4.3. LIÊN KẾT BU LÔNG

4.1.1. Tổng quát về liên kết bu lông

Bulông là thanh trụ tròn, thân có ren vặn đai ốc, đầu bu lông có hình vuông, sáu cạnh hoặc hình khác. Hình dáng và ký hiệu các kích thước chính của bulông cho trên hình 4.30. Thân bulông là đoạn thép tròn, đường kính bulông thường d = 12  48 mm, với bulông neo d tới 100mm. Đường kính trong của phần bị ren là do, chiều dài của phần thân không ren nhỏ hơn chiều dày tập bản thép liên kết khoảng 23 mm. Chiều dài của phần ren lo≈2,5d. Chiều dài bulông l = 35  300 mm tùy theo yêu cầu sử dụng.

Hình 4.30. Cấu tạo của bulông: a – bu lông có vòng đệm (1) và đai ốc (2); b, c – bu lông neo móng (b) khi dbl 36mm, (c) khi dbl 30mm

Mũ, êcu (đai ốc) của bulông thường có dạng hình lục giác. Long đen (đệm) hình tròn dùng để phân phối áp lực của êcu lên mặt thép cơ bản.
Trong liên kết kết cấu thép sử dụng bu lông cường độ thường, cường độ cao (liên kết giữa các cấu kiện với nhau) và bu lông neo (cho móng).
Tùy theo cách sản xuất, vật liệu và tính chất làm việc của bulông có các loại sau: bulông thô, bulông độ chính xác bình thường (bulông thường), bulông độ chính xác cao (bulông tinh) hay ứng với cấp độ chính xác C, B, A.
Bulông thô và bulông thường được sản xuất từ thép cacbon bằng cách rèn, dập
– có độ chính xác thấp.
Bulông tinh được sản xuất từ thép cacbon, thép hợp kim thấp bằng cách tiện, độ chính xác cao. Bulông tinh có các lớp độ bền tương tự bulông thô và bulông thường.
Bulông cường độ cao được làm từ thép hợp kim (40Cr; 38CrSi; 40CrVA; 30Cr 3MoV), sau đó cho gia công nhiệt. Cách sản xuất bulông cường độ cao giống bulông thường, có độ chính xác thấp, nhưng do được làm bằng thép cường độ cao nên có thể vặn êcu rất chặt (bằng clê đo lực, ...) làm thân bulông chịu kéo và gây lực ép rất lớn lên tập bản thép liên kết. Bulông cường độ cao dễ chế tạo, khả năng chịu lực lớn, liên kết ít biến dạng nên được dùng rộng rãi và thay thế cho liên kết đinh tán trong các kết cấu chịu tải trọng nặng và tải trọng động.
Bulông có độ chính xác loại C: Độ chính xác thấp nên đường kính thân bulông phải làm nhỏ hơn đường kính lỗ 2  3 mm. Lỗ của loại bulông này được làm bằng cách đột hoặc khoan từng bản riêng rẽ. Đột thì mặt lỗ không phẳng, phần thép xung quanh lỗ 2  3 mm bị giòn vì biến cứng nguội. Độ chính xác không cao nên khi ghép tập bản thép các lỗ không hoàn toàn trùng khít nhau, bulông không thể tiếp xúc chặt với thành lỗ (ký hiệu lỗ loại C). Loại bulông này rẻ, sản xuất nhanh và dễ đặt vào lỗ nhưng chất lượng không cao. Khi làm việc (chịu trượt) sẽ biến dạng nhiều, vì vậy không nên dùng chúng trong các công trình quan trọng và khi thép cơ bản có fy > 3800 daN/cm2. Chỉ nên dùng bulông thô và bulông thường khi chúng làm việc chịu kéo hoặc để định vị các cấu kiện khi lắp ghép.
Bulông có độ chính xác loại B: Đường kính thân bulông nhỏ hơn đường kính lỗ 1  1,5mm, vì vậy biến dạng của liên kết nhỏ hơn bu lông loại C và yêu cầu chính xác hơn trong việc tạo lỗ bu lông.
Bulông có độ chính xác loại A: Đường kính lỗ không lớn hơn đường kính bulông quá 0,25-0,3mm. Để tạo lỗ, dùng máy khoan từng bản riêng rẽ hoặc khoan cả chồng bản theo khuôn mẫu đến đường kính thiết kế. Phưong pháp khoan cho lỗ độ chính xác cao nhưng năng suất thấp. Khi bản thép mỏng có thể đột từng bản riêng tới đường kính lỗ nhỏ hơn đường kính thiết kế từ 2 3 mm, sau đó khoan mở rộng cả chồng bản đã đột đến đường kính thiết kế. Phương pháp này tận dụng được các ưu điểm của đột và khoan nên nhanh và chính xác, loại bỏ được phần thépquanh lỗ bị giòn do quá trình đột. Khe hở giữa bulông và lỗ nhỏ nên liên kết chặt, có thể làm việc chịu cắt tuy không bằng bulông cường độ cao hoặc đinh tán. Do tính phức tạp khi sản xuất và lắp đặt bulông vào lỗ (phải dùng búa gõ nhẹ) nên loại bulông này ít dùng.
Tùy theo vật liệu bulông được chia thành các cấp độ bền khác nhau ký hiệu 4.6, 5.8, 6.6, 8.8, 10.9. Ký hiệu cấp độ bền bu lông theo quy luật sau:
- chữ số đầu nhân với 10 cho biết cường độ tức thời của vật liệu bulông fu
(daN/mm2),
- tích của số đầu và số thứ hai là giới hạn chảy fy (daN/mm2).
- số thứ hai nhân 10, thể hiện tỷ lệ fy /fu tính theo %.
Cấp độ bền được chỉ dẫn bằng số trên mũ bu lông. Cấp độ bền 4.6; 4.8; 5.6 là bulông cường độ thường, cường độ cao là 8.8, 10.9.

Bảng 4.7. Đường kính lỗ bu lông