thép ta lấy bằng chiều sâu neo hiệu quả hef)

fc,test là cường độ chịu nén bê tông tại thời điểm kiểm tra,

c1 là khoảng cách từ cốt thép đến cạnh bê tông,

- Tải trọng phá hoại trung bình trong bê tông bị nứt C20 / 25 đến C50 / 60 được đưa ra trong phương trình (2.11) Do kinh nghiệm hạn chế, hệ số giảm 0,7 so với phương trình (2.10) được thực hiện,

VRu,m=0,63 d0,5nom.(lf/dnom)0,2.f0,5c,test.c10,5 v=17% (2.11)

- Phương trình (2.10) và (2.11) đúng với độ chôn sâu cấu kiện cụ thể h ≥1, 5 c1 + Khoảng cách giữa các neo cần thiết để chuyển tải theo Công thức (2.10) hoặc Công thức (2.11) trong bê tông bị nứt hoặc không nứt C20 / 25 đến C50 / 60 có thể được lấy:

Scr,V = 3c1 (2.12) + Khoảng cách từ một cạnh vuông góc với hướng tải cần thiết để chuyển tải theo Công thức (2.10) hoặc Phương trình (2.11) trong bê tông bị nứt hoặc không nứt C20 /

25 đến C50 / 60 có thể được lấy

Ccr,V =1,5c1 (2.13) + Khoảng cách s và khoảng cách cạnh c1 và c2 không được nhỏ hơn giá trị tối thiểu để ngăn chia cấu kiện bê tông trong khi cài đặt neo,

c Phá hoại bê tông:

- Tải trọng phá hoại trung bình trong bê tông không nứt C20 / 25 đến C50 / 60 được đưa ra trong phương trình (2.14)

VRu,m=k.NRu,m v=15% (2.14)

với k=1 nếu hef <60mm

k=2 nếu hef ≥60mm

NRu,m xem công thức (2.3)

- Tải trọng phá hoại trung bình trong bê tông bị nứt C20 / 25 đến C50 / 60 được đưa ra trong phương trình (2.15) Do kinh nghiệm hạn chế, hệ số giảm 0,7 so với phương trình (2.14) được tính đến bằng cách sử dụng NRu,m theo phương trình (2.4),

VRu,m=k,NRu,m v = 15% (2.15)

Với k=1 nếu hef <60mm)

k=2 nếu hef ≥60mm

NRu,m xem công thức (2.4)

2.4.2.3 Tính toán đồng thời cả kéo và cắt:

a Phá hoại liên kết do phá hoại thép:

- Tải trọng phá hoại trung bình được đưa ra theo phương trình (2.16), có giá trị đối với bê tông bị nứt và không bị nứt C20 / 25 đến C50 / 60

(Ns / NRu,m)2+ (Vs / VRu,m)2 ≥ 1,0 (2.16)

Với Ns là lực kéo gây ra bởi tải tác dụng

Vs là lực cắt gây ra bởi tải tác dụng

NRu,m theo phương trình (2.2)

VRu,m theo phương trình (2.9)

b Phá hoại khác

- Tải trọng phá hoại trung bình được đưa ra theo phương trình (2.17), có giá trị đối với bê tông bị nứt và không bị nứt C20 / 25 đến C50 / 60

(Ns / NRu,m)1,5+ (Vs / VRu,m)1,5 ≥ 1,0 (2.17)Với Ns là lực kéo gây ra bởi tải tác dụng

Vs là lực cắt gây ra bởi tải tác dụng

NRu,m , VRu,m giá trị nhỏ nhất của tải trọng phá hoại trong các trường hợp phá hoại khác nhau dưới tải trọng kéo hoặc cắt

- Hoặc đơn giản có thể sử dụng để tính toán tải trọng phá hoại dưới tác dụng của tải trọng kéo và cắt trong bê tông bị nứt và không nứt C20 / 25 đến C50 / 60 (phương trình không có giá trị đối với tải trọng thuần túy hoặc tải cắt)

(Ns / NRu,m)+ (Vs / VRu,m)≥ 1,2 Với Ns là lực kéo gây ra bởi tải tác dụng

Vs là lực cắt gây ra bởi tải tác dụng

NRu,m ,VRu,m giá trị nhỏ nhất của tải trọng phá hoại trong các trường hợp phá hoại khác nhau dưới tải trọng kéo hoặc cắt

2.5 Phương pháp đánh giá chất lượng hiện trường

2.5.1 Đánh giá khả năng chịu kéo của liên kết

a Mô hình thí nghiệm

Phân loại: Trong phần này, bao gồm hai phương pháp thử nghiệm được phân biệt bao gồm thử nghiệm không kiểm soát (xem hình 2.7) và thử nghiệm hạn chế (xem hình 2.8), cụ thể như sau:

- Thử nghiệm không kiểm soát cho phép hình thành không giới hạn của phá hoại

bê tông theo hình nón, Chúng được thực hiện theo sơ đồ (xem hình 2.7)

-Thử nghiệm hạn chế, sự phá hoại theo hình nón cụ thể được loại bỏ bằng cách chuyển phản lực tại vị trí gối qua tấm đệm thép vào bê tông Tấm thép phải cứng và diện tích đủ lớn để không gây tác dụng lực vào bê tông

- Dưới tác dụng của ngoại lực, thép neo có thể bị kéo đứt hoặc bị kéo rời khỏi lỗ khoan hoặc gây phá vỡ lỗ khoan theo hình nón

- Tùy theo mục đích và yêu cầu cụ thể mà việc thực hiện theo phương án nào được chọn lựa

Hình 2.8 Mô hình thí nghiệm thử kéo khi thử nghiệm không kiểm soát [5]

Hình 2.9 Mô hình thí nghiệm thử kéo khi thử nghiệm hạn chế [5]

b Mục đích thực hiện thí nghiệm

- Các trường hợp phá hoại do cốt thép bị kéo ra hoặc phá hoại bê tông theo hình nón đặc trưng bằng cách kéo phần nhúng của cốt thép trong bê tông (có hoặc không có

hóa chất xung quanh) ra khỏi bê tông Tùy thuộc vào các yếu tố ảnh hưởng khác nhau, các neo đơn và đặc biệt là các nhóm neo có thể hiển thị các sự cố kéo và phá hoại hình nón cụ thể bắt đầu từ bất kỳ điểm nào dọc theo chiều sâu thanh thép neo vào bê tông

- Vì vậy, mục đích chính của các thí nghiệm trên là để xác định khả năng chịu kéo cho phép dưới tác dụng của tải trọng kéo ra và sự phá hoại theo hình nón cụ thể

c Quy trình thực hiện thí nghiệm

- Bước 1: Kiểm tra thiết bị thí nghiệm (thiết bị gia tải, đồng hồ đo áp lực, đồng

hồ đo chuyển vị, thời hạn các phiếu kiểm định thiết bị)

- Bước 2: Lắp đặt thiết bị thí nghiệm vào vị trí cần đánh giá tải trọng kéo theo 1 trong 2 sơ đồ trên

- Bước 3: Tiến hành gia tải đến tải trọng tính toán.`

- Bước 4: Hoàn thành thí nghiệm Ghi nhận kết quả và hiệu chỉnh số liệu

- Bước 5: Nhận xét, đánh giá kết quả

2.5.2 Đánh giá khả năng chịu cắt của liên kết

a Mô hình thí nghiệm

- Dưới tác dụng của lực cắt, thép neo có thể bị cắt đứt hoặc gây phá vỡ lỗ khoan theo hình nón

Hình 2.10 Mô hình thí nghiệm thử cắt [5]

b Mục đích thực hiện thí nghiệm

- Các trường hợp phá hoại do cốt thép bị cắt đứt hoặc phá hoại theo hình nón bê tông

- Vì vậy, mục đích chính của các thí nghiệm trên là để xác định khả năng chịu cắt cho phép dưới tác dụng của tải trọng cắt và sự phá hoại theo hình nón cụ thể

c Quy trình thực hiện thí nghiệm: Tương tự thí nghiệm kéo, chỉ khác là hướng gia tải vuông góc với cốt thép neo

- Bước 1: Kiểm tra thiết bị thí nghiệm (thiết bị gia tải, đồng hồ do áp lực, đồng

hồ đo chuyển vị, thời hạn các phiếu kiểm định thiết bị)

- Bước 2: Lắp đặt thiết bị thí nghiệm vào vị trí cần đánh giá tải trọng cắt theo sơ

đồ trên

- Bước 3: Tiến hành gia tải đến tải trọng tính toán.`

- Bước 4: Hoàn thành thí nghiệm Ghi nhận kết quả và hiệu chỉnh số liệu

- Bước 5: Nhận xét, đánh giá kết quả

Kết luận chương 2

- Các nội dung của tiêu chuẩn ETAG 001 của Hiệp hội tiêu chuẩn kỹ thuật Châu

Âu EOTA đã hướng dẫn đầy đủ, rõ ràng về trình tự thi công của công tác khoan cấy thép chờ vào bê tông có sử dụng hóa chất liên kết, cũng như các yêu cầu kỹ thuật cần thiết để đảm bảo chất lượng thi công đạt kết quả tốt nhất

- Đưa ra được các hướng dẫn cụ thể về các trường hợp phá hoại cụ thể tại vị trí liên kết dưới tác động của các trường hợp chịu tải trọng tác dụng khác nhau (lực cắt, lực kéo, đồng thời cả lực cắt và lực kéo) cũng như công thức tính toán cho các trường

hợp chịu tải trọng cụ thể để áp dụng tính toán tại thực tế công trình

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI TẠI MỘT SỐ CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

3.1 Tình hình triển khai tại một số công trình

3.1.1 Đặc điểm công trình

Học viên đã tham gia cùng các đơn vị thi công, đơn vị tư vấn giám sát, đơn vị thí nghiệm Công ty Tư vấn Khảo sát xây dựng Toàn Chính trong quá trình kiểm tra, đánh giá và thu thập số liệu tại 05 công trình, cụ thể như sau:

- Công trình Đà Nẵng Times Square: Thi công kết cấu bê tông cốt thép phần ngầm và phần than Sử dụng cốt thép sàn D12 mác thép CB400V, thép cột, vách, dầm D16, D18, D20, D22, D25 mác thép CB500V khoan cấy vào kết cấu bê tông hiện trạng cấp bền B30 (tương đương Mác 400) để thi công phân đoạn tiếp theo

- Công trình khách sạn S-hotel Đà Nẵng: Phần thi công xây dựng, sử dụng cốt thép sàn D12 mác thép CB400V, thép cột, vách, dầm D16, D18, D20, D22, D25 mác thép CB500V khoan cấy vào kết cấu bê tông hiện trạng cấp bền B30 (tương đương Mác 400) để thi công phân đoạn tiếp theo

- Công trình thủy điện Sông Bung: Sửa chữa, gia cố chống xói lỡ hạ lưu đập thủy điện Sông Bung Sử dụng cốt thép neo D36, thép CB400V, khoan cấy vào bê tông thân đập phía hạ lưu cấp bền B12,4 (tương đương Mác 150), sau đó đổ bê tông kết nối

bê tông mới và bê tông cũ để gia cố thân đập

- Công trình Doanh trại cơ quan Bộ Tư lệnh Quân khu 5: Thi công kết cấu bê tông cốt thép phần thân Sử dụng cốt thép cột D25 thép CB400V, khoan cấy vào kết cấu bê tông cấp bền B22,5 (tương đương M300) để thi công phân đoạn tiếp theo

- Trung tâm biên tập xuất bản sách lý luận chính trị pháp luật và tư tưởng Hồ Chí Minh tại Đà Nẵng Sử dụng cốt thép cột D16 thép CB400V, khoan cấy vào kết cấu

bê tông cấp bền B22,5 (tương đương Mác 300) để thi công phân đoạn tiếp theo

Kết quả thì nghiệm tại hiện trường được đính kèm trong các phụ lục Theo thực tế hiện trường, các kết quả đánh giá đều thực hiện đối với cốt thép đơn độc lập

và chỉ thực hiện thí nghiệm xác định lực kéo nên trong phạm vi Chương 3 học viên chỉ tính toán đối với cốt thép đơn độc lập và so sánh với kết quả thí nghiệm thực tế tại hiện trường

3.1.2 Hóa chất liên kết sử dụng Ramset Epcon G5 [6]

a Đặc tính kỹ thuật

- Keo cấy thép Ramset Epcon G5 là loại hóa chất cấy thép cường độ cao phù hợp cho việc cấy thép hoặc thanh ren vào hầu hết các loại vật liệu nền như : bê tông, đá tự nhiên

- Keo cấy thép Ramset Epcon G5 sử dụng tốt trong điều kiện lỗ khoan khô, ẩm

ướt và ngập nước

- Phù hợp với lỗ khoan bằng máy khoan bê tông thông thường hoặc máy khoan lấy lõi ống kim cương

- Nhanh đông cứng nhưng cho phép thời gian thao tác dài

- Chứng chỉ chống cháy lên đến 4 giờ

- Sản phẩm được sản xuất tại Mỹ

b Những thông số cơ bản của hóa chất Ramset Epcon G5:

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật cơ bản

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu đánh giá và chứng nhận

2, Thử nghiệm nghiên cứu về Warrington Fire 45832,3

c Ứng dụng

+ Cải tạo công trình cũ như bổ sung cột, dầm, mở rộng sàn, ban công,…

- Liên kết thép của đài móng, dầm móng, sàn tầng hầm, dầm tầng hầm vào tường vây barrett trong trường hợp thép chờ bị sai lệch, bị thiếu,…

- Liên kết giữa cốt thép của cấu kiện đã hoàn thiện với cốt thép của cấu kiện mới khi không thể thi công toàn khối

- Xử lý rủi ro trong quá trình thi công như thép gãy, thép để chờ không đúng vị trí hoặc những vị trí không thể đặt thép chờ trước trong quá trình thi công

- Và một số ứng dụng khác đã nêu tại chương I

d Quy trình thi công

+ Bước 1: Khoan lỗ với đường kính và độ sâu theo yêu cầu kỹ thuật của từng loại cốt thép (xem bảng 3.1)

+ Bước 2:Làm sạch lỗ bằng chổi kim loại và máy thổi hơi hoặc máy nén khí + Bước 3: Bơm hóa chất vào lỗ từ đáy lỗ đến khi hóa chất điền đầy khoảng ½ lỗ + Bước 4: Cắm thanh ren hoặc thép từ ngoài vào trong, vừa cắm vừa xoay tròn

1, Hóa chất cấy thép hai thành phần theo tỉ lệ 1 : 1

3, Hai thành phần của Epcon G5 được trộn đều khi bơm qua vòi trộn 1 cái

7, Cường độ nén sau khi đông cứng ( ASTM 695 ) 71 Mpa

để đảm bảo hóa chất đầy lỗ và bám kín thân thanh ren hoặc thép

+ Bước 5:Chờ hóa chất đông cứng theo thời gian đã đuợc khuyến cáo như bảng bên dưới (xem bảng 3.2)

Hình 3.1 Tóm tắt quá trình khoan cấy Bảng 3.3 Kích thước lỗ khoan và định mức vật tư

+ Thời gian đủ tải: sau thời gian này, mối liên kết đã đạt được 100% tải theo thiết kế

* Nhận xét: Đường kính và chiều sâu lỗ khoan theo hướng dẫn của đơn vị cung

cấp hóa chất thỏa mãn điều kiện đã nêu theo hướng dẫn tại bảng 2.1 và 2.2 tại chương 2

3.2 Tổng hợp, so sánh, đánh giá số liệu

3.2.1 Quy trình thực hiện thí nghiệm đánh giá hiện trường

a Tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn ASTM C900:2006

b Quy trình thực hiện thí nghiệm

+ Bước 4: Bơm từ từ cho đến khi kim đồng hồ chỉ đúng lực yêu cầu (hoặc tới khi phá hoại), Tốc độ gia tải phải đồng đều sao cho mức tăng ứng suất trên bề mặt đạt mức (70 ± 30) kPa/s (tham khảo bảng 3.3) Khi kéo tới lực yêu cầu (tham khảo bảng 3.5) hoặc lực kéo theo yêu cầu của thiết kế thì duy trì tải quy định đó ít nhất 10s