So sánh liên kết khớp và liên kết cứng trong kết cấu thép

Trong thi công kết cấu thép, việc lựa chọn hệ thống liên kết đóng vai trò vô cùng quan trọng, giúp đảm bảo hiệu quả công trình. Trong đó, liên kết khớp và liên kết cứng là hai hình thức liên kết được sử dụng phổ biến. Mặc dù cả hai hình thức liên kết đều có vai trò kết nối các cấu kiện thép với nhau, mỗi hình thức có đặc điểm chống lệch và khả năng truyền tải khác nhau. Bài viết này sẽ so sánh những giữa liên kết khớp và liên kết cứng về đặc điểm, ứng dụng và ưu điểm.

1. Giới thiệu ngắn gọn về hệ thống liên kết trong kết cấu thép

Các kết cấu thép được hình thành từ nhiều cấu kiện thép khác nhau như dầm, kèo, giằng,... Mỗi bộ phận thép có đặc điểm và vai trò khác nhau. Chúng được kết nối với nhau để tạo thành tổng thể công trình thống nhất có chức năng nhất định.

Hệ thống liên kết trong kết cấu thép là hệ thống bao gồm các mối nối liên kết các bộ phận của kết cấu thép. Mặc dù có nhiều hình thức liên kết khác nhau, hệ thống liên kết ứng dụng trong kết cấu thép đóng vai trò vô cùng quan trọng hiệu quả hoạt động và vận hành của công trình. 

Dưới đây là một số lợi ích mà hệ thống liên kết mang lại cho công trình kết cấu thép:

• Ổn định kết cấu: Hệ thống liên kết giúp công trình chịu các tải trọng theo chiều thẳng đứng và phương ngang bằng cách phân bổ một cách hiệu quả các lực chịu tải qua các phần khác nhau của công trình, giúp đảm bảo tính kết cấu ổn định.
• Truyền tải: Hệ thống liên kết cho phép các cấu kiện thép khác nhau truyền tải qua lại, giảm thiểu nguy cơ quá tải và đảm bảo kết cấu công trình toàn vẹn.
• Tăng độ cứng: Hệ thống liên kết tạo sự liên kết giữa các cấu kiện khác nhau, cho phép các cấu kiện trong công trình hoạt động như một khối thống nhất và hoàn chỉnh, có độ cứng và liên kết cao.
• Duy trì an toàn và độ bền: Các liên kết được thiết kế đúng cách và chắc chắn có vai trò đảm bảo công trình an toàn, có tuổi thọ lâu dài.
• Tăng hiệu quả thi công: Hệ thống liên kết trong các kết cấu thép thúc đẩy quá trình thi công hiệu quả và tiết kiệm chi phí thi công.

2. Liên kết khớp và liên kết cứng

Các liên kết thép có thể được chia thành nhiều loại khác nhau. Một trong những yếu tố quan trọng nhất để phân loại liên kết thép là độ cứng của liên kết. Theo đó, các liên kết có thể được chia thành hai hình thức: liên kết khớp và liên kết cứng.

2.1 Liên kết khớp

Các liên kết linh hoạt cho phép có sự chuyển động tương đối giữa các cấu kiện được kết nối với nhau. Thiết kế liên kết khớp cho phép chúng quay hoặc tịnh tiến theo một hoặc nhiều trục khác nhau. Mặc dù không có khả năng chống quán tính và các lực khác, các liên kết khớp có khả năng truyền tải các lực dọc trục và lực chịu cắt. Các liên kết khớp (liên kết bu lông, liên kết đinh) thường được sử dụng trong các cấu trúc yêu cầu chuyển động ở mức độ nhất định hoặc cấu trúc  yêu cầu tính linh hoạt cao. Các liên kết khớp có thể chịu được giãn nở nhiệt, biến dạng và chống chịu các lực địa chấn. Liên kết khớp có nhiều ưu điểm như dễ lắp ráp, dễ điều chỉnh và tháo rời khi cần.

2.2 Liên kết cứng

Các liên kết cứng có đặc điểm là hạn chế chuyển động tương đối giữa các cấu kiện thép kết nối với nhau. Các liên kết cứng tạo nên một kết cấu cứng và chắc, có thể chống lại các chuyển động quay và ngăn truyền quán trính cũng như truyền lực giữa các cấu kiện. Các liên kết cứng có thể truyền tải các mô men uốn và lực chịu cắt mà không gây ra chuyển động quay. Một số liên kết cứng phổ biến là liên kết hàn, liên kết bu lông hoặc kết hợp cả hai. Các liên kết cứng thường được sử dụng trong các kết cấu đòi hỏi có độ cứng ổn định, khả năng chịu tải ngang và giữ ổn định cao như các khung hoặc các kết cấu chống mô men. Liên kết cứng có khả năng chịu tải, độ cứng, khả năng chống lại mô men uốn và lực chịu cắt cao nên có vai trò giữ ổn định, chống chịu lực và đảm bảo tính toàn vẹn của công trình.

3. So sánh liên kết khớp và liên kết cứng

Dưới đây là một số khác biệt giữa kết nối khớp và kết nối cứng cứng:

3.1 Khả năng truyền tải

Các liên kết khớp chủ yếu truyền lực dọc trục và lực chịu cắt, đồng thời cho phép chuyển động tương đối. 

Các liên kết cứng truyền cả lực dọc trục, lực chịu cắt cũng như mô men uốn. Chúng có vai trò hiệu quả hơn khi chịu tải lớn hơn và khi có yêu cầu chống lại mô men uốn.

3.2 Khả năng chuyển động và tính linh hoạt

Các liên kết khớp cho phép chuyển động tương đối giữa các cấu kiện. Liên kết khớp có tính linh hoạt, có thể điều chỉnh theo các biến dạng, giãn nở do nhiệt và lực địa chấn.

Các liên kết cứng hạn chế chuyển động, có độ cứng và ổn định cao.

3.3 Thiết kế và thi công

Các liên kết khớp (liên kết bu lông) dễ lắp đặt, điều chỉnh và tháo rời khi cần,

Các liên kết cứng (liên kết hàn), đòi hỏi thiết kế cẩn thận, tỉ mỉ, cần có lao động lành nghề thực hiện để đảm bảo liên kết đúng cách, đạt chuẩn.

3.4 Hiệu quả hoạt động kết cấu

Liên kết khớp cho phép phân phối lại các lực và quán trình, có tính linh hoạt trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt. 

Các liên kết cứng có đặc điểm cứng và chắc,  linh hoạt hơn, có thể chống lại tải trọng theo phương ngang và có vai trò giữ kết cấu cứng cáp, ổn định

3.5 Ứng dụng

Các liên kết khớp thường được sử dụng trong các kết cấu đòi hỏi mức độ chuyển động nhất định hoặc kết cấu có tính linh hoạt như kèo, hệ giằng, hoặc các kết cấu chịu tải động.

Các liên kết cứng thường được sử dụng trong các kết cấu đòi hỏi độ ổn định, cứng cáp cao, kết cấu có khả năng chịu tải theo phương ngang như các khung, công trình cao tầng hoặc các công trình ở chịu ảnh hưởng của địa chấn.

Trên đây là sự khác nhau về liên kết cứng và liên kết khớp ứng dụng trong xây dựng công trình kết cấu thép. 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.