Các loại kết nối trong kết cấu thép

Hàn là phương thức kết nối quan trọng nhất trong kết cấu thép hiện tại. Nó có ưu điểm là không làm suy yếu các bộ phận, độ cứng tốt, cấu trúc đơn giản, thi công thuận tiện và vận hành tự động.

Chức năng của kết nối là kết hợp các tấm thép hoặc thép định hình thành các cấu kiện theo một cách nhất định hoặc kết hợp nhiều bộ phận thành một kết cấu tổng thể để đảm bảo chúng phối hợp với nhau.  

Phương pháp kết nối kết cấu thép: Hàn, đinh tán và kết nối bu lông.

Kết cấu nhà thép-Hàn

Ưu điểm và nhược điểm của kết nối hàn

Ưu điểm:  

• Không làm suy yếu tiết diện cấu kiện, tiết kiệm thép;  
• Có thể hàn thành bất kỳ hình dạng nào của linh kiện, hàn có thể hàn trực tiếp, nói chung không cần các đầu nối khác, linh kiện đơn giản, tiết kiệm nhân công sản xuất;  
• Độ kín của kết nối tốt và độ cứng lớn;  
• Dễ dàng sử dụng tự động hóa, hiệu quả sản xuất cao.  

Nhược điểm:  

• Vật liệu ở vùng ảnh hưởng nhiệt gần mối hàn trở nên giòn;  
• Ứng suất dư và biến dạng hàn được tạo ra trong các bộ phận hàn, có ảnh hưởng xấu đến kết cấu công trình.  
• Cấu trúc hàn rất nhạy cảm với các vết nứt. Một khi vết nứt cục bộ xảy ra, nó có thể nhanh chóng lan rộng ra toàn bộ mặt cắt, đặc biệt ở nhiệt độ thấp, dễ xảy ra hiện tượng gãy giòn.

Đọc thêm: Hàn kết cấu thép & Mối nối hàn trong kết cấu thép

Kết cấu nhà thép-Bắt bu lông

Kết nối bu lông có ưu điểm là lắp đặt thuận tiện, đặc biệt thích hợp cho việc lắp đặt và kết nối tại chỗ, nhưng cũng dễ tháo rời, phù hợp với nhu cầu lắp ráp và tháo rời kết cấu và kết nối tạm thời. Nhược điểm của nó là phải kéo lỗ và đóng cọc lỗ ngu ngốc, làm tăng khối lượng công việc sản xuất; Lỗ bu lông còn làm yếu tiết diện của cấu kiện, tấm nối cần phải chồng lên nhau hoặc thêm tấm nối hoặc thép góc và các đầu nối khác nên tốn thép hơn so với nối hàn.  

Kết nối bằng bu lông thông thường

Bu lông cường độ cao

Cơ chế truyền lực cắt của liên kết bu lông cường độ cao khác với cơ chế truyền lực cắt của liên kết bu lông thông thường. Bu lông thông thường truyền lực cắt bằng lực cản cắt của bu lông và áp suất chịu lực, trong khi kết nối bu lông cường độ cao truyền lực cắt bằng lực cản ma sát mạnh giữa các tấm được kết nối.  

Lắp đặt thông qua cờ lê đặc biệt, siết chặt đai ốc với mô men xoắn lớn để vít có lực căng trước lớn. Lực căng trước của bu lông cường độ cao kẹp các bộ phận được kết nối sao cho bề mặt tiếp xúc của các bộ phận tạo ra lực ma sát lớn và ngoại lực được truyền qua ma sát. Liên kết này được gọi là liên kết ma sát bu lông cường độ cao.  

Bu lông loại C là 4.6 hoặc 4.8 và được làm bằng thép Q235.  

Bu lông loại A và B là loại 5.6 hoặc 8.8 và được làm bằng thép hợp kim thấp hoặc sau khi xử lý nhiệt.  

Bu lông cường độ cao là loại 8.8 hoặc 10.9, được làm bằng thép 45, thép 40B và thép 20MnTiB.  

Có hai loại tính toán cho các kết nối bắt vít cường độ cao:  

1. Liên kết ma sát chỉ dựa vào lực cản ma sát mạnh giữa các tấm được kết nối để truyền lực và lực cản ma sát vừa được khắc phục là trạng thái giới hạn của khả năng chịu lực của liên kết. Do đó, biến dạng cắt của kết nối nhỏ và tính toàn vẹn tốt.  

2. Mối nối kiểu áp lực do ma sát giữa tấm nối và lực liên kết bu lông, làm cho bu lông bị cắt hoặc do áp suất (áp suất) không tốt cho giới hạn khả năng chịu lực của mối nối.  

Bu lông cường độ cao được khoan vào lỗ. Kết nối kiểu ma sát, khẩu độ bu lông có đường kính danh nghĩa 1.5-2.0mm, loại áp suất 1.0-1.5mm. Để cải thiện độ ma sát, các bề mặt tiếp xúc của mối nối cũng cần được xử lý.

Kết cấu nhà thép-Đinh tán

Kết nối đinh tán là làm đinh tán với đầu đinh đúc sẵn hình bán nguyệt ở một đầu, nhanh chóng nhét thanh đinh vào lỗ đinh của đầu nối sau khi nung nóng màu đỏ, sau đó dùng súng tán đinh để đinh tán đầu còn lại vào đầu đinh để làm cho kết nối được an toàn.

Ưu điểm: Truyền lực đinh tán đáng tin cậy, độ dẻo tốt, độ dẻo dai, chất lượng dễ kiểm tra và đảm bảo, có thể được sử dụng cho kết cấu tải trọng động nặng và chịu lực trực tiếp.  

Nhược điểm: Quá trình tán đinh phức tạp, chi phí nhân công và vật liệu chế tạo, cường độ lao động cao nên về cơ bản đã được thay thế bằng hàn và kết nối bu lông cường độ cao.

Chế độ kết nối và chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm việc của kết cấu thép. Việc liên kết kết cấu thép phải đảm bảo nguyên tắc an toàn, tin cậy, truyền lực rõ ràng, kết cấu đơn giản, chế tạo thuận tiện và tiết kiệm thép. Mối nối phải có đủ độ bền và có đủ không gian phù hợp để kết nối.