V. Liên kết bulông
3. Thi công liên kết bulông
3.1 Ph−ơng pháp tạo lỗ. Quy phạm Việt Nam phân biệt hai loại lỗ tuỳ theo độ chính xác : lỗ đột, đ−ờng kính và vị trí không chính xác, cạnh có bavia ; lỗ khoan, hoặc đột rồi khoan, kích th−ớc và vị trí lỗ chính xác, thành lỗ nhẵn. Do chất l−ợng lỗ c−ờng độ chịu lực của bulông chênh nhau 10%. Do đó, mặc dù TCXD 170:89 cho phép đột khi lỗ nhỏ d−ới 25 mm và bản thép dày không quá 10 mm, nh−ng điều này là do thiết kế quyết định, vì trong tính toán đã xét vấn đề đột hay khoan. Quy phạm Mĩ, châu Âu thì phân biệt lỗ tiêu chuẩn và lỗ to quá kích th−ớc, lỗ bầu dục, c−ờng độ chịu lực chênh nhau tới 15%. ( Lỗ tiêu chuẩn là lỗ lớn hơn đ−ờng kính bulông 1/16 in hay 1-2 mm theo Eurocode). Các Quy phạm này không phân biệt lỗ đột và khoan.
3.2. Ph−ơng pháp xiết bulông th−ờng và bulông c−ờng độ cao. Bulông th−ờng đ−ợc xiết đủ chặt để đảm bảo có sự tiếp xúc tốt giữa các bề mặt, không cần không chế lực xiết. Đủ chặt là do một công nhân dùng chìa vặn cán dài thông th−ờng (300 mm), hoặc khi dùng máy xoay đập thì là khi máy bắt đầu đập.
Bulông lực xiết khống chế cần đ−ợc xiết với toàn bộ lực căng. Bulông làm việc chịu kéo cũng phải đ−ợc xiết với toàn bộ lực căng. Các ph−ơng pháp xiết với toàn bộ lực căng :
- dùng clê đo lực, có đồng hồ cho biết mômen xoắn, từ đó có các bảng để tra ra lực căng của bulông. Bảng số dựa trên công thức hay trên cơ sở định chuẩn qua thực nghiệm.
Có thể tham khảo các công thức và bảng sau đây để biết lực căng trong bulông khi có mômen xiết :
M : mômen xoắn, Nm ; P : lực căng trong bulông, kN ; d : đ−ờng kính bulông, mm ; K hệ số xác định bằng thí nghiệm, khoảng bằng : 0,2
Bảng mômen xoắn để gây lực căng lớn nhất có thể sử dụng trong bulông c−ờng độ cao : Đ−ờng kính bulông mm Mômen xoắn Nm Lực căng trong bulông , kN 12 140 57 16 270 83 20 480 118 22 770 174 26 1150 220 28 1430 253 32 2000 310 35 2650 377
Bảng này cũng nh− công thức nêu trên chỉ để tham khảo, vì nh− d−ới đây sẽ phân tích, quan hệ này phụ thuộc nhiều yếu tố, phải đ−ợc thử nghiệm cho từng tr−ờng hợp.
Phải rất cẩn thận khi muốn khống chế lực căng bằng clê đo lực. Phải dùng vòng đệm tôi cứng để sự ma sát giữa êcu hay đầu bulông với bản thép không bị thay đổi với các bulông. Clê phải đ−ợc định chuẩn hàng ngày bằng kích thuỷ lực, hoặc mỗi khi dùng với bulông đ−ờng kính khác. Nói chung, ph−ơng pháp này nhanh và rẻ nh−ng không chính xác vì có nhiều nguyên nhân ảnh h−ởng đến ngẫu lực chứ không phải lực xiết : chất l−ợng và độ chính xác của ren, chất l−ợng của êcu, mức độ bôi trơn, sự ma sát giữa êcu và mặt thép, v.v. Quy phạm Mĩ không thừa nhận ph−ơng pháp này vì kém tin cậy, tuy nhiên đây là cách gần nh− duy nhất trên các công tr−ờng Việt Nam .
- Ph−ơng pháp đo trực tiếp : dùng vòng đệm cứng có hình dạng đặc biệt, khi chịu lực th−ờng biến dạng và chỉ thị đ−ợc lực. Hình 9.34 vẽ một kiểu vòng đệm có các mấu lồi, khi xiết êcu thì mấu phẳng ra và giảm khoảng cách giữa êcu và vòng đệm ; đo khoảng cách này thì biết đ−ợc lực căng. Khi sử dụng ph−ơng pháp này, phải tuân thủ rất kĩ quy trình lắp đặt của hãng chế tạo.
- Bulông có đầu chẻ thò ra ngoài phần ren, đ−ợc kẹp bởi chìa vặn đặc biệt. Khi vặn êcu đến mức quy định thì đầu chẻ bị đứt rời.
- Ph−ơng pháp quay thêm êcu đ−ợc sử dụng theo Quy phạm Mĩ, Pháp và Uc . Các Quy phạm này không yêu cầu xác định đúng lực xiết để dùng trong tính toán mà cần đảm bảo lực căng tối thiểu để liên kết không tr−ợt khi làm việc (gọi là liên kết
Hình 9. 34 Vòng đệm có mấu lồi và nguyên tắc xiết bulông
SC, slip- critical). Lực căng tối thiểu là 6000 daN/cm2, đối với bulông cấp 8.8. Sau khi vặn bulông đến mức đủ chặt thì đánh dấu vào êcu và vặn thêm một phần ba cho đến 2/3 vòng, tuỳ chiều dài bulông. Góc quay thêm đ−ợc xác định theo kinh nghiệm, th−ờng do ng−ời thiết kế quyết định. Ph−ơng pháp này không đòi hỏi vòng đệm cứng nh− ph−ơng pháp clê đo lực. Đảm bảo đồng đều lực căng trong các bulông, tin cậy, dễ kiểm tra.
Cũng dùng ph−ơng pháp này để căng bulông với lực xiết khống chế. Khi đó vẫn phải dùng clê đo lực để căng đến một giá trị xác định của lực căng cần thiết, ví dụ 60 hay 75%. Sau đó quay thêm êcu một góc xác định. Độ sai số của ph−ơng pháp này so với ph−ơng pháp chỉ dùng clê đo lực nhỏ hơn 3 đến 6 lần, ngoài ra clê đo lực không bị vặn hết khả năng nên bền hơn.
Ph−ơng pháp quay thêm êcu hiện nay chỉ đ−ợc dùng tại n−ớc ta trong những công trình do n−ớc ngoài thiết kế và chế tạo. Để áp dụng đ−ợc một cách phổ biến cần có sự nghiên cứu và thí nghiệm theo các điều kiện của n−ớc ta.
3.3. Kiểm tra liên kết bulông và kết cấu dùng bulông.
- Kiểm tra đ−ờng kính, vị trí các lỗ bulông trong phạm vi dung sai. Theo TCXD, độ sai lệch về đ−ờng kính và độ ôvan của lỗ bulông là d−ới 0,6 mm đối với d≤ 17 mm và d−ới 1,5 mm đối với đ−ờng kính lớn hơn. Sai lệch cho phép giữa các lỗ bulông là 1.5 mm ; sai lệch giữa các nhóm lỗ là 2 đến 3 mm. Không cho phép có sứt mẻ lỗ với kích th−ớc lớn hơn 1 mm và nứt ở mép lỗ (bản TCXD 170:89 in nhầm là không
hạn chế, có nghĩa ng−ợc hẳn, cực kì nguy hiểm)
- Kiểm tra các khuyết tật h− hỏng của bulông, êcu, vòng đệm, nếu có thì phải bỏ đi thay thế bằng cái mới.
Chú ý yêu cầu về vòng đệm : Nói chung, bulông th−ờng không đòi hỏi phải có vòng đệm. Dùng vòng đệm khi có yêu cầu của thiết kế, ví dụ dùng bulông dài để đ−a phần ren ra ngoài mặt phẳng cắt ; hoặc khi bề mặt bản thép nghiêng quá 3 độ so với mặt phẳng vuông góc với trục bulông thì phải có vòng đệm nghiêng. Bulông
Hình 9. 35. Ph−ơng pháp quay thêm êcu
- Kiểm tra sự xiết bulông , chỉ đối với loại liên kết không cho tr−ợt. Kiểm tra bằng clê đã đ−ợc định chuẩn, với 10% số bulông đã xiết. Kiểm tra theo dấu của êcu quay thêm và dấu của mũ bulông không quay.
- Kiểm tra tổng thể kết cấu đã dựng lắp, với độ nghiêng, độ sai lệch trong dung sai lắp ghép, cũng giống nh− đối với kết cấu hàn (xem bảng 9.5 trích từ TCXD).
Nội dung đầy đủ về công tác gia công kết cấu thép (các nguyên công uốn, cắt, lắp ghép, phóng dạng, tổ hợp), việc dựng lắp kết cấu thép cũng nh− các vấn đề sơn mạ, bảo quản kết cấu thép sẽ đ−ợc trình bày trong tài liệu riêng, nằm ngoài khuôn khổ bài giảng này.
Ngày 31 tháng 5 năm 2005 Bộ Xây dựng ban hành quyết định số 17/2005/ QĐ- BXD, ban hành tiêu chuẩn TCXDVN 338 : 2005 "Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế" thay thế cho TCVN 5575-91 , khi tính toán phải tuân theo quyết định này./.