Liên kết bu lông ứng dụng trong công trình nhà thép tiền chế

Nhờ mang lại nhiều lợi ích mà nhà thép tiền chế ngày càng trở nên phổ biến trong ngành xây dựng. Các công trình nhà thép tiền chế được cấu tạo từ nhiều cấu kiện thép khác nhau nhằm đảm bảo độ bền và chắc chắn. Trong đó, các liên kết bu lông có thể được xem là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong hệ thống liên kết ở nhà thép tiền chế. Bài viết dưới đây sẽ thảo luận về các loại bu lông sử dụng trong xây dựng nhà thép tiền chế và lợi ích của chúng.

1. Giới thiệu ngắn gọn về liên kết bu lông trong công trình nhà thép tiền chế

Hiện nay có nhiều phương pháp liên kết khác nhau được sử dụng trong xây dựng công trình nhà thép tiền chế. Phần tiếp theo của bài viết sẽ thảo luận về các phương pháp này.

Liên kết bu lông là phương pháp liên kết hai hoặc nhiều bộ phận kết cấu với nhau bằng cách sử dụng bu lông. Kỹ thuật liên kết bu lông được sử dụng phổ biến trong xây dựng để liên kết các cấu kiện với nhau tạo nên một tổng thể kết cấu hoàn chỉnh, đồng thời linh hoạt trong việc cấu tạo các loại liên kết truyền các loại lực khác nhau như momen, lực dọc, lực cắt, lực xoắn để đáp ứng các yêu cầu về cấu tạo, chịu lực và mục đích sử dụng khác nhau.

Liên kết bu lông yêu cầu khoan hoặc đục trước các lỗ trên các cấu kiện, sau đó sử dụng bu lông để kết nối các cấu kiện. Bu lông có dạng hình thanh trụ tròn, có tiện ren ở một đầu, được thiết kế sao cho phù hợp với đai ốc. Sau khi lắp bu lông vào lỗ, các đai ốc được lắp vào đầu còn lại và siết chặt để tạo một lực kẹp. Lực kẹp này sẽ giúp giúp ép chặt các chi tiết với nhau để tạo nên liên kết cứng cáp và chắc chắn. Trung gian giữa bu lông và đai ốc là long đền, có công dụng phân bố lực ép đều lên các chi tiết giúp mối nối được siết chặt hơn hoặc chống rung giúp đai ốc không bị nới lỏng.

2. Ưu điểm của liên kết bu lông trong công trình nhà thép tiền chế

Dưới đây là một số ưu điểm của liên kết bu lông trong xây dựng nhà thép tiền chế:

• Độ bền và khả năng truyền tải: Liên kết bu lông mang lại cho kết cấu khả năng chịu lực và truyền tải tốt. Các bu lông thường được làm từ thép cường độ cao, có thể chịu được lực kéo và lực cắt lớn. Điều này cho phép các cấu kiện được kết nối bằng bu lông truyền tải trọng một cách hiệu quả, đảm bảo sự ổn định của cấu trúc. 
• Khả năng lắp ráp: Việc thực hiện lắp đặt liên kết bu lông là khá dễ dàng. Các lỗ khoan trước trên cấu kiện đã được căn chỉnh chính xác từ trước nên quá trình lắp bu lông vào khá đơn giản và nhanh chóng. Khác với các liên kết hàn, liên kết bu lông yêu cầu sử dụng các thiết bị chuyên dụng, bu lông có thể được siết chặt nhanh chóng bằng cờ lê lực.
• Tính linh hoạt: Các liên kết bu lông có tính linh hoạt cao trong quá trình lắp đặt và sửa đổi trong tương lai của công trình nhà thép tiền chế. Các bu lông có thể được tháo rời và lắp ráp lại dễ dàng, tạo điều kiện cho các công tác thay đổi bố cục công trình hoặc mở rộng công trình mà không ảnh hưởng đến sự an toàn. Điều này đặc biệt có lợi với chủ sở hữu khi công trình cần được mở rộng trong tương lai.
• Quản lý chất lượng: Liên kết bu lông tạo điều kiện cho việc quản lý chất lượng trong mỗi giai đoạn sản xuất và lắp ráp. Đội ngũ quản lý chất lượng có thể kiểm tra trực quan các liên kết bu lông một cách dễ dàng để siết chặt theo quy định nhằm đảm bảo hiệu suất hoạt động và tính an toàn của kết cấu. 
• Hiệu quả chi phí: Liên kết bu lông có hiệu quả chi phí cao hơn các liên kết khác nói chung và liên kết hàn nói riêng. Quá trình lắp đặt bu lông diễn ra nhanh chóng hơn, góp phần giảm chi phí lao động. Bên cạnh đó, việc tháo rời và lắp ráp dễ dàng cho phép tiết kiệm nhiều chi phí khi công trình cần sửa đổi trong tương lai.
• Bảo vệ bề mặt các chi tiết khi siết chặt: Cấu tạo của bu lông gồm bu lông chính và đai ốc, ngoài ra còn có long đền hay vòng đệm nằm trung gian, giúp bảo vệ bề mặt các chi tiết khi siết chặt, đồng thời phân bố lực ép của đai ốc đều hơn giúp mối nối được siết chặt hơn. Đặc biệt long đền vênh còn có tác dụng cung cấp khả năng chống rung, giúp đai ốc không bị nới lỏng trong quá trình sử dụng.
• Giảm chi phí đóng gói và vận chuyển: Khối lượng đóng gói được lớn, không gian chiếm dụng được tối ưu, vận chuyển dễ dàng vì kích thước không quá lớn, giúp giảm chi phí đóng gói và vận chuyển.
• Quá trình thi công diễn ra nhanh chóng, chính xác: Các lỗ đục bu lông được gia công tại nhà máy, đảm bảo độ chính xác và tương thích của bu lông và lỗ đục, giúp cho quá trình thi công diễn ra suôn sẻ, nhanh chóng và chính xác.
• Linh hoạt sử dụng các loại liên kết khác nhau: Liên kết bu lông có thể được thiết kế, cấu tạo để biến đổi thành các loại liên kết khác nhau như khớp, ngàm hoặc bán ngàm có công dụng giúp linh hoạt sử dụng các loại liên kết khác nhau trong nhà thép tiền chế để đáp ứng các yêu cầu về chịu lực và mục đích sử dụng đa dạng theo từng khu vực trong công trình, tối ưu về chi phí.

3. Phân loại các liên kết bu lông trong xây dựng công trình nhà thép tiền chế

Liên kết bu lông có thể được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau như khả năng chịu tải, hoạt động của các cấu kiện thép,...

Dưới đây là một số phân loại phổ biến của liên kết bu lông:

3.1 Phân loại theo hình thức truyền tải

• Liên kết chịu kéo: Các liên kết bu lông chịu kéo truyền lực theo dọc trục bu lông, được thiết kế để chống lại lực kéo và giữ cho các bộ phận luôn vững chắc.
• Liên kết chịu cắt: Các bu lông chịu cắt truyền lực vuông góc với trục của bu lông, được thiết kế để giúp các cấu kiện thép chống trượt hoặc chống lực cắt
• Liên kết tổng hợp chịu kéo và chịu cắt: Các liên kết tổng hợp có thể truyền đồng thời cả lực kéo và lực cắt, được thiết kế để xử lý tác động của hai lực này.

3.2 Phân loại theo loại lực tác động

• Liên kết dọc trục: Liên kết dọc trục truyền lực dọc theo trục bu lông, chủ yếu xử lý lực kéo và lực nén tác dụng song song với trục bu lông.
• Liên kết lệch tâm: Liên kết lệch tâm có thể xử lý các lực không thẳng hàng với trục bu lông. Các liên kết lệch tâm có thể chịu được đồng thời tác động của lực kéo, lực nén và mô men uốn.  

3.3 Phân loại dựa trên cơ chế truyền lực

• Liên kết ổ trục: Liên kết vòng bi truyền lực trực tiếp thông qua tiếp xúc giữa bu lông và các cấu kiện thép. Tải trọng được truyền qua khu vực ổ trục.
• Liên kết ma sát: Liên kết ma sát truyền lực dựa trên cơ chế truyền lực ma sát giữa bề mặt các cấu kiện kết nối với nhau. Lực kẹp được tạo ra tại các điểm kết nối bu lông có vai trò tạo ra và duy trì lực ma sát này.
• Liên kết tải trước (hay còn gọi là lực căng/ lực siết trong bu lông): Các liên kết tải trước hoạt động theo cơ chế tác động lực kéo ban đầu (hay còn gọi là tải trước) có kiểm soát vào bu lông trước khi bu lông bị tác động bởi các tải trọng bên ngoài. Lực tải trước có thể đảm bảo duy trì liên kết chặt, không bị lỏng hoặc trượt dưới tác động của các lực tải. 

3.4 Phân loại dựa trên cường độ liên kết

• Liên kết thường: Liên kết bu lông thường thường được sử dụng trong các cấu trúc không đòi hỏi liên kết quá chặt chẽ. Các bu lông được thiết kế để chịu một phần tải trọng, trong khi phần tải trọng còn lại được phân bổ đến các cấu kiện thép. Các liên kết bu lông thường chỉ được ứng dụng trong các kết cấu chịu tải ở mức nhẹ hoặc mức trung bình. 
• Liên kết cường độ cao: Liên kết bu lông cường độ cao được thiết kế với cường độ cao, có thể chịu được một phần lớn tải trọng. Các bu lông cường độ cao có thể chịu tải trọng lớn và giảm phụ thuộc vào các cấu kiện thép. Liên kết bu lông cường độ cao thường được ứng dụng trong các kết cấu trọng lượng lớn như tòa nhà, cầu hay công trình công nghiệp quy mô lớn.

Trên đây là một số thông tin về liên kết bu lông ứng dụng trong xây dựng công trình nhà thép tiền chế. Hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích. Truy cập trang web của BMB Steel để đọc thêm về nhà thép tiền chế và cấu trúc thép. Bạn cũng có thể liên hệ với chúng tôi khi có nhu cầu tư vấn thiết kế và xây dựng nhà thép.