Trong lắp ráp kết cấu thép, chế tạo máy và thi công hệ thống cơ điện (M&E), liên kết bằng ren là phương pháp nối ghép phổ biến nhất nhờ khả năng chịu tải cao và dễ dàng tháo lắp. Tuy nhiên, rất nhiều người mới vào nghề thường thắc mắc cấu tạo mối ghép bu lông gồm mấy phần để có thể bóc tách khối lượng vật tư (BOQ) chính xác mà không bị thiếu hụt. Bài viết dưới đây sẽ giải phẫu chi tiết từng thành phần cấu tạo và chức năng cơ học của chúng trong một cụm liên kết tiêu chuẩn.
Mối ghép bu lông là gì? Nguyên lý chịu lực cơ bản
Mối ghép bu lông là một dạng liên kết tháo được, sử dụng nguyên lý ma sát của các vòng ren để ép chặt hai hay nhiều chi tiết (bản mã thép, mặt bích ống, thanh V) lại với nhau.
Khi ta vặn siết đai ốc, thân bu lông sẽ bị kéo dãn nhẹ tạo ra lực dọc trục (lực căng trước). Lực này ép các chi tiết cần ghép dính chặt vào nhau, sinh ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giúp cụm liên kết không bị trượt khi chịu tải trọng cắt ngang hoặc tải trọng rung lắc.
Kỹ thuật viên siết chặt mối ghép bu lông trên hai bản thép bằng cờ lê lực
Cấu tạo mối ghép bu lông gồm 3 phần chính
Về mặt lý thuyết kỹ thuật, bên cạnh các chi tiết cần ghép (các tấm thép bị xuyên qua), một cụm vật tư mối ghép bu lông tiêu chuẩn bắt buộc phải bao gồm 3 phần chính: Bu lông, Đai ốc (Ê cu) và Vòng đệm (Long đền).
1. Thân bu lông (Bolt) – Trục chịu lực kéo và cắt
Bu lông là thành phần cốt lõi đóng vai trò như một trục thép xuyên qua các lỗ khoan hở của chi tiết ghép. Cấu tạo của bu lông gồm 2 phần:
- Phần mũ (Đầu bu lông): Dùng để giữ cố định bu lông khi vặn siết. Đầu bu lông có nhiều hình dáng khác nhau như lục giác ngoài (phổ biến nhất), lục giác chìm, đầu dù (đầu nấm) hoặc đầu bằng.
- Phần thân trụ: Phần này được tiện ren (hệ mét hoặc hệ inch). Tùy vào yêu cầu kỹ thuật, thân bu lông có thể được tiện ren toàn bộ chiều dài (Ren suốt – Full thread) hoặc chỉ tiện ren một phần ở đầu (Ren lửng – Half thread).
2. Đai ốc / Ê cu (Nut) – Khóa chặt liên kết ren
Đai ốc là chi tiết có lỗ rỗng ở giữa, bên trong được tiện các vòng ren ăn khớp hoàn toàn với bước ren trên thân bu lông. Khi đai ốc được vặn tịnh tiến dọc theo thân bu lông, nó sẽ ép chặt các tấm thép lại với nhau. Các bộ bulon liên kết đai ốc phải luôn đồng bộ về vật liệu và cấp bền. Nghĩa là bu lông cấp bền 8.8 thì đai ốc cũng phải chịu được tải trọng tương đương để tránh hiện tượng tuôn ren khi dùng cờ lê lực siết chặt.
Các thành phần của mối ghép bu lông gồm bu lông, đai ốc, vòng đệm phẳng và vòng đệm vênh
3. Vòng đệm / Long đền (Washer) – Phân tán lực và chống xoay
Nhiều thợ thi công thường cắt giảm vòng đệm để tiết kiệm chi phí, nhưng đây là bộ phận không thể thiếu trong cấu tạo chuẩn của mối ghép chịu tải trọng động. Vòng đệm được lót giữa đai ốc (hoặc đầu bu lông) và bề mặt chi tiết ghép. Có 2 loại chính:
- Vòng đệm phẳng (Flat Washer): Có chức năng mở rộng diện tích tiếp xúc, giúp phân tán đều lực siết của đai ốc, ngăn chặn tình trạng phần mũ bu lông làm cày xước hoặc móp méo bề mặt chi tiết ghép bằng thép mỏng.
- Vòng đệm vênh / Vòng đệm lò xo (Spring Washer): Bị xẻ rãnh và vênh lên như lò xo. Khi bị ép phẳng, nó tạo ra lực đàn hồi đẩy ngược lại đai ốc, giúp đai ốc không bị tự tháo lỏng hoặc xoay tuột ra ngoài khi hệ thống máy móc bị rung lắc mạnh.
Vòng đệm phẳng và vòng đệm vênh trong cụm mối ghép bu lông chịu rung động
Các thông số kỹ thuật quyết định độ cứng của mối ghép
Để một cụm bu lông đai ốc không bị đứt gãy đứt gãy đột ngột, kỹ sư thiết kế cần quy định rõ 2 thông số cơ học sau trong hồ sơ trình duyệt vật tư:
- Cấp bền (Tải trọng giới hạn): Đối với thép Carbon, cấp bền thường dùng là 4.8 (tải trọng thường) hoặc 8.8 (bu lông cường độ cao). Theo thông số kỹ thuật (ISO 898-1), bu lông M10 cấp bền 4.8 chịu tải tối đa khoảng 5.200 N, trong khi cấp bền 8.8 lên tới 9.800 N. Đối với thép không gỉ, thường dùng mác Inox 304 (SS304) với cấp bền A2-50.
- Lớp mạ bảo vệ bề mặt: Mối ghép bằng thép đen sẽ rỉ sét rất nhanh. Cần chỉ định mạ kẽm điện phân (Electrogalvanized theo TCVN 5026:2010) cho môi trường trong nhà, hoặc mạ kẽm nhúng nóng (Hot-dip Galvanized theo TCVN 5408:2007) để chống ăn mòn khi lắp đặt ngoài trời.
So sánh bu lông ren suốt và bu lông ren lửng trong liên kết cơ khí
Ứng dụng mối ghép bu lông trong thi công cơ điện M&E
Trong hệ sinh thái vật tư phụ M&E, hàng vạn cụm bu lông – đai ốc – vòng đệm được sử dụng mỗi ngày để định hình kết cấu treo đỡ tòa nhà.
- Nối thang máng cáp: Sử dụng cụm bu lông đầu dù M8x15 lồng qua các thanh nối (Splice plate) để ghép các đoạn máng thẳng lại với nhau. Cấu tạo ren khóa chặt giúp máng cáp chịu được sức nặng hàng trăm kg cáp điện đi bên trong.
- Lắp ráp giá đỡ Unistrut: Sử dụng bu lông lục giác kết hợp với đai ốc lò xo (Spring nut) trượt trong rãnh thanh chống đa năng Unistrut để tạo thành hệ giá đỡ đỡ ống gió HVAC, ống nước PCCC chằng chịt trên trần bê tông.
Bu lông đai ốc vòng đệm dùng để liên kết thanh Unistrut và thang máng cáp trong hệ M&E
Câu hỏi thường gặp (FAQ) về mối ghép ren
Để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho hệ thống treo đỡ cơ điện, nhà thầu cần lựa chọn nguồn cung cấp vật tư liên kết có đầy đủ test report tải trọng kéo đứt và chứng chỉ xuất xưởng CO/CQ. Liên hệ với bộ phận kỹ thuật để nhận catalogue thông số bu lông chi tiết.
- Hotline: 0909 126 992
- Website: zencomex.vn
