Lực siết bu lông cường độ cao
Lực siết bu lông cường độ cao là gì?
Lực siết bu lông cường độ cao là lực mô-men được tác dụng lên đai ốc hoặc đầu bu lông trong quá trình lắp đặt nhằm tạo ra lực kéo trước (preload) phù hợp trong thân bu lông và lực kẹp giữa các chi tiết liên kết.
Đối với các công trình kết cấu thép, nhà thép tiền chế, cầu, máy móc và thiết bị công nghiệp, việc kiểm soát lực siết có vai trò rất quan trọng. Nếu siết quá yếu, liên kết có thể bị lỏng hoặc trượt. Ngược lại, nếu siết quá lớn, bu lông có thể bị kéo quá giới hạn, biến dạng hoặc hư hỏng.
Vì vậy, không nên xác định lực siết chỉ dựa vào đường kính bu lông. Cần xem xét đồng thời cấp bền, tiêu chuẩn, hệ số ma sát, tình trạng bề mặt ren và phương pháp siết.
Bu lông cường độ cao
1. Vì sao cần kiểm soát lực siết bu lông cường độ cao?
Bu lông cường độ cao thường được sử dụng tại những vị trí yêu cầu khả năng chịu lực và độ ổn định cao.
Khi siết đúng, bu lông tạo ra lực kẹp đủ lớn giữa các bản thép. Lực kẹp này giúp các chi tiết liên kết làm việc ổn định và hạn chế hiện tượng dịch chuyển tương đối.
Một số hậu quả khi lực siết không phù hợp:
- Lực siết quá nhỏ: liên kết có thể bị lỏng.
- Lực siết không đồng đều: tải trọng phân bố không đều giữa các bu lông.
- Lực siết quá lớn: có nguy cơ làm bu lông bị quá tải.
- Không kiểm soát ma sát: cùng một mô-men siết nhưng lực kéo trước thực tế có thể khác nhau đáng kể.
Đây là lý do các công trình kết cấu thép thường yêu cầu quy trình kiểm tra và nghiệm thu lực siết rõ ràng.
2. Lực siết bu lông 8.8 và 10.9 có giống nhau không?
Không.
Bu lông 8.8 và 10.9 là hai cấp bền khác nhau. Khả năng chịu tải và giới hạn cơ tính khác nhau nên lực siết sử dụng trong thực tế cũng có thể khác nhau.
Tuy nhiên, có một điểm rất quan trọng:
Không thể chỉ nhìn cấp bền để xác định chính xác mô-men siết.
Mô-men siết còn phụ thuộc vào:
- Đường kính và bước ren.
- Cấp bền của bu lông.
- Vật liệu và tình trạng bề mặt.
- Hệ số ma sát của ren.
- Có bôi trơn hay không.
- Loại đai ốc và vòng đệm.
- Phương pháp siết.
- Tiêu chuẩn thiết kế và yêu cầu của nhà sản xuất.
Do đó, bảng lực siết chỉ nên được sử dụng như giá trị tham khảo, trừ khi bảng đó được xây dựng cho đúng hệ bu lông – đai ốc – vòng đệm và điều kiện lắp đặt đang sử dụng.
Bu lông cường độ cao cấp bền 10.9
3. Công thức tính lực siết bu lông
Trong thực tế, mô-men siết thường được ước tính bằng công thức:
T = K × F × d
Trong đó:
- T: mô-men siết.
- K: hệ số mô-men, phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện ma sát.
- F: lực kéo trước trong bu lông.
- d: đường kính danh nghĩa của bu lông.
Công thức trên cho thấy cùng một loại bu lông, nếu điều kiện ma sát thay đổi thì mô-men siết cần thiết cũng thay đổi.
Ví dụ, bu lông có bôi trơn có thể cần mô-men siết khác đáng kể so với bu lông khô. Vì vậy, không nên lấy một giá trị mô-men siết rồi áp dụng cho mọi trường hợp.
4. Bảng tham khảo lực siết bu lông cường độ cao
Dưới đây là bảng tham khảo định hướng cho một số kích thước bu lông hệ mét phổ biến. Giá trị thực tế cần được xác nhận theo tiêu chuẩn và điều kiện ma sát cụ thể.
| Kích thước | Cấp bền | Mô-men siết tham khảo |
|---|---|---|
| M12 | 8.8 | khoảng 80–100 Nm |
| M16 | 8.8 | khoảng 190–230 Nm |
| M20 | 8.8 | khoảng 370–450 Nm |
| M22 | 8.8 | khoảng 500–600 Nm |
| M24 | 8.8 | khoảng 640–760 Nm |
| M27 | 8.8 | khoảng 950–1.100 Nm |
| M30 | 8.8 | khoảng 1.300–1.500 Nm |
| M16 | 10.9 | khoảng 270–320 Nm |
| M20 | 10.9 | khoảng 520–620 Nm |
| M22 | 10.9 | khoảng 700–800 Nm |
| M24 | 10.9 | khoảng 900–1.050 Nm |
| M27 | 10.9 | khoảng 1.300–1.500 Nm |
| M30 | 10.9 | khoảng 1.800–2.000 Nm |
Lưu ý: Đây không phải bảng nghiệm thu áp dụng chung cho mọi công trình. Khi thi công thực tế, cần ưu tiên thông số của thiết kế, tiêu chuẩn áp dụng, nhà sản xuất hoặc quy trình kiểm soát lực siết được phê duyệt.
5. Lực siết bu lông cường độ cao phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Đường kính bu lông
Bu lông có đường kính càng lớn thì thông thường lực kéo trước và mô-men siết cần thiết càng cao.
Cấp bền
Các cấp bền như 8.8, 10.9 và 12.9 có đặc tính cơ học khác nhau. Không nên sử dụng bảng lực siết của cấp bền này cho cấp bền khác nếu chưa kiểm tra cơ sở tính toán.
Hệ số ma sát
Đây là yếu tố rất quan trọng nhưng thường bị bỏ qua.
Mô-men siết được chuyển thành lực kéo trong thân bu lông thông qua hệ thống ren và bề mặt tiếp xúc. Phần lớn mô-men có thể bị tiêu hao bởi ma sát.
Tình trạng bề mặt
Bu lông mạ kẽm, bu lông đen, bu lông có dầu hoặc được xử lý bề mặt khác nhau sẽ có đặc tính ma sát khác nhau.
Phương pháp siết
Có thể sử dụng:
- Cờ lê lực.
- Súng siết có kiểm soát.
- Phương pháp kiểm soát góc quay.
- Phương pháp kiểm soát lực kéo trực tiếp.
Mỗi phương pháp có yêu cầu kiểm tra khác nhau.
6. Cách siết bu lông cường độ cao đúng kỹ thuật
Quy trình cơ bản có thể thực hiện theo các bước:
Bước 1: Kiểm tra bu lông
Kiểm tra đường kính, chiều dài, cấp bền, tiêu chuẩn, tình trạng ren và dấu hiệu nhận biết trên đầu bu lông.
Bước 2: Kiểm tra đai ốc và vòng đệm
Đai ốc và vòng đệm phải phù hợp với hệ bu lông được sử dụng.
Bước 3: Lắp ghép
Đưa bu lông qua các bản liên kết, lắp vòng đệm và đai ốc theo đúng thiết kế.
Bước 4: Siết sơ bộ
Siết để các bản thép tiếp xúc và ổn định vị trí.
Bước 5: Siết đạt yêu cầu
Sử dụng phương pháp được quy định trong hồ sơ kỹ thuật để đạt lực kéo trước hoặc mô-men siết yêu cầu.
Bước 6: Kiểm tra
Kiểm tra dụng cụ, mô-men siết hoặc lực kéo theo quy trình nghiệm thu của công trình.
7. Có nên dùng cờ lê lực để siết bu lông cường độ cao?
Có, nếu quy trình thi công quy định kiểm soát bằng mô-men siết.
Cờ lê lực giúp người thi công kiểm soát mô-men chính xác hơn so với cờ lê thông thường.
Tuy nhiên, cần chú ý rằng:
Cùng một mô-men siết không đồng nghĩa với cùng một lực kéo trước.
Nguyên nhân là hệ số ma sát có thể thay đổi.
Do đó, đối với các liên kết kết cấu thép quan trọng, việc hiệu chuẩn dụng cụ và kiểm soát điều kiện lắp đặt có ý nghĩa rất lớn.
8. Những sai lầm thường gặp khi siết bu lông cường độ cao
Một số lỗi phổ biến gồm:
- Sử dụng bảng lực siết không đúng cấp bền.
- Dùng lực siết của bu lông khô cho bu lông đã bôi trơn.
- Trộn lẫn bu lông, đai ốc và vòng đệm không cùng hệ tiêu chuẩn.
- Không kiểm tra cờ lê lực.
- Siết một bu lông đạt lực tối đa ngay từ đầu trong khi quy trình yêu cầu siết theo nhiều bước.
- Tự ý thay đổi loại dầu hoặc chất bôi trơn.
- Không kiểm tra chất lượng ren trước khi lắp đặt.
Những sai sót này có thể làm cho giá trị lực kéo thực tế trong bu lông khác xa dự kiến.
9. Lưu ý quan trọng khi lựa chọn lực siết
Đối với công trình thực tế, không nên chỉ sử dụng bảng tra trên Internet để quyết định lực siết cuối cùng.
Cần xác định tối thiểu:
- Tiêu chuẩn bu lông.
- Cấp bền hoặc cấp cơ tính.
- Đường kính và bước ren.
- Loại đai ốc, vòng đệm.
- Điều kiện bề mặt.
- Hệ số ma sát.
- Phương pháp siết.
- Yêu cầu của thiết kế và tiêu chuẩn thi công.
Đặc biệt với bu lông liên kết kết cấu thép và bu lông cường độ cao, việc kiểm soát lực siết cần được thực hiện theo hồ sơ kỹ thuật của dự án.
Kết luận
Lực siết bu lông cường độ cao là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của liên kết. Tuy nhiên, không có một giá trị mô-men siết duy nhất áp dụng cho mọi loại bu lông.
Khi lựa chọn lực siết cần xem xét đồng thời đường kính, cấp bền, tiêu chuẩn, hệ số ma sát, tình trạng bề mặt và phương pháp thi công. Đối với bu lông 8.8, 10.9 hoặc các loại bu lông kết cấu đặc biệt, nên sử dụng thông số được xác định cho đúng hệ liên kết thay vì áp dụng máy móc một bảng tra chung.
Công ty Lộc Phát chuyên Sản xuất, nhập khẩu và phân phối các sản phẩm Bu lông chính hãng như:
- Bu lông liên kết cấp bền 4.8, 5,6, 8.8, 10.9, 12.9
- Bu lông neo (bu lông móng) cấp bền 4.6, 5.6, 8.8, 10.9 thép C45, 40Cr
- Bu lông inox 201, 304, 316, 316L
- Bu lông lục giác đầu trụ, đầu bằng, đầu cầu chìm thép, INOX
- Thanh ren (ty ren) - Guzong (Gu dông) - Ubolt
- Bu lông nở (tắc kê nở) thép, INOX; Bu lông hóa chất (thanh ren hóa chất)
- Vít gỗ, Vít Pake, Vít bắn tôn, Vít tự khoan INOX các loại
- Các loại Đai ốc (Ecu) - vòng đệm
- Gia công - Sản xuất Bu lông theo yêu cầu
CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT VÀ XNK THƯƠNG MẠI LỘC PHÁT
Số 75 ngõ 1295 đường Giải Phóng - Hoàng Mai - TP Hà Nội
ĐT: 0975 45 85 80 / 0979.13.14.80
