Bu lông siết không đủ lực là nguyên nhân âm thầm khiến liên kết thép lỏng, kêu và mất an toàn theo thời gian. Bài này giúp bạn biết khi nào dùng bu lông cường độ cao, siết đúng lực căng ra sao và tránh những lỗi hay gặp ở công trường.
Bu lông cường độ cao khác gì bu lông thường
Bu lông cường độ cao có cấp bền cao, phổ biến là 8.8 và 10.9, chịu được lực căng lớn hơn nhiều so với bu lông thông dụng. Trong kết cấu thép, chúng thường không chỉ để giữ chi tiết mà còn được siết tới một lực căng trước xác định, tạo lực kẹp lớn giữa các bản thép. Chính lực kẹp này quyết định cách liên kết truyền tải.
Hai kiểu làm việc: ma sát và ép mặt
Liên kết ma sát
Ở liên kết ma sát, lực căng trong bu lông ép chặt các bản thép, và tải trọng được truyền qua ma sát giữa các bề mặt. Liên kết này gần như không cho phép trượt, phù hợp với kết cấu chịu tải đổi chiều hay rung động như dầm cầu trục. Muốn ma sát đủ lớn, bề mặt tiếp xúc phải sạch, không sơn trơn, và bu lông phải được siết đủ lực căng.
Liên kết ép mặt
Ở liên kết ép mặt, tải truyền qua thân bu lông tì vào thành lỗ. Kiểu này chấp nhận một chút trượt ban đầu và thường dùng cho liên kết chịu tải tĩnh. Nó đơn giản hơn nhưng không phù hợp khi kết cấu chịu tải lặp hoặc rung mạnh.
Các cách siết đủ lực căng
Có vài phương pháp thực dụng để đạt lực căng yêu cầu:
- Siết theo mô men xoắn bằng cờ lê lực đã hiệu chuẩn.
- Phương pháp quay ecu: siết chặt khít rồi quay thêm một góc quy định.
- Dùng bu lông kiểm soát lực căng có đầu tự đứt khi đạt lực.
- Dùng vòng đệm chỉ thị lực căng, siết tới khi khe hở đạt mức quy định.
Dù dùng cách nào, nguyên tắc là siết theo trình tự từ trong ra ngoài của cụm bu lông, thường qua hai lượt, để lực phân bố đều và không bị vênh bản mã.
Ví dụ thực tế
Một dầm đỡ cầu trục sau vài tháng vận hành phát ra tiếng lạch cạch mỗi khi cẩu chạy. Kiểm tra thấy nhóm bu lông liên kết chỉ được siết cho khít chứ chưa đạt lực căng, lại là liên kết ma sát chịu tải đổi chiều nên đã trượt nhẹ và rơ. Cách xử lý là làm sạch bề mặt tiếp xúc, thay bu lông đúng cấp bền và siết lại đúng quy trình lực căng. Sau đó liên kết hết rơ. Bài học: với tải rung, siết cho chặt tay là chưa đủ.
Lỗi thường gặp và cách khắc phục
- Siết bằng cảm giác, không hiệu chuẩn cờ lê. Khắc phục: dùng cờ lê lực đã kiểm định hoặc phương pháp quay ecu.
- Sơn phủ trơn lên bề mặt liên kết ma sát. Khắc phục: chừa vùng tiếp xúc không sơn hoặc dùng lớp phủ được phép cho liên kết ma sát.
- Siết lộn xộn gây vênh bản mã. Khắc phục: siết theo trình tự đối xứng, chia hai lượt.
- Thiếu vòng đệm hoặc lắp sai vòng đệm. Khắc phục: lắp đủ vòng đệm theo chỉ dẫn của loại bu lông.
- Tái sử dụng bu lông cường độ cao đã siết. Khắc phục: dùng bu lông mới cho vị trí chịu lực căng quan trọng.
Checklist kiểm tra liên kết bu lông
- Đúng cấp bền và đường kính theo bản vẽ.
- Bề mặt tiếp xúc sạch, đúng yêu cầu cho kiểu liên kết.
- Đủ vòng đệm, lắp đúng chiều.
- Siết theo trình tự và đủ số lượt.
- Có phương tiện kiểm soát lực căng (cờ lê lực, góc quay, chỉ thị lực).
- Đánh dấu bu lông đã siết đạt để dễ nghiệm thu.
Kết luận
Giá trị của bu lông cường độ cao nằm ở lực căng được kiểm soát, không phải ở việc siết thật mạnh tay. Bước tiếp theo nên làm là xác định mỗi liên kết là ma sát hay ép mặt, chọn phương pháp siết tương ứng và chuẩn bị dụng cụ kiểm soát lực trước khi ra công trường.
Câu hỏi thường gặp
Khi nào bắt buộc dùng liên kết ma sát?
Khi kết cấu chịu tải đổi chiều, rung động hoặc yêu cầu không được trượt, ví dụ dầm cầu trục hay liên kết chịu mỏi. Những trường hợp này cần lực căng đủ và bề mặt tiếp xúc đạt chuẩn.
Siết càng chặt càng tốt phải không?
Không. Siết quá mức có thể làm bu lông chảy dẻo hoặc đứt, giảm khả năng làm việc. Mục tiêu là đạt đúng lực căng quy định, không phải mạnh nhất có thể.
Có được dùng lại bu lông cường độ cao đã tháo không?
Với vị trí chịu lực căng quan trọng, nên dùng bu lông mới vì bu lông đã siết có thể đã biến dạng dẻo. Tái sử dụng dễ khiến lực căng thực tế không còn đảm bảo.
Làm sao biết bu lông đã đủ lực căng?
Dùng cờ lê lực hiệu chuẩn, đo góc quay ecu, hoặc dùng bu lông và vòng đệm có cơ cấu chỉ thị. Siết bằng cảm giác không cho kết quả tin cậy.
Nguồn tham khảo
- ASTM F3125 – Tiêu chuẩn bu lông kết cấu cường độ cao (gộp các nhóm A325, A490).