Trong kết cấu nhà thép tiền chế, bulong không đơn thuần là chi tiết cơ khí dùng để liên kết, mà còn là yếu tố kỹ thuật quan trọng quyết định đến khả năng chịu lực, độ ổn định và tuổi thọ tổng thể của công trình. Với đặc thù thi công lắp ghép tại công trường, mỗi mối nối bulong phải đảm bảo tính chính xác cao, truyền lực hiệu quả và dễ dàng kiểm soát trong quá trình thi công cũng như bảo trì.
Tùy vào từng vị trí lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật, các loại bulong được sử dụng trong nhà tiền chế có sự khác biệt rõ rệt về cấu tạo, vật liệu, cấp độ bền và phương thức thi công. Việc lựa chọn sai hoặc sử dụng không đúng loại bulong có thể dẫn đến những hệ quả nghiêm trọng về kết cấu và an toàn công trình.
Với tư cách là đơn vị chuyên thiết kế và thi công nhà thép tiền chế, TPT Steel nhận thấy rằng việc hiểu rõ và ứng dụng đúng các loại bulong là điều kiện tiên quyết để đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và tính bền vững trong thi công. Bài viết dưới đây sẽ phân tích chi tiết các loại bulong thường dùng trong nhà thép tiền chế, từ đó giúp bạn đọc có cái nhìn toàn diện và chính xác hơn về vấn đề này. Cùng tham khảo nhé!
Phân loại bulong trong nhà thép tiền chế
Bulong được ứng dụng đa dạng trong nhà thép tiền chế, từ khâu liên kết móng, lắp dựng khung chính cho đến hoàn thiện hệ phụ trợ. Việc phân loại bulong giúp kỹ sư lựa chọn đúng chủng loại phù hợp với từng yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Dưới đây là ba hướng phân loại phổ biến và có tính ứng dụng cao trong thực tiễn thi công:
Phân loại theo công năng sử dụng
Trong kết cấu nhà thép tiền chế, mỗi liên kết bulong không chỉ đảm nhiệm vai trò cố định vị trí, mà còn phải chịu tải trọng khác nhau tùy theo vị trí cấu kiện và mục đích sử dụng. Vì vậy, việc phân loại bulong theo công năng là cách tiếp cận phổ biến và mang tính thực tiễn cao trong thiết kế cũng như thi công. Dưới đây là hai nhóm bulong chính dựa trên công năng:
1. Bulong liên kết thường (bulong cấp bền thấp)
Đây là nhóm bulong có cấp bền từ 4.6 đến 6.6 (theo tiêu chuẩn ISO), thường được sử dụng ở các vị trí không chịu lực lớn hoặc nơi có yêu cầu kỹ thuật thấp hơn. Ví dụ điển hình là các liên kết phụ như:
- Gắn kết cấu phụ trợ (mái che, máng xối…),
- Kết nối tấm panel, thanh giằng nhẹ, hoặc các hệ thống phụ trợ điện – nước.
Đặc điểm:
- Dễ gia công, lắp đặt.
- Giá thành thấp, dễ thay thế.
- Không yêu cầu thiết bị siết lực cao.
Hạn chế:
- Không thích hợp cho các vị trí chịu tải trọng động hoặc liên kết chính của khung thép.
- Dễ bị nới lỏng trong điều kiện rung động cao nếu không dùng kèm đệm chống xoay.
2. Bulong cường độ cao (High Strength Bolts – HS Bolts)
Đây là loại bulong có cấp bền từ 8.8 trở lên, thường làm từ thép hợp kim tôi luyện, chịu được lực kéo và lực cắt lớn. Chúng được sử dụng rộng rãi ở những liên kết chính trong kết cấu nhà thép, chẳng hạn như:
- Chân cột – móng,
- Dầm – cột,
- Vì kèo, liên kết khung giằng ngang – dọc.
Đặc điểm kỹ thuật:
- Độ bền kéo lớn (tối thiểu 800 MPa với loại 8.8),
- Cần thi công theo quy trình chặt chẽ, có kiểm soát lực siết (dùng cờ lê lực hoặc máy siết thủy lực),
- Một số loại yêu cầu kiểm tra không phá hủy (NDT) sau lắp đặt.
Lưu ý khi sử dụng:
- Cần kết hợp với đệm phẳng và đệm vênh để đảm bảo khả năng giữ lực.
- Có thể sử dụng phương pháp liên kết ma sát hoặc liên kết ép sát, tùy vào yêu cầu truyền lực thiết kế.
Phân loại theo vị trí lắp đặt
1. Bulong móng (Anchor bolts)
Là loại bulong được chôn sẵn vào bê tông nền móng nhằm cố định chân cột thép vào đế móng. Đây là điểm liên kết đầu tiên giữa kết cấu thép và kết cấu bê tông.
Đặc điểm kỹ thuật:
- Có thể là bulong thẳng, bulong chữ J, chữ L hoặc U tùy vào thiết kế.
- Yêu cầu định vị chính xác tuyệt đối trong quá trình đặt bulong trước khi đổ bê tông.
- Đường kính phổ biến: M16 – M30, chiều dài tùy theo chiều sâu móng và yêu cầu liên kết.
Ứng dụng:
- Gắn chân cột nhà thép với móng.
- Cố định các hệ thống thiết bị nặng xuống nền nhà xưởng.
2. Bulong liên kết cấu kiện thép
Dùng để lắp ráp các cấu kiện tiền chế như cột – dầm, dầm – vì kèo, giằng ngang – giằng chéo.
Phân loại cụ thể:
- Bulong cường độ cao cho khung chính.
- Bulong thường hoặc bulong nở cho các cấu kiện phụ.
Yêu cầu kỹ thuật:
- Khả năng chịu lực cắt và kéo theo thiết kế.
- Độ chính xác cao trong khoan lỗ và lắp ghép, đảm bảo truyền lực hiệu quả.
Phân loại theo đặc điểm cấu tạo
1. Bulong thường (Hex bolts)
Có đầu lục giác, dễ thi công với các dụng cụ phổ biến. Thường dùng cho liên kết phụ hoặc các vị trí không chịu tải trọng lớn.
2. Bulong cường độ cao (High Strength Bolts)
Có thể là bulong đầu lục giác hoặc bulong xoắn (twist-off bolts). Được chế tạo từ thép hợp kim có khả năng chịu lực lớn.
Cấp độ bền thông dụng:
- 8.8 (thép tôi luyện – kéo đứt ≥ 800 MPa),
- 10.9, 12.9 dùng cho các kết cấu đặc biệt có yêu cầu cao.
3. Bulong neo (Anchor bolts)
Là bulong được thiết kế đặc biệt (thường uốn cong hoặc có móc) để tạo liên kết cơ học với nền bê tông.
Các dạng phổ biến:
- J-bolt, L-bolt: dễ chế tạo và thi công.
- U-bolt: thường dùng trong kết cấu ống, cố định ống gió, đường ống kỹ thuật.
4. Bulong nở (Expansion bolts)
Sử dụng khi cần gắn kết cấu vào bê tông mà không có bulong chờ sẵn. Cơ chế hoạt động là tạo lực ép vào thành bê tông khi siết bulong.
Lưu ý khi sử dụng:
- Không phù hợp cho tải trọng động hoặc vị trí chịu lực chính.
- Thường dùng trong thi công bổ sung hoặc lắp đặt thiết bị kỹ thuật.
5. Bulong hóa chất (Chemical anchor bolts)
Bulong được gắn bằng keo hóa học chuyên dụng trong lỗ khoan sẵn. Tạo liên kết rất chắc chắn, đặc biệt trong môi trường chịu lực phức tạp hoặc bê tông yếu.
Ưu điểm:
- Phù hợp với bê tông cường độ thấp.
- Cho phép điều chỉnh vị trí trong quá trình thi công.
Nhược điểm:
- Chi phí cao.
- Yêu cầu kiểm soát chặt chẽ điều kiện thi công và bảo dưỡng.
Tiêu chuẩn kỹ thuật và quy chuẩn lựa chọn bulong
Việc lựa chọn và sử dụng bulong trong kết cấu nhà thép tiền chế không chỉ dựa vào kinh nghiệm thi công, mà phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể nhằm đảm bảo an toàn, độ bền và khả năng làm việc ổn định của kết cấu. Các tiêu chuẩn này quy định rõ các yêu cầu về vật liệu, cấp bền, kích thước, khả năng chịu lực và phương pháp lắp đặt.
Các tiêu chuẩn phổ biến
Tiêu chuẩn quốc tế
- ISO 898-1: Tiêu chuẩn quy định về cơ tính của bulong thép cacbon và thép hợp kim.
- ASTM A325/A490: Tiêu chuẩn Mỹ cho bulong cường độ cao dùng trong kết cấu thép.
- EN 14399: Tiêu chuẩn châu Âu cho hệ bulong ma sát cao.
Tiêu chuẩn Việt Nam
- TCVN 1916:1995: Quy định về bulong, đai ốc và long đen – yêu cầu kỹ thuật.
- TCVN 197:2002: Tiêu chuẩn kỹ thuật bulong lục giác thường và cường độ cao.
- TCVN 7799-2:2007: Tiêu chuẩn cho liên kết bulong chịu lực cao trong kết cấu thép.
Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn bulong
1. Cấp bền và khả năng chịu lực
- Cấp bền được thể hiện bằng ký hiệu như 4.6, 8.8, 10.9, trong đó số đầu là giới hạn bền kéo tối đa (MPa/100), số sau là phần trăm giới hạn chảy so với giới hạn bền.
- Ví dụ: Bulong 8.8 có giới hạn bền kéo 800 MPa, giới hạn chảy 640 MPa.
2. Môi trường làm việc
- Trong môi trường ẩm ướt hoặc ven biển, cần sử dụng bulong mạ kẽm nhúng nóng hoặc inox để tăng khả năng chống ăn mòn.
- Các môi trường hóa chất cần đến bulong chuyên dụng (ví dụ: bulong hóa chất với keo epoxy chịu axit).
3. Vị trí và phương thức truyền lực
- Với liên kết chịu lực kéo hoặc cắt lớn, cần dùng bulong cường độ cao, thi công theo phương pháp siết chặt có kiểm soát lực.
- Với các liên kết bổ sung hoặc kết cấu phụ, bulong thường có thể đáp ứng.
4. Yêu cầu lắp đặt và kiểm soát chất lượng
- Một số loại bulong như bulong ma sát cao yêu cầu siết theo cặp lực – mô men hoặc phương pháp siết xoắn gãy đầu.
- Cần thiết lập quy trình kiểm tra lực siết và kiểm định bằng thiết bị chuyên dụng.
Sự khác biệt giữa thiết kế và thực tế thi công
Trong thực tiễn, không ít trường hợp bulong được thay đổi tùy tiện do thiếu vật tư, thay đổi bản vẽ hoặc áp lực tiến độ. Tuy nhiên, việc sử dụng sai cấp bền, sai chủng loại hoặc sai phương pháp thi công có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng chịu lực của toàn bộ công trình.
Tại TPT Steel, việc lựa chọn và sử dụng bulong luôn được thực hiện dựa trên bản vẽ thiết kế được kiểm duyệt, có sự phối hợp chặt chẽ giữa bộ phận kỹ thuật và đội thi công hiện trường. Mỗi mối nối bulong đều được kiểm soát lực siết, đối chiếu tiêu chuẩn, và lưu trữ hồ sơ kiểm định nhằm đảm bảo tính toàn vẹn kết cấu theo thời gian.
Ứng dụng thực tế trong thi công nhà thép tiền chế
Trong quy trình thi công nhà thép tiền chế, bulong không chỉ xuất hiện ở một vài điểm cố định mà hiện diện xuyên suốt từ giai đoạn thi công móng đến khi hoàn thiện toàn bộ hệ kết cấu. Mỗi loại bulong được lựa chọn và sử dụng tùy thuộc vào vị trí, tải trọng, điều kiện môi trường và yêu cầu kỹ thuật của từng hạng mục. Dưới đây là các ứng dụng tiêu biểu trong thực tế thi công:
Giai đoạn thi công móng – sử dụng bulong neo (Anchor bolts)
Đây là giai đoạn đầu tiên, nơi bulong đóng vai trò tạo kết nối giữa nền móng bê tông và khung kết cấu thép bên trên. Các loại bulong thường sử dụng gồm J-bolt, L-bolt, hoặc bulong neo thẳng, tùy thuộc vào thiết kế chân đế cột.
Yêu cầu kỹ thuật:
- Định vị bulong chính xác tuyệt đối theo tọa độ bản vẽ.
- Dùng lồng thép định vị và kiểm tra cao độ bằng máy toàn đạc.
- Kiểm tra độ song song và thẳng đứng của bulong trước khi đổ bê tông.
Lưu ý thực tế: Bulong móng sau khi đặt phải được bảo vệ trong suốt thời gian chờ lắp dựng để tránh va chạm, cong vênh hoặc sai lệch vị trí.
Giai đoạn lắp dựng khung chính – sử dụng bulong cường độ cao
Trong giai đoạn này, các cấu kiện thép như cột, dầm, vì kèo được lắp ráp lại với nhau bằng bulong cường độ cao (loại 8.8 hoặc 10.9). Các liên kết có thể theo phương pháp ma sát hoặc ép sát.
Yêu cầu kỹ thuật:
- Đúng chủng loại và cấp bền theo bản vẽ thiết kế.
- Siết bulong theo thứ tự – mô men xác định để đảm bảo truyền lực đồng đều.
- Ghi chép đầy đủ nhật ký siết lực, dùng cờ lê lực hoặc máy siết chuyên dụng.
Ứng dụng thực tế: Ví dụ, tại các liên kết dầm – cột ở khung Zamil hoặc hệ portal frame, thường sử dụng tổ hợp bulong cường độ cao M20–M24, số lượng tùy theo tải trọng và chiều cao nhà.
Giai đoạn hoàn thiện kết cấu phụ – sử dụng bulong thường và bulong nở
Khi hệ khung chính đã ổn định, các hệ phụ như xà gồ, thanh giằng, máng nước, tấm tường, cửa đi… sẽ được lắp đặt. Ở giai đoạn này, bulong thường và bulong nở là lựa chọn phổ biến.
Ứng dụng:
- Bulong thường dùng để gắn xà gồ Z, C vào vì kèo hoặc dầm ngang.
- Bulong nở dùng trong việc cố định hệ thống kỹ thuật (ống điện, máng cáp, vách ngăn) vào bê tông sàn hoặc tường.
Lưu ý:
- Việc sử dụng bulong nở phải được kiểm tra kỹ về chiều sâu lỗ khoan và điều kiện bê tông nền.
- Không nên lạm dụng bulong nở tại các vị trí có rung động hoặc chịu lực thường xuyên.
4.4. Kiểm tra và bảo trì sau lắp đặt
Sau khi công trình hoàn thiện, bulong cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo không bị lỏng, gỉ sét hoặc mất lực siết do giãn nở nhiệt. Tùy vào đặc điểm công trình và môi trường sử dụng, TPT Steel thường đề xuất:
- Kiểm tra lực siết định kỳ mỗi 6 – 12 tháng với các bulong liên kết chính.
- Sơn chống gỉ hoặc mạ lại với các bulong ở khu vực ẩm ướt hoặc ngoài trời.
- Thay thế bulong bị biến dạng, gỉ sét nặng hoặc có dấu hiệu nới lỏng nghiêm trọng.
Tóm lại
Bulong dù là chi tiết có kích thước nhỏ trong kết cấu nhà thép tiền chế, lại mang trong mình vai trò then chốt trong việc đảm bảo tính liên kết, truyền lực, và an toàn tổng thể của công trình. Từ giai đoạn đặt móng, lắp dựng khung chính cho đến hoàn thiện hệ phụ, mỗi loại bulong được lựa chọn và thi công đúng tiêu chuẩn kỹ thuật sẽ giúp công trình đạt được độ ổn định, khả năng làm việc lâu dài và thuận tiện trong bảo trì.
Việc phân loại bulong theo công năng sử dụng, vị trí lắp đặt và đặc điểm cấu tạo không chỉ giúp kỹ sư đưa ra lựa chọn chính xác mà còn tạo điều kiện để tối ưu hóa chi phí vật tư, thời gian thi công và chất lượng công trình. Đặc biệt, trong bối cảnh các tiêu chuẩn kỹ thuật ngày càng khắt khe và yêu cầu kiểm soát chất lượng thi công ngày càng cao, bulong không thể bị xem nhẹ như một “phụ kiện” mà cần được quản lý như một thành phần kết cấu thực thụ.
Với kinh nghiệm thi công hàng trăm công trình nhà thép tiền chế, TPT Steel nhận thấy rằng thành công của một dự án không nằm ở quy mô hay vật liệu sử dụng, mà nằm ở khả năng kiểm soát chi tiết, trong đó bulong là một trong những yếu tố kỹ thuật nhỏ nhưng có ảnh hưởng lớn. Việc tuân thủ đúng tiêu chuẩn, lựa chọn chủng loại phù hợp và giám sát chặt chẽ quá trình lắp đặt sẽ là nền tảng để xây dựng những công trình an toàn, bền vững và có tuổi thọ cao.
