Bu lông làm việc dựa trên nguyên lý ma sát giữa các vòng ren của bu lông và đai ốc để kẹp chặt các chi tiết lại với nhau. Liên kết bu lông trong kết cấu thép là gì? Chúng đóng vai trò như thế nào trong các công trình? Hãy để Hoàng Hà chúng tôi giúp bạn đi tìm câu trả lời cho câu hỏi trên thông qua bài viết bên dưới đây nhé.
Cấu tạo bu lông trong kết cấu thép
Một liên kết bu lông trong kết cấu thép sẽ có cấu tạo hoàn chỉnh gồm 4 là: thân bu lông, mũ bu lông, đai ốc (ê cu), vòng đệm (long đen).
Thân bu lông
Là đoạn thép có tiết diện hình tròn có đường kính được kí kiệu là d và có kích thước từ 12÷48 mm. Thường sử dụng nhất là trong khoảng d = 20÷30 mm. Trường hợp đặc biệt với bu lông neo đường kính thân bu lông có thể lên tới 100mm.
Đường kính trong phần bị ren được kí hiệu là do (do = 0,85d).
Đối với bulong tiện ren lửng (DIN 931): Chiều dài của phần ren kí hiệu là lo (lo ≈ 2,5d). Chiều dài của phần không tiện ren phải nhỏ hơn bề dày của tập bản thép khi lắp liên kết bu lông xuyên qua từ 2÷3mm.
Đối với bulong tiện ren suốt (DIN 933): Chiều dài của phần ren chính là chiều dài bu lông, được kí hiệu là l, có kích thước từ 35 ÷ 300 mm.
Mũ bu lông
Mũ bu lông thường sử dụng hình lục giác có các góc được mài vát.
Đường kính hình tròn ngoại tiếp của mũ bu lông được kí hiệu là D (D = 1,7d)
Bề dày của mũ bulong được kí hiệu là h (h = 0,6d)
Đường kính hình tròn nội tiếp của mũ bu lông kí hiệu là S, thường là số chẵn: S = 12, 14, 16, 18,…..
Đai ốc (ê cu) và vòng đệm ( long đen)
Ê cu cũng thường có hình dạng lục giác được khoan lỗ và tiện ren giống như ren của phần thân (bước ren giống nhau).
Bề dày của đai ốc: h ≥ 0,6d
Vòng đệm hay long đen có hình tròn để phân phối áp lực của ê cu lên mặt kết cấu thép cơ bản.
Các loại bu lông liên kết phổ biến
Dưới đây là các loại bulong liên kết phổ biến nhất trên thị trường.
Bu lông loại thô, thông thường
Loại bulông này được sản xuất từ thép cacbon thông qua quy trình rèn và dập. Tuy độ chính xác không cao, nhưng đường kính thân của bulông phải được làm nhỏ hơn đường kính của lỗ trong gỗ khoảng 2 đến 3mm. Lỗ cho loại bulông này thường được tạo ra bằng cách đột hoặc khoan từng bản riêng biệt. Tuy nhiên, trong quá trình đột, mặt lỗ có thể không phẳng và phần thép xung quanh lỗ có thể trở nên giòn vì sự biến dạng do nhiệt độ.
Bulông loại này có chi phí sản xuất thấp và có thể được đặt vào lỗ dễ dàng, nhưng chất lượng không được đảm bảo. Trong quá trình hoạt động, chúng có thể biến dạng nhiều, đặc biệt là khi phải chịu lực trượt. Vì vậy, không nên sử dụng chúng trong các công trình quan trọng. Thay vào đó, chỉ nên sử dụng bulông thông và bulông thường khi chúng cần chịu lực kéo hoặc để định vị các cấu kiện khi lắp ráp.
Bu lông tinh
Bu lông tinh được sản xuất từ thép cacbon và thép hợp kim thấp thông qua quy trình tiện, đảm bảo độ chính xác cao. Đường kính của lỗ không được phép lớn hơn đường kính của bulông quá 0,3mm. Mọi chi tiết đều được gia công cơ khí một cách tỉ mỉ. Có hai loại bulông tinh phổ biến: loại dành cho lỗ có khe hở và loại dành cho lỗ không có khe hở, với loại thứ hai có đường kính của phần ren nhỏ hơn so với phần không ren.
Khe hở giữa thân bulông và lỗ nhỏ => Tạo ra một liên kết chặt chẽ, giảm biến dạng ban đầu của liên kết và tăng khả năng chịu lực.
>>> Xem thêm: Điểm khác biệt giữa bu lông liên kết và bu lông kết cấu.
Bu lông cường độ cao
Bu lông cường độ cao được sản xuất từ thép hợp kim và sau đó trải qua quá trình gia công nhiệt để đạt được độ bền và độ cứng theo yêu cầu. Với chất liệu thép cường độ cao, bu lông này có khả năng vặn êcu với độ chặt chẽ, tạo ra lực ép mạnh mẽ đối với các bản thép kết nối.
Khi chịu lực, mặt tiếp xúc giữa các bản thép tạo ra ma sát lớn, ngăn chặn hiện tượng trượt giữa chúng. Do đó, lực truyền từ một cấu kiện sang cấu kiện khác chủ yếu dựa vào lực ma sát.
Bu lông cường độ cao có khả năng chịu lực mạnh và ít biến dạng, do đó được sử dụng phổ biến và thay thế cho các phương pháp liên kết khác như đinh tán trong các kết cấu chịu tải trọng nặng và động.
Sau quá trình chế tạo, bu lông này trải qua gia công nhiệt, tăng cường cường độ. Khả năng tạo ra lực kéo mạnh mẽ trong thân bu lông giúp ép các bản thép lại với nhau, tạo ra lực ma sát, từ đó nâng cao khả năng chịu lực của bu lông.
Nguyên lý làm việc của liên kết bu lông và phương pháp tính toán khả năng chịu lực
Đối với liên kết bu lông thô, thường, tinh
Do vặn đai ốc/êcu => thân bu lông chịu kéo, các bản thép bị xiết chặt lại, tạo thành lực ma sát giữa mặt tiếp xúc của các bản thép Nms.
Dưới tác dụng của lực kéo dọc trục N, các bản thép có xu hướng trượt tương đối với nhau).
Giai đoạn 1 – khi N còn nhỏ (N < Nms): các bản thép chưa trượt tương đối với nhau. Lực truyền giữa các bản thép thông qua ma sát. Bulông chưa chịu lực ngoại trừ lực kéo ban đầu do vặn êcu.
Giai đoạn 2 – khi N tương đối lớn (N ≥ Nms): các bản thép trượt tương đối với nhau, thân bulông tỳ sát về một phía của thành lỗ. Ngoại lực tác dụng N do thân bulông và masat chịu (Hình b).
Giai đoạn 3 – khi N khá lớn (N >> Nms): lực ma sát giảm dần và bằng không. Lực tác dụng N là hoàn toàn do thân bulông chịu. Đồng thời bản thép chịu ép mặt do thân bulông tỳ lên thành lỗ.
Giai đoạn 4 – khi liên kết bị phá hoại: Có 2 khả năng phá hoại có thể xảy ra:
Thân bulông bị cắt đứt
Thép cơ bản bị phá hoại do đứt các đầu bản thép hay đứt các bản thép ở giữa 2 lỗ bulông (thân bulông không bị phá hoại).
Trong thực tế thiết kế, chỉ cần quan tâm đến giai đoạn làm việc cuối cùng của liên kết. Giai đoạn liên kết bị phá hoại dùng để tính khả năng chịu lực của liên kết.
Đối với loại liên kết bu lông cường độ cao
Cách tính khả năng chịu cắt (chịu trượt) của một bu lông
Khả năng chịu cắt (chịu trượt) của một bu lông là một yếu tố quan trọng được xem xét trong quá trình tính toán và lựa chọn vật liệu kết cấu. Công thức tính toán này đặc biệt cần thiết để đảm bảo tính an toàn và độ bền của liên kết bu lông trong các ứng dụng kỹ thuật. Dưới đây là cách tính khả năng chịu cắt của một bu lông:
- Mô tả bản thép bị đứt
Trong trường hợp bu lông có đường kính lớn, cường độ chịu cắt cao và bản thép kết nối có độ dày mỏng, bản thép có thể bị xé đứt.
- Ứng suất ép mặt lên thành lỗ phân bố không đều
Khi bu lông được xiết chặt, ứng suất ép mặt lên thành lỗ phân bố không đều, tạo ra trạng thái ứng suất phức tạp ở các đầu bản thép.
- Khả năng chịu ép mặt của một bu lông
Khả năng chịu ép mặt của một bu lông là khả năng chống ép mặt (chống trượt) của các bản thép được kết nối. Công thức tổng quát để tính toán ngoại lực trong một liên kết bu lông là như sau:
(Đối với liên kết bu lông cường độ cao)
- Nguyên lý làm việc
Trong trường hợp các bản thép không trượt lên nhau, bu lông được làm từ vật liệu cường độ cao hoặc rất cao, tạo ra lực xiết lớn và lực kéo trong thân bu lông.
- Khả năng chịu trượt của bu lông cường độ cao
Khả năng chịu trượt của bu lông cường độ cao chủ yếu phụ thuộc vào lực ma sát tối đa được tạo ra trong liên kết.
>>> Xem ngay: Bu lông liên kết 8.8 và tất tần tật những điều bạn nên biết.
Cách bố trí tiêu chuẩn bu lông liên kết
Cách bố trí bulong song song
Với cách này, các bulong được đặt cách đều nhau và song song với nhau trên mặt liên kết. Điều này giúp phân bố lực đều và tăng độ bền của liên kết.
Cách bố trí bulong so le
Trái ngược với bố trí song song, bố trí so le là khi các bulong được đặt ở các vị trí không đều nhau trên mặt liên kết. Điều này có thể được sử dụng để tối ưu hóa sự hỗ trợ của các bulong trong các điều kiện cụ thể.
>>> Tham khảo ngay: Bu lông liên kết M16 là gì? Tất tần tật những điều không nên bỏ qua.
Cách bố trí bulong đối với thép hình
Trong trường hợp liên kết với các phần thép hình, bố trí bulong thường được thực hiện để đảm bảo rằng mỗi phần của thép hình nhận được đủ lực từ bulong. Điều này thường bao gồm việc đặt bulong ở các điểm cần thiết trên phần hình để đảm bảo sự ổn định và độ bền của liên kết.
Trên đây là một số thông tin về liên kết bu lông trong kết cấu thép mà Bulong Hoàng Hà hy vọng sẽ mang lại giá trị cho người dùng. Để mua các loại bu lông liên kết và nhận được những ưu đãi tốt nhất hiện nay, hãy liên hệ theo địa chỉ dưới đây. Hoàng Hà luôn sẵn lòng phục vụ và đảm bảo đáp ứng mọi nhu cầu của quý khách hàng. Quý khách hàng có nhu cầu tư vấn về sản phẩm hãy liên hệ ngay với chúng tôi theo thông tin bên dưới đây để chúng tôi có thể hỗ trợ tư vấn cho bạn được tốt nhất.
———————
Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ:
CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT VÀ XUẤT NHẬP KHẨU HOÀNG HÀ
Địa chỉ: Số 2, ngõ 1 tổ 29A, Láng Hạ, Đống Đa, Hà Nội
Điện thoại: 0985.035.888 – 0944.707.888
Email: [email protected]
