Chuyển đến nội dung chính
Giỏ hàng

SỔ TAY HILTI VỀ LIÊN KẾT THÉP VỚI BÊ TÔNG SỬ DỤNG CÁC HỆ KHOAN CẤY SAU

Trịnh Thị Thuyết
Thời lượng đọc: < 5 phút
Article

Sổ tay S2C là tài liệu hướng dẫn và tham khảo toàn diện về thiết kế, lắp đặt hệ neo cấy sau trong các ứng dụng liên kết thép với bê tông. Tài liệu cung cấp kiến thức nền tảng về liên kết kết cấu, tải trọng và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ neo, đồng thời làm rõ vai trò của giải pháp neo cấy sau trong xây dựng hiện đại. Cuốn sổ tay hỗ trợ kỹ sư trong thiết kế và giúp nhà thầu nâng cao chất lượng thi công, góp phần đảm bảo an toàn, độ tin cậy và hiệu quả công trình.

Một cẩm nang toàn diện giúp hiểu rõ các liên kết từ những kiến thức cơ bản đến thiết kế và thi công tại công trường!

1.0 Giới thiệu

Các hệ khoan cấy sau (post-installed anchors) mang lại sự linh hoạt cần thiết cho các công tác cải tạo, sửa chữa hoặc bổ sung kết cấu thép mới vào các cấu kiện bê tông hiện hữu đã được thi công trước đó, đồng thời bảo đảm liên kết được hình thành một cách an toàn và chắc chắn. Công nghệ này có thể được ứng dụng trong nhiều hạng mục khác nhau, bao gồm cả các liên kết kết cấu và phi kết cấu, với quy trình lắp đặt đơn giản, đồng thời góp phần thúc đẩy các thực hành xây dựng bền vững phù hợp với các tiêu chuẩn hiện đại.

Đối với các liên kết thép với bê tông (Steel-to-Concrete - S2C), hệ khoan cấy sau cung cấp giải pháp liên kết đáng tin cậy, an toàn và tuân thủ các yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế, giúp duy trì tính toàn vẹn kết cấu cho các ứng dụng kết cấu chính, kết cấu phụ, kết cấu tạm thời cũng như các hạng mục phi kết cấu.

Sổ tay Hilti về liên kết thép với bê tông (Hình 1)

Hình cắt phối cảnh 3D của một công trình đang thi công,làm nổi bật các vị trí liên kết và cố định được gắn nhãn,bao gồm: mặt dựng, đường ống kỹ thuật, mái che, sàn lửng, dầm thép, cột thép, cầu thang, thiết bị máy móc, hệ chống đỡ tạm thời và cần cẩu tháp.

Hình 1: Các ứng dụng điển hình trong công trình đang xây dựng.

2.0 Những điểm nổi bật trong cuốn sổ tay

Cuốn sổ tay này được biên soạn nhằm cung cấp cái nhìn tổng quan về nguyên lý làm việc, các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu tải, các hướng dẫn về đánh giá và chứng nhận, các yêu cầu thiết kế, cùng các ví dụ tính toán, phần mềm và công cụ hỗ trợ cho việc thiết kế và lắp đặt hệ neo cấy sau.

Tài liệu được xây dựng theo cách trình bày toàn diện, dễ tiếp cận và thân thiện với người sử dụng, nhằm hỗ trợ các kỹ sư trong quá trình thiết kế các liên kết thép với bê tông (S2C). Bên cạnh đó, tài liệu cũng là nguồn tham khảo hữu ích cho các nhà thầu, đội ngũ kỹ thuật nội bộ và các bên liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến các ứng dụng này.

Sau phần giới thiệu tổng quan, Chương 2 tập trung trình bày các ứng dụng điển hình, định nghĩa các loại liên kết kết cấu và phi kết cấu, đồng thời giới thiệu các thành phần cơ bản của hệ thống liên kết.

Sơ đồ có tiêu đề “Các loại liên kết” thể hiện cấu trúc phân cấp, được chia thành hai nhóm: Liên kết kết cấu (chính, phụ, tạm thời) và Liên kết phi kết cấu (không yêu cầu thiết kế, có thiết kế kỹ thuật và tạm thời).

Hình 2.1: Các loại liên kết

Sơ đồ 3D minh họa một khối được lắp đặt trên bề mặt nền, kèm theo các mũi tên, hệ trục tọa độ và ký hiệu quay thể hiện các lực tác dụng, mô men và các hướng chuyển vị xung quanh vị trí liên kết.

Hình 2.2: Các thành phần của liên kết trong ứng dụng thép với bê tông

Chương 3 trình bày các loại neo cấy sau (neo cơ học, neo hóa chất và hệ thống kết hợp), cùng với nguyên lý làm việc, ảnh hưởng của nhiều yếu tố (điều kiện bê tông, môi trường, quá trình lắp đặt, tải trọng, v.v.) đến hiệu suất của neo, cũng như các dạng và hướng tải trọng mà neo có thể chịu trong suốt vòng đời sử dụng.

Sơ đồ phân cấp các loại neo cấy sau, thể hiện ba nhóm chính gồm neo cơ học, neo hóa chất và neo kết hợp, cùng các phân nhóm tương ứng như neo giãn nở, neo cắt đáy, vít bê tông, vít lai và neo giãn nở kết hợp hóa chất.

Hình 2.3: Phân loại neo cấy sau

Ba sơ đồ minh họa các liên kết neo trong bê tông, thể hiện các cơ chế chịu tải khác nhau, bao gồm tải kéo (N), lực giãn nở, lực kháng (R) và mô men xoắn (T) tác dụng lên các loại neo khác nhau.

Hình 2.4: Cơ chế truyền tải trong công nghệ liên kết

Chương 4 đề cập đến các tiêu chí chứng nhận và đánh giá được quy định trong các Tài liệu Đánh giá Châu Âu (EAD) liên quan, tóm tắt các yêu cầu thiết kế theo tiêu chuẩn EC2-4, các Báo cáo Kỹ thuật của EOTA và các đặc tính hiệu suất sản phẩm được nêu trong các Đánh giá Kỹ thuật Châu Âu (ETA).

Bảng 2.1: Chi tiết về thiết kế và đánh giá

Bảng so sánh các loại neo gồm neo cơ học, neo hóa chất và neo vít liên kết, thể hiện sự khác biệt về phạm vi chứng nhận (tải trọng tĩnh, động đất, cháy và mỏi) cũng như các tiêu chuẩn thiết kế áp dụng như EN 1992-4 và các hướng dẫn của EOTA.
Sơ đồ ba bước minh họa Phương pháp thiết kế (Eurocode và các tiêu chuẩn liên quan), Chứng nhận sản phẩm (đánh giá dựa trên EAD) và Dữ liệu kỹ thuật (tài liệu ETA), kèm theo các biểu tượng minh họa và logo chứng nhận Châu Âu tương ứng.

Hình 2.5: Phạm vi thiết kế và chứng nhận được mô tả tóm tắt

Chương 5 giới thiệu các giải pháp chủ lực của Hilti, bao gồm những đặc tính chính và các kích cỡ sẵn có. Chương này cũng trình bày ba giai đoạn chính trong quy trình thi công, bao gồm thiết kế, lắp đặt và kiểm tra hệ thống neo.

Sơ đồ dạng vòng tròn minh họa vai trò của “Nhà cung cấp giải pháp tổng thể”, kết nối các hoạt động thiết kế, thi công và kiểm tra, cùng các lợi ích như tối ưu hóa thiết kế, nâng cao hiệu quả, lắp đặt an toàn và dịch vụ thử nghiệm.

Hình 2.6: Hilti với vai trò là nhà cung cấp giải pháp tổng thể

Chương 6 tập trung vào phương pháp thiết kế chi tiết, các ví dụ tính toán sử dụng những sản phẩm Hilti mới nhất để kiểm tra các dạng phá hoại tương ứng với nhiều trường hợp tải trọng khác nhau (tĩnh tải, động đất, cháy và mỏi) theo phạm vi áp dụng của EC2-4 và các Báo cáo Kỹ thuật EOTA bổ sung.

Sơ đồ quy trình thiết kế liên kết neo thể hiện các kiểm tra chịu kéo và chịu cắt, bao gồm các dạng phá hoại của thép và bê tông, nhằm xác định sức kháng thiết kế nhỏ nhất và thực hiện kiểm tra tương tác giữa lực kéo và lực cắt.

Hình 2.7: Khái niệm thiết kế (gia tăng tác động và suy giảm khả năng kháng lực)

Sơ đồ luồng thiết kế neo, thể hiện quá trình kiểm tra khả năng chịu kéo và chịu cắt, bao gồm các dạng phá hoại của thép và bê tông, từ đó xác định sức kháng thiết kế nhỏ nhất và thực hiện kiểm tra tương tác giữa tải kéo và tải cắt.

Hình 2.8: Kiểm tra các dạng phá hoại dưới tác dụng của tải kéo và tải cắt

Hai sơ đồ minh họa một nhóm neo, bao gồm hình chiếu phối cảnh 3D thể hiện lực tác dụng và kích thước hình học, cùng hình chiếu mặt bằng thể hiện bố trí neo, khoảng cách giữa các neo và sự phân bố tải trọng thông qua các đường truyền lực theo phương chéo.

Hình 2.9: Thiết kế được kiểm tra bằng PROFIS cùng các hình ảnh minh họa kết quả

Chương 7 trình bày các tính năng của Hilti PROFIS Engineering, phần mềm thiết kế kết cấu trên nền tảng đám mây dành cho thiết kế neo tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành. Nội dung bao gồm mô hình hóa ứng dụng, xác định tải trọng, điều kiện môi trường và điều kiện làm việc. Ngoài ra, chương này còn nhấn mạnh khả năng mô phỏng chân thực bản đế thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện (CBFEM).

Tổng quan các tính năng của phần mềm, bao gồm phân tích kết cấu, giao diện thân thiện, tuân thủ tiêu chuẩn, phân tích nâng cao, tích hợp CAD, hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy và tiết kiệm thời gian, chi phí.

Hình 2.10: PROFIS, phần mềm thiết kế cho các ứng dụng bản đế và neo liên kết thép với bê tông

Ba bảng thể hiện quy trình thiết kế neo, bao gồm mô hình phân tích 3D với hiển thị ứng suất, giao diện kiểm tra thiết kế với tỷ lệ sử dụng (%), và báo cáo kỹ thuật chi tiết phục vụ lựa chọn neo.

Hình 2.11: Phân tích CBFEM và báo cáo thiết kế mẫu trong PROFIS

Chương 8 mô tả các bước cần thiết trong quy trình lắp đặt, việc sử dụng công cụ phù hợp, các công nghệ hỗ trợ (SPEC2SITE), dịch vụ tại công trường, công tác kiểm tra, thử nghiệm tại hiện trường và quy trình kiểm soát chất lượng do Hilti cung cấp.

Sơ đồ tuần tự minh họa các yếu tố cần thiết để đảm bảo lắp đặt neo đạt chất lượng,bao gồm lựa chọn sản phẩm phù hợp theo đặc tính kỹ thuật,lập kế hoạch,lựa chọn vật liệu,quy trình lắp đặt,kiểm tra an toàn và kết quả cuối cùng là lắp đặt đạt chất lượng cao.

Hình 2.12: Các bước lắp đặt đúng kỹ thuật

Hai hình ảnh minh họa quá trình lắp đặt neo, trong đó một hình sử dụng máy siết bu lông dùng pin để siết chặt neo trên bản đế thép, và hình còn lại sử dụng dụng cụ lắp đặt thủ công để cố định neo cấy sau vào sàn bê tông.

Hình 2.13: Ứng dụng các công cụ mới nhất, dịch vụ công trường và giải pháp SPEC2SITE

Chương 9 giới thiệu một số dự án tiêu biểu trên thế giới liên quan đến các ứng dụng liên kết thép với bê tông, đồng thời làm nổi bật sự hỗ trợ và các giải pháp trọn gói do Hilti cung cấp.

Hai hình ảnh minh họa công trình hạ tầng giao thông, trong đó hình bên trái thể hiện các bản đế neo được lắp đặt dọc theo mặt cầu, còn hình bên phải là góc nhìn từ trên cao của một cầu cạn đang thi công băng qua khu vực cây xanh.

Hình 2.14: Các dự án tham khảo tiêu biểu

3.0 Tham khảo

Nhấn vào đây để tải xuống Sổ tay S2C (S2C Handbook):

Tài liệu tham khảo

  1. EN 1992-4 (Eurocode 2) - Thiết kế kết cấu bê tông - Phần 4: Thiết kế các liên kết neo sử dụng trong bê tông, Brussels: CEN, 2018.

  2. Eligehausen, R., Mallée, R. và Silva, J.F., Anchorage in Concrete Construction (Neo trong kết cấu bê tông), Berlin: Ernst & Sohn GmbH & Co. KG., 2006.

  3. fib Bulletin 58: Thiết kế hệ neo trong bê tông, Lausanne: IFSC, 2011.

  4. EN 1992-1-1:2004-12 (Eurocode 2) - Thiết kế kết cấu bê tông - Phần 1-1: Các quy tắc chung và quy tắc áp dụng cho công trình xây dựng, Brussels: CEN, 2004.

  5. Eurocode 2 - Thiết kế kết cấu bê tông - Phần 1-2: Các quy tắc chung - Thiết kế kết cấu chịu tác động của hỏa hoạn, Brussels: CEN, 2004.

  6. Eurocode 8 - Thiết kế công trình chịu động đất - Phần 1: Các quy tắc chung, tác động động đất và quy tắc đối với công trình xây dựng, Brussels: CEN, 2004.

  7. EN 1990:2002+A1 - Cơ sở thiết kế kết cấu, Brussels: CEN, 2005.

  8. EOTA TR 061 - Phương pháp thiết kế liên kết neo trong bê tông chịu tải trọng chu kỳ do mỏi, Brussels: EOTA, tháng 02/2024.

  9. EOTA TR 075 - Thiết kế neo vít liên kết bằng keo sử dụng trong bê tông, Brussels: EOTA

    (đang được biên soạn) .

  10. EOTA TR 082 - Thiết kế liên kết neo bằng keo trong bê tông dưới điều kiện cháy, Brussels: EOTA, tháng 04/2024.