Tiêu chuẩn TCVN 13684-2:2023 Thép cốt bê tông - Thanh thép cốt có đầu neo - Phần 2

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13684-2:2023
ISO 15698-2:2012

THÉP CỐT BÊ TÔNG - THANH THÉP CỐT CÓ ĐẦU NEO - PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP THỬ

Steel for the reinforcement of concrete - Headed bars - Part 2: Test methods

Lời nói đầu

TCVN 13684-2:2023 hoàn toàn tương đương ISO 15698-2:2012.

TCVN 13684-2:2023 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 17 Thép biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 13684, Thép cốt bê tông - Thanh thép cốt có đầu neo bao gồm các phần sau:

- Phần 1: Các yêu cầu.

- Phần 2: Phương pháp thử.

THÉP CỐT BÊ TÔNG - THANH THÉP CỐT CÓ ĐẦU NEO - PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP THỬ

Steel for the reinforcement of concrete - Headed bars - Part 2: Test methods

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp thử áp dụng cho thanh thép cốt có đầu neo dùng làm cốt trong các kết cấu bê tông.

Tiêu chuẩn này có thể áp dụng được với các tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép khác cũng như các tiêu chuẩn khác nhau về thanh thép cốt.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho thực hiện các thanh thép cốt có đầu neo trong điều kiện chịu tải va đập.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 1651-1, Thép cốt bê tông - Phần 1: Thép thanh tròn trơn.

TCVN 1651-2, Thép cốt bê tông - Phần 2: Thép thanh vằn.

TCVN 7937-1 (ISO 15630-1), Thép làm cốt bê tông và bê tông dự ứng lực - Phương pháp thử - Phần 1: Thanh, dảnh và dây dùng làm cốt.

TCVN 10599 (ISO 4965) (Tất cả các phần), Vật liệu kim loại - Hiệu chuẩn lực động cho thử nghiệm mỏi một trục - Phần 1: Hệ thống thử nghiệm

TCVN 10600-1 (ISO 7500-1), Vật liệu kim loại - Kiểm tra xác nhận máy thử tĩnh một trục - Phần 1: Máy thử kéo/nén - Kiểm tra xác nhận và hiệu chuẩn hệ thống đo lực.

TCVN 10601 (ISO 9513), Vật liệu kim loại - Hiệu chuẩn hệ thống máy đo độ giãn sử dụng trong thử nghiệm một trục.

TCVN 13684-1 (ISO 15698-1), Thép cốt bê tông - Thanh thép cốt có đầu neo - Phần 1: Các yêu cầu.

ISO 1920-3, Testing of concrete - Part 3: Making and curing test specimens (Thử nghiệm bê tông-Phần 3: Chế tạo và lưu hóa các mẫu thử).

ISO 1920-4, Testing of concrete - Part 4: strength of hardened concrete (Thử nghiệm bê tông - Phần 4: Độ bền của bê tông đã đông đặc).

ISO 898-1, Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel - Part 1: Bolts, screws and studs with specified property classes - Coarse thread and fine pitch thread (Cơ tính của các chi tiết kẹp chặt chế tạo bằng thép cacbon và thép hợp kim - Phần 1: Bu lông, vít và vít cứng có các cấp đặc tính quy định - Ren bước lớn và bước nhỏ).

ISO 16020, Steel for reinforcement of concrete and prestressing of concrete - Vocabulary (Thép cốt bê tông và thép cốt bê tông dự ứng lực - Từ vựng).

ISO 22965-2, Concrete - Part 2: Specifications of composition materials, concrete production and elastic deformation of concrete (Bê tông - Phần 2: Đặc tính kỹ thuật của các vật liệu hợp thành, bê tông và biến dạng đàn hồi của bê tông)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp các thuật ngữ và định nghĩa được cho trong TCVN 13684-1 (ISO 15698-1) và ISO 16020.

4  Ký hiệu

Tiêu chuẩn này áp dụng các ký hiệu được cho trong Bảng 1.

Bảng 1 - Các ký hiệu

5  Thử truyền tải trọng

5.1  Quy định chung

Điều này quy định các phương pháp để thử khả năng truyền một lực quy định cho bê tông xung quanh qua thanh thép cốt bê tông có đầu và xác định các đặc tính neo giữ các phép thử được sử dụng là thử kéo để kiểm tra:

a) Cỡ kích thước và hình dạng của bề mặt tựa của đầu thanh;

b) Độ cứng vững neo giữ;

c) Độ bền của mối nối đầu thanh với thân thanh trong các điều kiện thực tế;

d) Chiều dài liên kết bổ sung yêu cầu và tác động hợp thành của đầu thanh và mối nối liên kết (chỉ dùng cho các đầu thanh nhóm B1).

Các thử nghiệm để kiểm tra chất lượng và xác định chủng loại của các thanh thép cốt có đầu neo. Phép thử với đầu thanh được đưa vào trong bê tông không chỉ bị giới hạn cho sự phá hủy trong mối đầu thanh với thân thanh hoặc trong bản thân thanh mà còn bao gồm cả sự vỡ vụn hoặc biến dạng không đàn hồi quá mức của bê tông xung quanh.

Phải thực hiện tất cả các phép thử trên các thanh thép cốt có đầu neo được chế tạo hoặc lắp ráp theo cùng một cách như đã được chuẩn bị cho sử dụng bình thường trong kết cấu. Mỗi thử nghiệm phải bao gồm tối thiểu là ba mẫu thử.

5.2  Máy thử

Máy thử phải được kiểm tra và hiệu chuẩn phù hợp với TCVN 10600-1 (ISO 7500-1) và phải là máy cấp 1 hoặc cấp cao hơn hoặc là máy có cấp tương ứng phù hợp với một tiêu chuẩn tương đương đã được chấp nhận.

Phạm vi lực của máy thử phải thích hợp với lực phá hủy yêu cầu của mẫu thử.

Phép thử với mẫu thử được đưa vào trong bê tông và phép thử trong không khí có thể được thực hiện theo phương thẳng đứng hoặc nằm ngang tùy thuộc vào máy thử. Phải kiểm tra được tất cả bốn mặt của mẫu thử bê tông.

5.3  Phương pháp thử

Phải đặt mẫu thử trên bệ đỡ có lỗ ở giữa của thiết bị kéo như đã quy định dưới đây. Lực kéo phải được tác dụng vào đầu mút nhô ra của thanh thép cốt bê tông.

Trong quá trình thử các mẫu thử bê tông, phải quan sát và ghi lại các vết nứt ở bề mặt của bê tông.

Nếu mẫu thử có hư hỏng vùng kẹp chặt và mối nối giữa đầu thanh và thân thanh vẫn còn nguyên vẹn thì có thể tiếp tục thử nghiệm sau khi kẹp chặt lại mẫu thử.

5.4  Các phép đo và thiết bị đo

Phải thực hiện các phép đo sau:

a) Lực tác dụng phải được đo với độ chính xác ± 1% hoặc cao hơn;

b) Biến dạng trong thanh thép cốt bê tông phải được đo với độ chính xác ± 5% hoặc cao hơn và thêm vào đó phải đo biến dạng của các mẫu thử bê tông;

c) Độ dịch chuyển của đầu thanh phải được đo bằng giãn kế cấp 1 hoặc cao hơn theo TCVN 10601 (ISO 9513), hoặc có cấp tương ứng phù hợp với một tiêu chuẩn tương đương đã được chấp nhận.

Phải ghi lại các kết quả thử.

5.5  Lắp đặt thử nghiệm với thanh thép cốt có đầu neo được đưa vào bê tông

5.5.1  Hình học và lắp đặt thử nghiệm

Mẫu thử bê tông phải là một khối bê tông hình lăng trụ và thanh thép cốt có đầu neo đặt vào tâm của khối bê tông này. Thanh thép cốt có đầu neo phải bao gồm toàn bộ mặt cắt ngang của thanh thép được cán có đầu neo tiếp xúc với một đầu của thanh thép cốt và tạo khuôn thành khối bê tông hình lăng trụ. Khối bê tông hình lăng trụ phải có tiết diện vuông. Phải đặt mẫu thử trên máy thử như đã chỉ ra trên Hình 1. Mẫu thử phải được đỡ theo phương đồng tâm với đường trục dọc của thanh thép cốt bê tông. Đầu mút tự do của thanh thép cốt bê tông không gắn chặt với đầu thanh được kẹp chặt bằng máy thử.

Đối với các đầu nhóm B2 và B3 cần áp dụng lắp đặt thử nghiệm được chỉ ra trên Hình 1a). Thanh thép cốt bê tông được lắp với một ống bằng chất dẻo hoặc chi tiết tương tự để ngăn ngừa sự liên kết và cho phép đầu thanh neo giữ được toàn bộ lực tác dụng.

Đối với các đầu nhóm B1, một đoạn (l_b) của thanh tương đương với chiều dài của mối nối liên kết yêu cầu phải được đưa vào trong bê tông. Phần còn lại được đưa vào bê tông của thanh thép cốt bê tông phải được lắp đặt một ống chất dẻo hoặc chi tiết tương tự.

Đối với các đầu nhóm B1, dạng hình học của thép cốt bê tông được thử phải được mô tả dưới dạng trạng thái bề mặt (có gỉ...) và diện tích tương đối của gân phù hợp với TCVN 1651-2 và được đo phù hợp với TCVN 7937-1 (ISO 15630-1). Phải đo và ghi lại tất cả các thông số cần cho tính toán diện tích tương đối của gân (hoặc diện tích tương đối của vết ấn hiện vào bê tông).

Ống chất dẻo phải được lắp với khe hở khoảng 1 mm xung quanh thanh thép cốt bê tông và chiều dày ống không được vượt quá 2 mm.

Để đo độ dài dịch chuyển của đầu thanh (nghĩa là độ cứng vững của neo giữ) và chì báo sự ép nén bê tông, phải gắn vào đầu thanh một chốt bằng thép. Chốt thép phải nhô ra ngoài bề mặt của bê tông như đã chỉ ra trên Hình 1 và phải được lắp với một ống chất dẻo hoặc chi tiết tương tự để ngăn ngừa sự liên kết với bê tông.

Các kích thước của mẫu thử được cho trên Bảng 2.

Bảng 2 - Các kích thước của mẫu thử tính bằng mm ^a)

CHÚ THÍCH: Kinh nghiệm cho thử nghiệm các thanh có các đường kính lớn hơn 32 mm bị hạn chế. Để sử dụng phương pháp thử cho các kích thước lớn này nên thực hiện một chương trình thử kiểu để đánh giá khả năng áp dụng phương pháp thử. Lưu ý rằng khối lượng của các mẫu thử khoảng 85 kg đến 500 kg.

Mẫu thử bê tông phải được đỡ và kẹp chặt trên thiết bị thử sao cho tải trọng được truyền theo phương dọc trục và không chịu tác động của bất cứ momen uốn nào với mức có thể thực hiện được.

Mẫu thử bê tông phải được đặt cốt thép để ngăn ngừa sự chia tách sớm (vết nứt sớm) của mẫu thử. Cốt thép phải gồm có các thanh thép cốt bê tông thẳng có đường kính nhỏ được bố trí chéo chữ thập ở cả hai phía của thanh thép cốt có đầu neo phân bố đều trên khoảng cách b từ đầu thanh trên xuống dưới. Tổng số cốt thép cần thiết tại mỗi phía và mỗi chiều được cho trong Bảng 3.

Bàng 3 - Cốt thép trong mẫu thử bê tông ^a)

CHÚ THÍCH: Cốt thép hạn chế được đặt trên một mẫu thử có một thanh thép cốt cổ đầu neo cấp 500 với giới hạn bền kéo lớn nhất 775 MPa (vùng giới hạn trên) ứng suất cho phép trong cốt thép hạn chế là 200 MPa. Tổng số lượng cốt thép hạn chế bằng bốn lần các giá trị cho trong Bảng 3.

Nếu xảy ra sự chia tách vết nứt trong mẫu thử bê tông thì phép thử có thể được lặp lại với số lượng cốt thép chia tách tăng lên tới một số lượng có thể thực hiện được vừa đủ để tránh sự chia tách, số lượng mới của cốt thép phải được công bố trong báo cáo thử.

CHÚ DẪN:

1. Chốt để đo độ dịch chuyển của đầu thanh

2. Ống bọc để ngăn ngừa sự kết dính

3. Ống bọc để ngăn ngừa sự kết dính

h. Chiều cao của mẫu thử

b. Chiều rộng của mẫu thử theo cả hai hướng

c. Lớp bê tông bảo vệ đầu thanh

Hình 1 - Lắp đặt để thử nghiệm với các đầu thanh dược dưa vào trong bê tông

5.5.2  Vật liệu bê tông và chế tạo mẫu thử bê tông

Nhà sản xuất phải quy định độ bền của bê tông trên mẫu thử.

Bê tông phải được chế tạo bằng các cốt liệu loại tốt với cỡ kích thước lớn nhất của cốt liệu là 16 mm. Phải thực hiện quá trình lèn chặt tới cùng một cấp như đối với các khối lập phương hoặc các khối hình trụ dùng cho kiểm tra độ bền của bê tông.

Độ bền của bê tông phải được kiểm tra bằng các khối hình trụ hoặc các khối lập phương từ cùng một mẻ và được thử ở cùng một tuổi kỹ thuật như mẫu thử bê tông. Phải xác định độ bền của bê tông theo ISO 1920-4 và phân loại theo ISO 22965-2.

Phải chế tạo và lưu hóa các mẫu thử bê tông theo ISO 1920-3 hoặc một tiêu chuẩn tương đương đã được chấp nhận tới mức các yêu cầu có liên quan không mâu thuẫn với tiêu chuẩn này. Phép thử tốt nhất được thực hiện sau 28 ngày.

Mẫu thử bê tông phải được đúc lộn ngược (nghĩa là thanh thép cốt phải ở vị trí thẳng đứng với đầu thanh ở dưới đáy của khuôn, xem Hình 1) trong các khuôn cứng vẫn có khả năng tạo ra các mẫu thử bê tông có các kích thước và dung sai phù hợp với tiêu chuẩn này. Các khuôn phải kính nước và không có kính hấp thu.

Quá trình đặt, lèn chặt bê tông và là phẳng bề mặt, chế tạo và lưu hóa các mẫu thử bê tông phải được thực hiện phù hợp với ISO 1920-3.

Áp dụng các dung sai sau:

1) Dung sai của chiều rộng, b, là ± 5%:

2) Dung sai của chiều cao, h_a hoặc h_b, phải là ± 5%;

3) Dung sai độ vuông góc của đồng trục thành cốt thép so với đáy (nghĩa là bề mặt chịu tải) phải là ± 0,75°;

4) Dung sai độ phẳng của bề mặt chịu tải phải là ± 1,0 mm.

CHÚ THÍCH: Các dung sai được định nghĩa theo ISO 1920-3.

5.6  Lắp đặt thử nghiệm với thanh thép cốt có đầu neo trong không khí

5.6.1  Quy định chung

Điều này quy định một phương pháp khác để thử nghiệm khả năng truyền lực quy định từ thanh cho đầu thanh khi đã kiểm tra sự thích hợp của đầu thanh cho truyền lực vào trong bê tông có thể sử dụng phương pháp này nếu các điều kiện cho trong 7.2.1 của TCVN 13684-1 (ISO 15698-1) được đáp ứng. Phép thử được thực hiện là một phép thử kéo được dự định sử dụng để kiểm tra độ bền của mối nối đầu thanh với thân thanh trong các điều kiện gần đúng với thực tế.

5.6.2  Lắp đặt thử nghiệm

Mẫu thử phải được đặt thẳng đứng với bề mặt tựa của đầu thanh tựa trên bề mặt đã có lỗ ở giữa của thiết bị kéo. Có kích thước và hình dạng của lỗ phụ thuộc vào cỡ kích thước và hình dạng của đầu thanh như đã cho dưới đây, xem Hình 2. Phải tác dụng lực kéo vào đầu mút nhô ra của thanh thép cốt bê tông.

a) Đầu vuông: lỗ tròn A có đường kính D_c = 0,72 lần chiều dài cạnh của đầu thanh.

b) Đầu hình chữ nhật: lỗ tròn a có đường kính D_c = (0,52 + 0,2α_A) - D_H,max, ở đây α_A là tỷ lệ dạng bề ngoài của đầu thanh và D_H,max là chiều dài cạnh lớn hơn của đầu thanh (xem TCVN 13684-1 (ISO 15698- 1). 6.1).

c) Đầu tròn: lỗ tròn A có đường kính D_c = 0,69 lần đường kính đầu thanh.

CHÚ THÍCH: Có kích thước và hình dạng của lỗ bệ đó được thiết kế sao cho tải trọng tác dụng theo đường dọc theo mép lỗ tạo ra các ứng suất uốn gần như xấp xỉ nhau trong đầu thân như khi bề mặt tựa của đầu thanh chịu tác dụng của một tài trọng phân bổ đều.

Hình 2 - Ví dụ về các lỗ bệ đỡ đầu thanh

Đối với các đầu thanh dài có tỷ số cạnh nhỏ hơn 0,5 (ví dụ với uốn một chiều), hai bệ đỡ với khoảng hở w = 0,55 D_H,max có thể được sử dụng như trong Hình 3.

5.7  Tải trọng neo giữ trong điều kiện chịu tải trọng tĩnh

5.7.1  Quy định chung

Mục đích của thử nghiệm chịu tải trọng tĩnh là kiểm tra tải trọng neo giữ tĩnh của thanh thép cốt có đầu neo. Phương pháp thử áp dụng được cho cả hai thử nghiệm thanh thép cốt có đầu neo được đưa vào trong bê tông và cho thử nghiệm tùy chọn trong không khí.

Nguyên lý của thử nghiệm trong bê tông là chất tải cho phần neo giữ của một thanh thép cốt có đầu neo được gắn vào trong một khối bê tông hình lăng trụ bằng một lực kéo. Mối quan hệ giữa lực kéo và độ dịch chuyển tương đối giữa đầu thanh và bề mặt bê tông được đo tới khi xảy ra phá hủy. Lực được gia tăng tới khi xảy ra phá hủy. Nguyên lý của thử nghiệm được minh họa trên Hình 1.

Nguyên lý của thử nghiệm trong không khí là có kích thước của lỗ sẽ cho phép có độ uốn cong nhỏ của đầu thanh tương tự như một đầu thanh được đưa vào trong bê tông với áp lực tác dụng vào bê tông được phân bố đều. Nguyên lý của thử nghiệm được minh họa trên Hình 2, Hình 3 và Hình 4.

CHÚ DẪN:

W Khoảng hở giữa các bệ đỡ

Hình 3 - Bệ đỡ lựa chọn cho các đầu thanh có tỷ lệ hình dạng nhỏ hơn 0,5

Hình 4 - Lắp đặt thử nghiệm cho phép thử truyền tải trọng trong không khí

5.7.2  Phương pháp thử

Tải trọng phải được tác dụng đều với tốc độ chất tải tương đương với độ tăng ứng suất của thanh thép cốt xấp xỉ 10 MPa/s.

Phải đo độ lệch chuyển của đầu một cách liên tục.

Khi thử nghiệm trong bê tông, cho phép các mẫu thử của tất cả các loại được chất tải trước tới 0,9 R_eH,spec và được dỡ tải một số lần để ổn định sự tương tác của đầu thanh với bê tông trước khi mẫu thử được chất tải tĩnh và xác định độ dịch chuyển của đầu thanh.

CHÚ THÍCH: Do bắt đầu thử nghiệm bằng chất tải trước một số lần cho mẫu thử, một số biến dạng của bê tông được tích tụ lại và sự chất tải để phá hủy sẽ được thực hiện theo cách hiện thực hơn (xem Hình 5). Số chu kỳ chất tải yêu cầu sẽ được đánh giá bởi phòng thí nghiệm thử. Thông thường cần có 10 chu kỳ là đủ. Quá nhiều chu kỳ được xem là không cải thiện được các kết quả.

5.7.3  Kết quả thử

Khi thử nghiệm trong bê tông, quan hệ giữa lực tác dụng và độ dịch chuyển của đầu thanh phải được vẽ thành biểu đồ (xem Hình 5). Độ dịch chuyển không có tỷ lệ đáng kể có thể chỉ ra sự bắt đầu vỡ vụn của bê tông trong vùng mặt tựa của đầu, nghĩa là khi đường cong biểu hiện sự mất độ cứng vững một cách đáng kể. Nếu không thể tăng lực lên hơn nữa, nghĩa là đường cong lực dịch chuyển nằm ngang thì lực đạt được phải được xem là lực neo giữ của mẫu thử. Chừng nào mà lực có thể tăng lên được thì phải tiếp tục chất tải tới khi thanh thép cốt hoặc mối nối đầu thanh với thân thanh bị phá hủy. Nếu đường cong tải trọng dịch - chuyển không đưa ra biểu hiện rõ ràng về sự vỡ vụn của bê tông đã xảy ra hoặc không xảy ra thì mẫu thử bê tông phải được cắt qua mặt phẳng ở giữa để nhận biết bất cứ sự nứt vỡ bê tông nào trong vùng mặt tựa của đầu thanh.

CHÚ THÍCH: Nứt vỡ chớm nở của bê tông thường được nhìn thấy trên đường cong tải trọng - biến dạng như là hiện tượng mất cứng vững dưới dạng độ dịch chuyển của đầu thanh tăng lên một cách đáng kể. Độ lớn của dịch chuyển không tỉ lệ phụ thuộc vào một số thông số. Các thông số quan trọng nhất là loại và cấp của bê tông, mác thép của thanh thép cốt, cỡ kích thước và hình dạng của đầu. Hình 5 đưa ra một biểu đồ mẫu thử có sự đứt gãy thanh thép cốt bê tông mà không có hiện tượng vỡ vụn bê tông. Mẫu thử là bê tông có mặt độ thông thường cấp C35/40 và một thanh thép cốt có đầu neo thuộc loại thanh 500 và bề mặt tựa hiệu dụng của đầu bằng sáu lần tiết diện của thanh. Trong trường hợp này, độ dịch chuyển gây ra phá hủy vượt quá độ dịch chuyển đàn hồi tuyến tính khoảng 10%. Không quan sát thấy sự vỡ vụn của bê tông, ngay cả với phạm vi 10x.

CHÚ DẪN:

1 Đường cong chất tải trước (3 chu kỳ đầu tiên)

2 Đường cong chất tải (sau 15 chu kỳ chất tải trước)

3 Đường cong lực tuyến tính - dịch chuyển lý thuyết

X Độ dịch chuyển (mm)

Y Lực (kN)

Hình 5 - Đường cong lực - dịch chuyển điển hình cho bê tông có tỷ trọng thông thường

5.8  Tải trọng neo giữ trong điều kiện chất tải mỏi đàn hồi có chu kỳ cao

5.8.1  Quy định chung

Mục đích của thử nghiệm mỏi đàn hồi có chu kỳ cao, là kiểm tra tải trọng mỏi neo giữ của thanh thép cốt có đầu neo. Phương pháp thử áp dụng được cho cả hai thử nghiệm thanh thép cốt có đầu neo được đưa vào trong bê tông và thử nghiệm tùy chọn trong không khí.

Đặc tính mỏi của một thanh thép cốt có đầu neo sẽ thấp hơn đặc tính mỏi của thanh cơ bản (loại F1) hoặc bằng đặc tính mỏi của thanh cơ bản (loại F2). Mục đích của thử nghiệm mỏi các thanh thép cốt có đầu neo là để kiểm tra độ bền mỏi của thanh thép cốt có đầu neo, bao gồm các đặc tính mỏi của bê tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh và xác định loại đầu thanh.

CHÚ THÍCH 1: Cỡ kích thước và kết cấu của đầu sẽ ảnh hưởng tới đặc tính mỏi của bê tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh. Vì có ít thanh thép cốt có đầu neo đã được thử về mỏi có chu kỳ cao trong bê tông cho nên hiện nay có ít kinh nghiệm với các loại đầu khác nhau trên thị trường.

Trong thử nghiệm mỏi, mẫu thử phải chịu tác dụng của một lực kéo ra theo dọc trục, lực này thay đổi có chu kỳ theo một dạng sóng hình sin có tần số không đổi trong phạm vi đàn hồi.

Phải thực hiện các phép thử ở hai phạm vi ứng suất với mức ứng suất trên (σ_max) là 0,6 R_eH,spec. Tối thiểu phải thử ba mẫu thử tại mỗi phạm vi ứng suất trong tổng số sáu thử nghiệm.

Các phạm vi ứng suất được lựa chọn phải đảm bảo sao cho có thể so sánh các kết quả với đường cong S-N của thanh cơ bản tại phần phía trên và phía dưới của đường cong (xem Hình 7).

CHÚ THÍCH 2: Trừ khi có quy định khác, nên sử dụng một phạm vi ứng suất thấp 2σ_a là 0,2 R_eH,spec và một phạm vi ứng suất cao 2σ_a là 0,5 R_eH,spec.

5.8.2  Thiết bị thử

Phải thực hiện thử nghiệm mỏi trong điều kiện kiểm soát tải trọng bằng trục trượt máy thủy lực được vận hành bởi một hệ thống điều khiển servo.

Máy thử mỏi khi thử trong bê tông và trong không khí phải được hiệu chuẩn theo TCVN 10600-1 (ISO 7500-1) và TCVN 10599 (ISO 4965). Độ chính xác phải là ± 1 % hoặc cao hơn và máy phải có khả năng duy trì mức ứng suất trên σ_max trong phạm vi ± 2 % của giá trị quy định và mức ứng suất dưới σ_min trong phạm vi ± 2 % của giá trị quy định.

5.8.3  Phương pháp thử

Tần số của các chu kỳ tải trọng phải được giữ không đổi trong quá trình thử cũng như trong loạt thử. Tần số không được lớn hơn 200 Hz.

Đối với các đầu thanh được đưa vào trong bê tông, phải đo độ dịch chuyển của đầu thanh một cách liên tục hoặc ít nhất là mẫu thử bê tông phải được cắt qua mặt phẳng ở giữa lúc kết thúc phép thử để nhận biết bất cứ sự vỡ vụn nào của bê tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh.

Khi thử nghiệm trong bê tông, phải cho phép các mẫu thử của tất câ các loại được chất tải trước đến 0,6 R_eH,spec và được dỡ tải một số làn để ổn định sự tương tác của đầu thanh với bê tông trước khi mẫu thử được chất tải mỏi và xác định độ dịch chuyển của đầu thanh.

Nhiệt độ của mẫu thử không được vượt quá 40 °C trong suốt quá trình thử. Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm thử phải ở trong khoảng 18 °C và 30 °C.

CHÚ DẪN:

1. Ứng suất

2. Thời gian

3. Chu kỳ tải trọng

4. Mức ứng suất trên (σ_max)

5. Mức ứng suất dưới (σ_min)

6. Phạm vi ứng suất (2σ_a)

Hình 6 - Biểu đồ chu kỳ tải trọng

Thử nghiệm được kết thúc lúc thanh thép cốt có đầu neo bị phá hủy, bê tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh bị vỡ vụn hoặc lúc đạt tới số chu kỳ quy định mà không có sự phá hủy. Sự vỡ vụn của bê tông nghĩa là mất độ cứng vững một cách đáng kể phải được xem là sự phá hủy.

CHÚ THÍCH: Mất độ cứng vẫn được biểu hiện khi góc của đường cong tải trọng - dịch chuyển giảm đi.

5.8.4  Kết quả thử

Đối với các mẫu thử bê tông, quan hệ giữa độ dịch chuyển của đầu thanh với lực tác dụng phải được vẽ thành biểu đồ để xác định bất cứ sự vỡ vụn nào của bê tông bên dưới đầu thanh.

Nếu đường cong tải trọng dịch chuyển không đưa ra biểu hiện rõ ràng về sự vỡ vụn của bê tông đã xảy ra hoặc không xảy ra thì mẫu thử bê tông phải được cắt qua mặt phẳng ở giữa để nhận biết bất cứ sự vỡ vụn nào của bê tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh.

Phải ghi lại số chu kỳ để phá hủy đối với tất cả các mẫu thử và so sánh với giá trị tương ứng của biểu đồ S-N của thanh thép cốt bê tông cơ bản (xem Hình 7).

Hình 7 - Biểu đồ S-N điển hình

5.9  Tải trọng neo giữ trong điều kiện chất tải đàn - dẻo có chu kỳ thấp

5.9.1  Quy định chung

Mục đích của thử nghiệm đàn - dẻo có chu kỳ thấp của các thanh thép cốt có đầu neo là để xác định khả năng chịu tải trọng động đất của thanh thép cốt có đầu neo, bao gồm cả đặc tính của bê tông, trong vùng mặt tựa của đầu thanh, và kiểm tra để bảo đảm rằng thanh thép cốt có đầu neo thuộc loại S. Phương pháp thử chỉ áp dụng cho thử nghiệm thanh thép cốt đối đầu được đưa vào trong bê tông.

CHÚ THÍCH: Cỡ kích thước và kết cấu của đầu có thể ảnh hưởng tới đặc tính trong điều kiện chất tải đàn - dẻo có chu kỳ thấp của bồ tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh. Vì hầu như không có bất cứ các thanh thép cốt có đầu neo nào đã được thử chất tải đàn - dẻo có chu kỳ thấp cho nên hiện nay trên thực tế không có kinh nghiệm đối với các loại đầu khác nhau trên thị trường.

Trong thử nghiệm đàn - dẻo có chu kỳ thấp, mẫu thử chịu tác dụng của một tải trọng kéo theo dọc trục, tải trọng này thay đổi có chu kỳ trong vùng dẻo.

5.9.2  Phương pháp thử

Mẫu thử bê tông phải được chất tải theo chương trình chất tải cho trong TCVN 13684-1 (ISO 15698-1).

Phải đo độ dịch chuyển của đầu thanh một cách liên tục.

Thử nghiệm được kết thúc lúc thanh thép cốt có đầu neo bị phá hủy, bê tông trong vùng mặt tựa của đầu thanh bị vỡ vụn hoặc lúc đạt tới số chu kỳ quy định mà không có sự phá hủy. Sự vỡ vụn của bê tông nghĩa là mất độ cứng vững một cách đáng kể phải được xem là sự phá hủy.

CHÚ THÍCH: Mất độ cứng vững được biểu hiện khi góc của đường cong tải trọng - dịch chuyển giảm đi.

5.9.3  Kết quả thử

Quan hệ giữa độ dịch chuyển của đầu thanh với lực tác dụng phải được vẽ thành biểu đồ để xác định bất cứ sự vỡ vụn nào của bê tông bên dưới đầu thanh.

Nếu đường cong tải trọng - dịch chuyển không đưa ra biểu hiện rõ ràng về sự vỡ vụn của bê tông đã xảy ra hoặc không xảy ra thì mẫu thử bê tông phải được cắt qua mặt phẳng ở giữa để nhận biết bất cứ sự vỡ vụn nào trong vùng mặt tựa của đầu thanh.

Vị trí phá hủy và dạng phá hủy phải được đưa vào báo cáo thử.

6  Thử độ cứng vững của mối nối

6.1  Quy định chung

Các phép thử độ cứng vững là một phần của thử nghiệm khả năng neo giữ các phép thử luân phiên được thực hiện là:

- Thử kéo bằng nêm;

- Thử uốn

Nhà sản xuất có thể quyết định kiểu loại thử được sử dụng nếu không được quy định bởi khách hàng.

CHÚ THÍCH: Đối với một số kiểu loại thử các thanh thép cốt có đầu neo, thử uốn thường không thích hợp và thử kéo bằng nêm chỉ là phép thử tùy chọn.

6.2  Thử kéo bằng nêm

6.2.1  Quy định chung

Các mẫu thử kéo phải có toàn bộ mặt cắt ngang của thanh như khi cán có đầu thanh được kẹp chặt tại một đầu mút của thanh thép cốt bê tông. Chiều dài nhỏ nhất của mẫu thử tối thiểu phải bằng 10 lần đường kính danh nghĩa của thanh và tối thiểu phải đủ dài để có thể được kẹp chặt một cách thích hợp. Phép thử phải dựa trên các nguyên lý chất tải nêm của các bu lông và vít nguyên cỡ trong ISO 898-1, tới mức có thể thực hiện được.

Phải thực hiện thử nghiệm kéo nêm phù hợp với các yêu cầu quy định trong TCVN 13684-1 (ISO 15698-1). Phải công bố góc nêm được sử dụng trong thử nghiệm trong báo cáo thử.

Cho phép có sai lệch lớn nhất của góc nêm Δβ = - 0,5°.

CHÚ DẪN:

C_d Khoảng hở của lỗ nêm

R Bán kính cạnh vát

d Đường kính danh nghĩa của thanh hoặc ống nối, ở vị trí thích hợp

T Chiều dày của nêm tại cạnh ngắn của lỗ

β Góc nêm

Hình 8 - Lắp đặt thử nghiệm kéo bằng nêm

6.2.2  Lắp đặt thử nghiệm

Phải đặt mẫu thử có một đầu được kẹp chặt tại một đầu mút vào máy thử và đầu được đỡ bởi một tấm thép có hình nêm như đã chỉ ra trên Hình 8. Đường kính của nêm phải là giá trị nhỏ nhất của 1,2 D_H,max. Nêm phải được chế tạo bằng thép đã tôi có độ cứng tối thiểu là 45 HRC. Góc nêm β phải theo kiểu (loại) thử yêu cầu như đã quy định trong TCVN 13684-1 (ISO 15968-1). Chiều dày của nêm tại cạnh ngắn của lỗ tối thiểu phải bằng một nửa đường kính danh nghĩa của thanh. Khoảng hở C_d của lỗ nêm phải đủ để cho phép thanh thép cốt có đầu neo hoặc ống nối, khi thích hợp di chuyển tự do trong lỗ mà không có ma sát giữa mẫu thử và mặt bên trong của lỗ. Nêm phải được bố trí đồng tâm với đường trục dọc của thanh thép cốt có đầu neo và tựa trực tiếp vào mặt bên dưới của đầu thanh. Phải có yêu cầu về khe hở giữa tấm thép đỡ hình nêm và bất cứ vật liệu mối hàn hoặc vật liệu tạo thành nào trên mối nối thanh với đầu thanh vật liệu hạn chế lỗ nêm phải được loại bỏ. Đầu tự do của thanh thép cốt có đầu neo phải được kẹp chặt trên máy thử.

Đối với thử nghiệm các thanh thép cốt có hai đầu có thể sử dụng một lỗ nêm hở. Có thể thử nghiệm cả hai đầu cùng một lúc.

6.2.3  Phương pháp thử

Phải thực hiện thử nghiệm kéo thanh thép cốt có đầu neo phù hợp với các yêu cầu cho trong TCVN 13684-1 (ISO 15698-1).

6.2.4  Kết quả thử

Để đáp ứng các yêu cầu của nhóm B3, sự phá hủy phải xảy ra trên thanh thép cốt bê tông cơ bản ở bên ngoài vùng chịu ảnh hưởng.

Trong trường hợp của các nhóm B1 và B2, cho phép có các dạng hư hỏng khác. Thanh thép cốt có đầu neo phải đáp ứng các yêu cầu về giới hạn bền kéo nhỏ nhất cho loại thích hợp cho trong TCVN 13684-1 (ISO 15698-1).

6.3  Thử uốn

6.3.1  Quy định chung

Mục tiêu của phép thử uốn là để chỗ giao nhau giữa đầu thanh và thân thanh chịu tác dụng của ứng suất kéo cao để phát hiện bất cứ các khuyết tật nào. Phép thử này là một phần tùy chọn của thử nghiệm khả năng neo giữ.

6.3.2  Lắp đặt thử nghiệm

Các mẫu thử uốn phải có toàn bộ mặt cắt ngang của thanh như khi cán có một đầu thanh được kẹp chặt tại một đầu mút của thanh thép cốt bê tông. Chiều dài nhỏ nhất của mẫu thử phải bảo đảm sao cho có thể uốn cong thành một góc tối thiểu là 90°.

Trước khi thử, mẫu thử phải được chuẩn bị bằng cách lấy đi vật liệu của đầu trên một phía của thanh như đã chỉ ra trên Hình 9 để cho phép có sự tiếp xúc giữa trục giá uốn và chỗ giao nhau giữa đầu thanh với thân thanh.

Thiết bị thử phải được trang bị giá đỡ và cơ cấu kẹp giữ như đã quy định trong ISO 1560-1 (giá đỡ và cơ cấu kẹp giữ không được thể hiện trên Hình 8). Các đường kính của trục giá uống được cho trong 7.3.3, TCVN 13684-1 (ISO 15698-1).

CHÚ THÍCH: Đối với các đường kính lớn hơn 32 mm, việc thực hiện các phép thử có thể có các vấn đề nghiêm trọng về an toàn cho nhân viên thực hiện các phép thử uốn. Đối với các đường kính này của thanh, có thể thay thế phép thử uốn bằng phép thử kéo bằng nêm.

6.3.3  Phương pháp thử

Mẫu thử phải được uốn cong xung quanh trục gá uốn tới một góc tối thiểu là 60°. Thử nghiệm phải được thực hiện ở nhiệt độ giữa 10 °C và 35 °C.

6.3.4  Kết quả thử

Không được có các vết nứt có thể nhìn thấy bằng mắt thường trên đầu thanh, thân thanh hoặc mối nối giữa đầu thanh và thân thanh.

CHÚ DẪN:

1 Trục gá thử uốn

2 Vật liệu đầu thanh đã được lấy đi

Hình 9 - Mẫu thử uốn và cấu hình của trục gá uốn

7  Báo cáo thử

Phòng thí nghiệm thử phải phát ra báo cáo có các thông tin sau:

a) Nhận biết phòng thí nghiệm thử;

b) Nhận biết nhà sản xuất sản phẩm được thử;

c) Tên và ký hiệu sản phẩm;

d) Lõi thép và cấp độ dẻo của thép làm cốt bê tông với viện dẫn ISO 6935 hoặc tiêu chuẩn được chấp nhận khác;

e) Loại cốt thép và nhà máy cán thép;

f) Diện tích tương đối của gân nếu là nhóm B1;

g) Số hiệu của tiêu chuẩn này và kiểu phương pháp thử;

h) Đường kính danh nghĩa của thanh và các kích thước của đầu thanh được thử;

i) Cấp độ bền của bê tông;

j) Độ bền nén của khối bê tông hình trụ tại ngày thử và tuổi thọ của mẫu thử;

k) Các thông số chính của lắp đặt thử nghiệm như l_b, c và b và số lượng gia tăng của cốt bê tông bị chia tách, nếu có liên quan;

l) Ngày thử;

m) Tất cả các kết quả thử;

n) Mô tả các dạng phá hủy;

o) Loại hoặc nhóm được kiểm tra.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 11236 (ISO 10474), Thép và sản phẩm thép - Tài liệu kiểm tra.