GIỚI THIỆU

Bu lông nở được sử dụng rộng rãi cho việc neo nhanh chóng và đáng tin cậy vào bê tông, đặc biệt phù hợp cho neo đế máy, khung xương mặt dựng, và vách ngăn, cũng như cố định các thiết bị phụ trợ trong các công trình hạ tầng dân dụng (ví dụ: đường hầm, cầu, hàng rào cách âm) và lắp đặt trong công nghiệp (ví dụ: máy móc và băng tải). Tuy nhiên, bu lông nở đã thể hiện những hạn chế về hiệu suất và tính linh hoạt thiết kế khi so sánh với bu lông đặt sẵn hoặc bu lông hóa chất.

HST4-R là sản phẩm tiên tiến mới nhất của Hilti, đưa công nghệ bu lông nở vượt xa các tiêu chuẩn bu lông cấy sau hiện có, đồng thời đáp ứng nhu cầu phát triển của cả nhà thiết kế và nhà thầu.

Hilti cam kết cung cấp cho các nhà thiết kế những giải pháp neo hiệu suất cao hơn, cho phép thiết kế tối ưu hóa và tiết kiệm chi phí, mang lại sự yên tâm hơn khi chuyển đổi yêu cầu thiết kế thành các ứng dụng thực tế trên công trường.

HST4-R là kết quả của quá trình đổi mới và nghiên cứu không ngừng của Hilti, dựa trên thành công của các dòng bu lông nở trước đó như HSA-R, HST2-R và HST3-R. Việc lựa chọn HST4-R sẽ cho phép bạn tối ưu hóa thiết kế bản mã, giúp giảm tổng chi phí cho công việc và nâng cao tính bền vững cho ứng dụng của bạn. Điều này nhờ vào:
1.    Thiết kế sáng tạo cho phép cải thiện khả năng chống phá vỡ theo mô hình nón bê tông - lên đến mức của bu lông đặt chờ - và khả năng chịu kéo cao hơn trước đây. Điều này có nghĩa là các kỹ sư giờ đây có thể giảm đường kính bu lông, đạt được khoảng cách giữa các bu lông và khoảng cách mép nhỏ hơn, và tối ưu hóa thêm các bản mã. Những cải tiến này cuối cùng giúp giảm chi phí và tăng tính bền vững;
2.    Có chứng chỉ phê duyệt cho các độ sâu neo linh hoạt, cho phép tối ưu hóa chiều sâu neo để phù hợp chính xác với yêu cầu tải trọng của bạn;
3.    Phạm vi phê duyệt rộng cho các điều kiện tải trọng khác nhau - tải trọng tĩnh trong bê tông không nứt và nứt, địa chấn C1 và C2, cũng như tải trọng trong điều kiện lửa - và tương thích với hệ thống lắp đặt của Hilti, ít xảy ra lỗi do con người vì không cần vệ sinh lỗ khoan. Mô đun kiểm soát mômen tự động của Hilti cung cấp lực siết chính xác cho bu lông nở cụ thể của bạn. Điều này sẽ giúp đảm bảo rằng trên công trường bạn nhận được chính xác những gì bạn đã chỉ định.

HST4- R: Bu lông nở hiệu suất cao nhất của Hilti

Phá hủy hình nón của bê tông và tuột neo là hai mô hình phá hủy quan trọng nhất đối với bu lông neo cơ học chịu kéo.

Phá hủy hình nón bê tông xảy ra khi bê tông xung quanh điểm neo bị nứt và vỡ ra theo hình nón. Điều này xảy ra do ứng suất gây ra trong bê tông bởi lực truyền từ kết cấu thông qua điểm cố định. Phương pháp thiết kế để tính toán sức kháng nón bê tông của bu lông neo cơ học được quy định bởi EN 1992-4 [1], là tiêu chuẩn châu Âu về thiết kế neo sử dụng trong bê tông.

Theo EN 1992-4, sức kháng đặc trưng của một nhóm neo trong trường hợp phá hủy nón bê tông được tính bằng cách nhân sức kháng đặc trưng của một điểm neo đơn đặt trong bê tông (và không bị ảnh hưởng bởi các điểm neo liền kề hoặc mép của bê tông), với một loạt các hệ số tính đến ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau. Chúng tính đến các biến số như khoảng cách từ mép bê tông, khoảng cách giữa các điểm neo trong một cụm, lệch tâm tải trọng và mô men uốn, và sự hiện diện của cốt thép dày đặc.

Đặc biệt, sức kháng đặc trưng của một điểm neo đơn, phụ thuộc vào cả cường độ bê tông và độ sâu chôn của chính bu lông neo, được đưa ra bởi công thức sau [1]:

trong đó đại diện cho cường độ nén lăng trụ đặc trưng danh nghĩa của bê tông, và là độ sâu chôn hiệu quả của bu lông neo. Hệ số , có ảnh hưởng tuyến tính đến sức kháng nón bê tông đặc trưng, được chỉ ra trong Đánh giá kỹ thuật châu Âu của bu lông neo. Theo tiêu chuẩn thị trường hiện hành và cũng được chỉ ra trong EN 1992-4, hệ số này thường giả định các giá trị: 7,7 đối với bê tông nứt và 11,0 đối với bê tông không nứt đối với neo chôn sau, và 8,9 đối với bê tông nứt và 12,7 đối với bê tông không nứt đối với neo đặt chờ.

Hilti HST4-R là bu lông nở đầu tiên trên thế giới đạt được sức kháng nón bê tông tương đương với neo đặt chờ, với hệ số 8,9 đối với bê tông nứt và 12,7 đối với bê tông không nứt cho kích thước từ M10 đến M16, nhờ thiết kế tiên tiến. Điều này có nghĩa là HST4-R có thể đạt được cùng một khả năng chịu tải nón bê tông như các bu lông nở khác với độ sâu chôn ngắn hơn, hoặc có thể đạt được khả năng chịu tải cao hơn khoảng 16% với cùng độ sâu chôn. Điều này có ý nghĩa gì trong thực tiễn thiết kế? Điều đó có nghĩa là bạn có thể sử dụng bu lông neo ngắn hơn cho cùng một ứng dụng hoặc thiết kế cho tải trọng cao hơn bằng cách sử dụng cùng một bu lông neo.

HST4-R có 4 yếu tố chính góp phần vào hiệu suất vượt trội của nó (xem Hình 1):

[1] các rãnh turbo và ngàm khóa liên kết, cung cấp thêm sức kháng liên kết với áo nở;

[2] áo nở được thiết kế kỹ thuật cao với thiết kế rãnh đầu, thân chia thành bốn đoạn dài hơn và đầu thon, tối đa hóa độ bám vào bê tông và giúp ngăn ngừa trượt;

[3] hình dạng lồi-lõm turbo, tối đa hóa sự giãn nở của áo nở, đạt hiệu suất mạnh mẽ trong cả bê tông nứt và không nứt cũng như trong điều kiện địa chấn, và cung cấp khả năng chống xoay đáng tin cậy cho áo nở;

[4] lớp phủ trên cùng độc quyền và đặc biệt cho bu lông và đai ốc, được tối ưu hóa cho khả năng chịu kéo và cho phép lắp đặt gần mép.

Hình 1: Thiết kế tiên tiến của HST4-R 

Thiết kế tiên tiến của HST4-R còn cung cấp khả năng chịu kéo cao hơn trong cả bê tông nứt và không nứt, dưới cả tải trọng tĩnh và động đất. So với thế hệ bu lông nở trước của chúng tôi, đối với một điểm neo đơn có cùng chiều dài và đường kính, HST4-R cung cấp khả năng chịu kéo tăng từ +45% đến +84% trong bê tông không nứt dưới điều kiện tĩnh, từ +18% đến +41% trong bê tông nứt và từ +13% đến +47% dưới tải trọng địa chấn C2, tùy thuộc vào đường kính của bu lông neo.

Độ sâu chôn linh hoạt: Tối ưu hóa chiều dài neo của bạn

Độ sâu chôn của bu lông nở trong bê tông quyết định cả cơ chế truyền tải và mô thức phá hủy của điểm neo. Nói chung, độ sâu chôn càng sâu thì khả năng chịu tải của bu lông neo càng cao. Nhược điểm là độ sâu chôn sâu hơn cũng dẫn đến thời gian khoan và lắp đặt dài hơn, cũng như nguy cơ va chạm với cốt thép cao hơn.

Hầu hết các bu lông nở được phê duyệt cho các độ sâu chôn cố định, thường từ 1 đến 3 giá trị. Điều này hạn chế tính linh hoạt và tiềm năng tối ưu hóa cho cả việc lựa chọn và thiết kế neo, vì kỹ sư kết cấu phải chọn từ một tập hợp các chiều dài neo và độ sâu chôn được xác định trước, có thể dẫn đến thiết kế quá mức cho điểm cố định.

HST4-R được chứng nhận theo các tài liệu đánh giá châu Âu mới, EAD 330232-01-0601 v02 [2], bao gồm khả năng kháng nón bê tông được cải thiện, và EAD 330232-01-0601 v03 [3], bao gồm việc sử dụng độ sâu chôn biến đổi cho bu lông cơ được neo trong bê tông. Điều này có nghĩa là, với HST4-R, độ sâu chôn có thể được tự do lựa chọn trong các phạm vi nhất định (như quy định trong Tài liệu Đánh giá kỹ thuật châu Âu ETA-21/0878 [4]) theo đường kính neo và yêu cầu tải trọng đã chọn, được thể hiện trong Bảng 1

Bảng 1: Dải chiều sâu chôn của HST4-R

Độ sâu chôn linh hoạt cho phép các kỹ sư kết cấu lựa chọn chiều dài neo và độ sâu chôn tối ưu cho ứng dụng của họ, mang lại giá trị tốt nhất cho chi phí của giải pháp neo của họ, giúp tiết kiệm vật liệu và giảm chi phí lắp đặt.

HST4-R có thể được thiết kế sử dụng phần mềm Hilti PROFIS Engineering, là phần mềm dựa trên nền tảng đám mây, có khả năng tích hợp và tương thích với các bộ phần mềm kết cấu và hỗ trợ trong việc thiết kế và tối ưu hóa các điểm neo và bản mã. Với PROFIS Engineering, Hilti cung cấp giao diện thân thiện với người dùng, môi trường mô hình hóa 3D, trình tạo báo cáo và dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật. PROFIS Engineering thực hiện phương pháp thiết kế theo EN 1992-4 và bao gồm tất cả các tính năng và lợi ích của HST4-R, chẳng hạn như khả năng kháng nón bê tông được cải thiện, độ sâu chôn biến đổi và lắp đặt không cần vệ sinh.

HST4-R: Giải phóng sức mạnh của kỹ thuật giá trị

Hiệu suất chịu kéo cao hơn của HST4-R, kết hợp với việc sử dụng phần mềm PROFIS Engineering, giúp bạn tối ưu hóa các giải pháp neo của mình, giảm kích thước bản mã, giảm chi phí, tiết kiệm vật liệu và làm cho giải pháp của bạn bền vững hơn. Việc sử dụng bu lông neo nhỏ hơn và hiệu suất nón bê tông cao hơn của HST4-R cho phép sử dụng khoảng cách neo nhỏ hơn, trong một số trường hợp, cho phép giảm kích thước tổng thể của bản mã.

Để minh họa đơn giản, hãy xem xét bản mã dày 10mm được hiển thị trong Hình 2. Đây là một bản mã thép chịu lực kéo tĩnh 50kN. Thành phần bê tông có cường độ C20/25, dày 250mm và được coi là bê tông nứt.

Hình 2: bản mã chịu kéo với giải pháp neo bằng bu lông nở truyền thống

Với giải pháp neo bằng bu lông nở truyền thống, sẽ yêu cầu bốn bu lông nở M12, với độ sâu chôn hiệu quả là 88mm, chiều dài neo là 125mm và khoảng cách neo là 165mm, dẫn đến kích thước tấm đế là 200mmx200mm. Đặt các bu lông neo gần nhau hơn, ví dụ như với khoảng cách 160mm, sẽ yêu cầu sử dụng bu lông nở dài hơn và đắt hơn.

Tối ưu hóa với HST4-R như thế nào?

TÙY CHỌN 1: Nhờ khả năng chịu kéo cao hơn của HST4-R, có thể giảm kích thước đường kính neo từ M12 xuống M10. Điều này cho phép giảm cả vật liệu và chi phí giải pháp neo.

Đồng thời, với sức kháng nón bê tông được cải thiện và việc sử dụng độ sâu chôn biến đổi, cũng có thể giảm chiều dài neo bằng cách sử dụng độ sâu chôn hiệu quả ngắn hơn là 71mm. Độ sâu chôn ngắn hơn này thậm chí sẽ cung cấp cùng một sức kháng nón bê tông như thiết kế ban đầu.

Lợi ích của Tùy chọn 1: Việc sử dụng đường kính bu lông nhỏ hơn dẫn đến lỗ khoan đường kính nhỏ hơn và việc sử dụng bu lông ngắn hơn dẫn đến độ sâu khoan ngắn hơn, giúp giảm cả thời gian và chi phí lắp đặt trên công trường.

TÙY CHỌN 2: Tuy nhiên, để tối đa hóa giá trị của bạn, có thể giữ nguyên độ sâu chôn và thay vào đó giảm khoảng cách giữa các bu lông. Hiệu suất tương tự bây giờ có thể đạt được với bốn bu lông M10, với cùng độ sâu chôn hiệu quả là 88mm như trước, nhưng với khoảng cách neo nhỏ hơn là 135mm. Khoảng cách được cải thiện cho phép giảm kích thước bản mã xuống còn 165mmx165mm.

Lợi ích của Tùy chọn 2: Bản mã được tối ưu hóa nhỏ hơn 30% tương đương với giảm 30% khối lượng thép sử dụng!

Hình 3: HST4-R – đáng đồng tiền nhất với tối ưu kích thước bản mã

Kết luận

HST4-R là sản phẩm đổi mới mới nhất của Hilti trong lĩnh vực bu lông nở, vượt qua các tiêu chuẩn về bu lông neo chôn sau. HST4-R là một bu lông nở hiệu suất cao với thiết kế độc đáo cho phép độ sâu chôn linh hoạt và cải thiện khả năng kháng nón bê tông, cuối cùng dẫn đến khả năng chịu kéo cao hơn trước đây. Sản phẩm có phạm vi phê duyệt rộng để đáp ứng yêu cầu ứng dụng của bạn và đảm bảo tuân thủ quy chuẩn. Tương thích với hệ thống thi công của Hilti, đảm bảo lắp đặt đáng tin cậy.

HST4-R thực sự cho phép tối ưu hóa thiết kế bản mã, giúp cho các yêu cầu kỹ thuật của bạn có hiệu suất cao hơn, được thiết kế theo kỹ thuật giá trị và mang lại cho bạn sự yên tâm hơn. 

HST4-R: Hơn cả bu lông nở, công nghệ trao cho bạn nhiều hơn những gì mong đợi.

Tài liệu tham khảo

[1] Ủy ban Chuẩn hóa Châu Âu. (2018). EN 1992-4:2018 Eurocode 2: Thiết kế kết cấu bê tông - Phần 4: Thiết kế neo buộc sử dụng trong bê tông. Brussels, Bỉ.
[2] Tổ chức Đánh giá Kỹ thuật Châu Âu. (2021). Tài liệu Đánh giá Châu Âu (EAD) 330232-01-0601: Neo cơ khí sử dụng trong bê tông. Brussels, Bỉ.
[3] Tổ chức Đánh giá Kỹ thuật Châu Âu. (2023). Tài liệu Đánh giá Châu Âu (EAD) 330232-01-0601-v02: Khả năng kháng nón bê tông được cải thiện đối với neo cơ khí sử dụng trong bê tông. Brussels, Bỉ, sắp xuất bản.
[4] Tổ chức Đánh giá Kỹ thuật Châu Âu. (2023). Tài liệu Đánh giá Châu Âu (EAD) 330232-01-0601-v03: Neo cơ khí có độ sâu chôn biến đổi để sử dụng trong bê tông. Brussels, Bỉ, sắp xuất bản.
[5] Trung tâm Khoa học và Kỹ thuật Xây dựng. (2023). Đánh giá Kỹ thuật Châu Âu ETA-21/0878: Hilti HST4-R. Marne la Vallée, Pháp.