Tính toán chiều dài neo và nối cốt thép

  1. Các thực nghiệm cho thấy rằng chiều dài neo và nối chống cốt thép phụ thuộc vào sức bám dính giữa bê tông và cốt thép, và ứng suất trong thanh cốt thép. Các yếu tố tạo nên sức bám dính giữa bê tông và cốt thép bao gồm bề mặt của cốt thép (có gờ hay không có gờ), và tính co ngót của bê tông. Như vậy, dạng bề mặt cốt thép, nhóm cốt thép và cấp độ bền bê tông là 3 yếu tố chính quyết định chiều dài neo tối thiểu của cốt thép trong cấu kiện bê tông cốt thép.
    tính-toán-chiều-dài-neo-và-nối-cốt-thép.jpg
    Một số tài liệu thực hành thiết kế kết cấu có đưa ra các chiều dài neo và nối chồng thông dụng để áp dụng trong thực hành, tuy nhiên phương pháp xác định chiều dài neo và nối chồng được quy định tương đối rõ ràng trong tiêu chuẩn và các kỹ sư nên chủ động tính toán để áp dụng cho công trình của mình.
    TCXDVN 5574-2018 quy định về neo và nối cốt thép trục mục 10.3.5 và 10.3.6, công thức xác định chiều dài neo và nối chồng cốt thép như sau:

    Neo cốt thép


    tính-toán-chiều-dài-neo-và-nối-cốt-thép-1.jpg
    Trong đó:
    • L o,an : là chiều dài neo cơ sở.
    • A s,cal ; A s,ef: là diện tích tiết diện ngang của cốt thép lần lược theo tính toán và thực tế.
    • α : là hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của bê tông và cốt thépvà ảnh hưởng của cấu tạo vùng neo của cấu kiện đến chiều dài neo.

    Nối cốt thép


    tính-toán-chiều-dài-neo-và-nối-cốt-thép-2.jpg
    Trong đó:
    • L o,an : là chiều dài neo cơ sở.
    • A s,cal ; A s,ef: là diện tích tiết diện ngang của cốt thép lần lược theo tính toán và thực tế.
    • α : là hệ số kể đến ảnh hưởng của trạng thái ứng suất của cốt thép thanh, giải pháp cấu tạo của cấu kiện trong vùng nối các thanh thép được nối trong một tiết diện so với tổng số thanh thép trong tiết diện này, khoản cách giữa các thanh thép được nối.

    Chiều dài neo cơ sơ xác định theo công thức:


    tính-toán-chiều-dài-neo-và-nối-cốt-thép-3.jpg
    Trong đó:
    • As và us lần lượt là diên tích tiết diện ngang của thanh cốt thép được neo và chu vi tiết diện của nó, được xác định theo đường kính danh nghĩa của thanh cốt thép.
    • Rbond là cường độ bám dính tính toán của cốt thép với bê tông, với giả thiết là độ bám dính này phân bố đều theo chiều dài neo, và được xác định theo công thức:
    tính-toán-chiều-dài-neo-và-nối-cốt-thép-4.jpg
    Trong đó:
    • Rbt là cường độ chịu kéo dọc trục tính toán của bê tông.
    • η1 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của loại bề mặt cốt thép, lấy bằng:
      • Đối với cốt thép không ứng suất trước:
        • 1,5 − đối với cốt thép thanh trơn theo TCVN 1651-1:2008;
        • 2,0 − đối với cốt thép kéo (hoặc cán) nguội có gân;
        • 2,5 − đối với cốt thép cán nóng có gân và cốt thép gia công cơ nhiệt có gân;
      • Đối với cốt thép ứng suất trước:
        • 1,8 − đối với dây thép kéo (cán) nguội có gân theo TCVN 6284-2:1997 (ISO 6394-2:1991);
        • 2,2 − đối với cáp 7 sợi trơn và 19 sợi theo TCVN 6284-4:1997 (ISO 6934-4:1991);
        • 2,4 − đối với cáp 7 sợi theo TCVN 6284-4:1997 (ISO 6934-4:1991), được chế tạo từ dây thép có gân.
        • 2,5 − đối với cốt thép cán nóng và cốt thép gia công cơ nhiệt.
    • η2 là hệ số, kể đến ảnh hưởng của cỡ đường kính cốt thép, lấy bằng:
      • Đối với cốt thép không ứng suất trước:
        • 1,0 − khi đường kính cốt thép ds ≤ 32 mm;
        • 0,9 − khi đường kính cốt thép ds là 36 mm, 40 mm và lớn hơn.
      • Đối với cốt thép ứng suất trước:
        • 1,0 − đối với tất cả các loại cốt thép ứng suất trước.
    Công thức xác định chiều dài neo và nối chồng trên được tính toán cho trường hợp cốt thép chịu ứng suất lớn nhất (bằng cường độ tính toán). Trong trường hợp cốt thép được bố trí nhiều hơn diện tích yêu cầu (ứng suất trong khi làm việc bé hơn cường độ tính toán), thì tiêu chuẩn cho phép giảm chiều dài neo với tỉ lệ tương ứng.
    Có thể nhận thấy rằng cấp độ bền của bê tông càng thấp, nhóm cốt thép có cường độ càng cao thì chiều dài neo và nối chống yêu cầu càng lớn.