Giám sát thi công và nghiệm thu kết cấu thép P3 pot

9-41
Bảng 9.5 Sai lệch cho phép về kích thớc dài của các chi tiết kết cấu
Sai lệch kích thớc cho phép so với
thiết kế (mm)
Các khoảng kích thớc (m)
Các kích thớc và công nghệ
thực hiện các công đoạn
<1,5 1,5 -
2,5
2,5 -
4,5
4,5 -
9
9 -
15
15 -
21
1 2 3 4 5 6 7
I. Các chi tiết lắp ráp

1. Chiều dài và chiều rộng chi
tiết

Cắt thủ công oxy theo đờng kẻ 2,5 3 3,5 4 4,5 5
Cắt oxy theo dỡng hoặc bằng
máy cắt theo đờng kẻ
1,5 2 2,5 3 3,5 4
1 2 3 4 5 6 7
2. Hiệu số chiều dài các đờng

chéo của tấm thép hàn

Hàn đối đầu

4 5 6

Hàn chồng

6 8 10

3. Khoảng cách giữa các tim lỗ
theo vạch dấu

Các lỗ biên 2 2,5 2,5 3 3,5 4
Các lỗ kề nhau 1,5

II. Kích thớc các phần tử kết
cấu xuất xởng,

Đợc tổ hợp trên bệ theo kích
thớc bulông
3 4 5 7 10 12
Đợc tổ hợp trên bệ gá, trên dụng
cụ gá có chốt định vị
2 2 3 5 7 8
III. Khoảng cách giữa các
nhóm lỗ

Khi gia công đơn chiếc và đợc
tổ hợp theo đờng kẻ đã vạch

3 4 5 7 10 12
Khi khoan theo dỡng khoan 0,5 1 1,5 2 2,5 3


9-42
Có thể so sánh một số quy định của TCXD so với các quy định tơng ứng của một
vài Quy phạm Hoa kì, ví dụ :
- Chiều dài cấu kiện có thể sai số : theo TCXD 1mm đến 5 mm tuỳ theo chiều dài
cấu kiện và phơng pháp gia công ; theo AISC thì là 1/16 in. đối với cấu kiện dài
30ft trở xuống, sai số 1/8 in. đối với cấu kiện dài trên 30ft.
- Độ thẳng của thanh thép hình là 0,001 L nhng không quá 10 mm (TCXD); của
cột và thanh dàn theo AWS : dài L < 9 m thì là : 3 mm x L/3, từ 9 dến 14 m là 10
mm, trên 14 m là 10 mm + 3 mm x (L - 14)/3 . Theo MBMA là 1/4 (in) x L (ft) /10.
- Sai lệch vị trí giữa các lỗ với nhau là 1,5 mm theo TCXD, 1/16 in theo MBMA.
Và rất nhiều quy định khác về dung sai chế tạo, không giống nhau giữa các Quy
phạm và Tiêu chuẩn các nớc.
Hình 9.30 là trích quy định của MBMA về dung sai chế tạo của thép tạo hình nguội
(Việt Nam cha có), để tham khảo.

V. Liên kết bulông
1. Các loại bulông và các cấp cờng độ của bulông.
Căn cứ vào độ chính xác chế tạo, chia ra các loại : bulông độ chính xác thờng ,
với đờng kính lỗ lớn hơn thân bulông 2-3 mm ; bulông tinh, độ chính xác cao với
đờng kính lỗ lớn hơn thân bulông dới 0,5 ; bulông cờng độ cao, với độ chính
xác thờng. Căn cứ vào sự làm việc của bulông chia làm : bulông thờng (bulông
làm việc chịu cắt, bulông làm việc chịu kéo), và bulông có lực xiết khống chế.
Căn cứ vào đờng kính và kích thớc ren, chia ra bulông ren hệ mét và bulông ren
hệ in. Hệ mét có d = 12 đến 48 mm. Hệ in. có các loại : 1/2, 5/8, 3/4 , 7/8, 1, 1 1/8,
1 1/4, 1 3/8, 1 1/2
Vật liệu làm bulông thờng là các loại thép thuộc nhóm A tức là chỉ cần đảm bảo

về mặt độ bền cơ học, không cần quan tâm đến thành phần hoá của thép. Do đó,
không cần nêu tên thép cụ thể, mà chỉ quy định cấp độ bền. Chia làm các cấp (các
nớc theo hệ mét): 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 8.8 đến 10.9. Số đầu nhân lên 10 lần cho
giới hạn bền theo kN/cm
2
. Tích của hai số cho giới hạn chảy kN/ cm
2
. Thông
thờng từ cấp 8.8 trở lên thì dùng cho bulông cờng độ cao có lực xiết khống chế.
Bulông cờng độ cao có hai cách hiểu : - bulông làm bằng thép cờng độ cao, có
giới hạn bền tới 8 kN/cm
2
nhng làm việc nh bulông thờng ; - bulông làm bằng
thép cờng độ cao, và làm việc qua sự ma sát của bản thép (gọi là bulông có lực
xiết khống chế hoặc bulông đợc căng toàn bộ lực).
Bulông cờng độ cao ở Việt Nam thờng đợc chế tạo từ thép cờng độ cao và
nhiệt luyện, ví dụ thép Nga 35X cho cấp 8.8, thép 40X cho cấp 10.9. Theo tiêu
chuẩn chung, phải đánh dấu cấp độ bền vào mũ bulông. Mĩ, Uc hay dùng thép


9-43
H×nh 9.30 Dung sai chÕ t¹o cña thÐp t¹o h×nh nguéi theo MBMA



9-44
cờng độ rất cao để làm bulông cờng độ cao, đợc gọi là bulông HR, ví dụ thép
A325, A490. Bulông làm bằng thép cờng độ cao phải đợc ghi mác thép theo
ASTM vào mũ bulông (hình 9.31). Bulông thô làm bằng thép A307 là thép cacbon
thấp có giới hạn bền 60 ksi, chủ yếu dùng cho dựng lắp, cho công trình không có

rung động. Kí hiệu, ví dụ : 1 A325-N (hay X). N là bulông trong liên kết chịu cắt
, có ren nằm ngoài lỗ ; X là khi có ren nằm trong lỗ.

Hình 9.31. Bulông làm bằng thép cờng độ cao đợc đánh dấu theo ASTM
2. Liên kết bulông trong kết cấu thép
a. Liên kết truyền lực qua tì chặt. Trong liên kết này, sự truyền lực thực hiện qua sự
tì sát thân bulông vào thành lỗ (hình 9.32). Thân bulông bị cắt, còn bản thép bị ép
mặt. Gọi là ép mặt theo cách gọi đơn giản, thực tế là sự trợt của bản thép tại vùng
lỗ. Về khả năng chịu cắt của thân bulông, cách tính của ta không phân biệt trờng
hợp ren bulông có nằm trong mặt phẳng cắt hay không. Mĩ và châu Âu thì phân
biệt rõ nếu mặt phẳng cắt đi qua ren thờng độ bền thấp đi tới 40%, điều này hiển
nhiên vì tiết diện nhỏ đi.
b. Liên kết truyền lực qua ma sát (Hình 9.33).Trong liên kết này, lực truyền qua sự
ma sát giữa các bản thép đợc xiết rất chặt bởi bulông cờng độ cao. Lực xíêt phải
đợc khống chế chính xác để đảm bảo khả năng truyền lực. Cấp cờng độ bulông
thờng phải từ 8.8 trở lên. Việt Nam hay dùng loại thép 40X (cấp 10.9), 35X (cấp
8.8). Tiêu chuẩn ASTM dùng loại thép cờng độ cao A325 (120 ksi), A490
(150ksi).
Hình 9.32 Bulông truyền lực qua tì chặt



9-45

Hình 9.33 Bulông truyền lực qua ma sát
Khả năng chịu lực của loại liên kết này phụ thuộc lực xiết ban đầu và sự chuẩn bị
bề mặt. Lực xiết ban đầu lấy bằng 0,7 lực kéo đứt bulông. Hệ số ma sát phụ thuộc
vào sự chuẩn bị bề mặt, có giá trị bằng : từ 0,2 (không chuẩn bị gì), 0,3 (chỉ dùng
bàn chải sắt), 0,4 (dùng ngọn lửa), đến cao nhất là 0,5 (phun cát, có lớp mặt phủ
kim loại để tạo nhám).

3. Thi công liên kết bulông
3.1 Phơng pháp tạo lỗ. Quy phạm Việt Nam phân biệt hai loại lỗ tuỳ theo độ chính
xác : lỗ đột, đờng kính và vị trí không chính xác, cạnh có bavia ; lỗ khoan, hoặc
đột rồi khoan, kích thớc và vị trí lỗ chính xác, thành lỗ nhẵn. Do chất lợng lỗ
cờng độ chịu lực của bulông chênh nhau 10%. Do đó, mặc dù TCXD 170:89 cho
phép đột khi lỗ nhỏ dới 25 mm và bản thép dày không quá 10 mm, nhng điều
này là do thiết kế quyết định, vì trong tính toán đã xét vấn đề đột hay khoan. Quy
phạm Mĩ, châu Âu thì phân biệt lỗ tiêu chuẩn và lỗ to quá kích thớc, lỗ bầu dục,
cờng độ chịu lực chênh nhau tới 15%. ( Lỗ tiêu chuẩn là lỗ lớn hơn đờng kính
bulông 1/16 in hay 1-2 mm theo Eurocode). Các Quy phạm này không phân biệt lỗ
đột và khoan.
3.2. Phơng pháp xiết bulông thờng và bulông cờng độ cao. Bulông thờng đợc
xiết đủ chặt để đảm bảo có sự tiếp xúc tốt giữa các bề mặt, không cần không chế
lực xiết. Đủ chặt là do một công nhân dùng chìa vặn cán dài thông thờng (300
mm), hoặc khi dùng máy xoay đập thì là khi máy bắt đầu đập.
Bulông lực xiết khống chế cần đợc xiết với toàn bộ lực căng. Bulông làm việc chịu
kéo cũng phải đợc xiết với toàn bộ lực căng. Các phơng pháp xiết với toàn bộ lực
căng :
- dùng clê đo lực, có đồng hồ cho biết mômen xoắn, từ đó có các bảng để tra ra lực
căng của bulông. Bảng số dựa trên công thức hay trên cơ sở định chuẩn qua thực
nghiệm.
Có thể tham khảo các công thức và bảng sau đây để biết lực căng trong bulông khi
có mômen xiết :
M = KPd


9-46
M : mômen xoắn, Nm ; P : lực căng trong bulông, kN ; d : đờng kính bulông, mm
; K hệ số xác định bằng thí nghiệm, khoảng bằng : 0,2

Bảng mômen xoắn để gây lực căng lớn nhất có thể sử dụng trong bulông cờng độ
cao :

Đờng kính
bulông mm
Mômen xoắn
Nm
Lực căng trong
bulông , kN
12 140 57
16 270 83
20 480 118
22 770 174
26 1150 220
28 1430 253
32 2000 310
35 2650 377
Bảng này cũng nh công thức nêu trên chỉ để tham khảo, vì nh dới đây sẽ phân
tích, quan hệ này phụ thuộc nhiều yếu tố, phải đợc thử nghiệm cho từng trờng
hợp.
Phải rất cẩn thận khi muốn khống chế lực căng bằng clê đo lực. Phải dùng vòng
đệm tôi cứng để sự ma sát giữa êcu hay đầu bulông với bản thép không bị thay đổi
với các bulông. Clê phải đợc định chuẩn hàng ngày bằng kích thuỷ lực, hoặc mỗi
khi dùng với bulông đờng kính khác. Nói chung, phơng pháp này nhanh và rẻ
nhng không chính xác vì có nhiều nguyên nhân ảnh hởng đến ngẫu lực chứ
không phải lực xiết : chất lợng và độ chính xác của ren, chất lợng của êcu, mức
độ bôi trơn, sự ma sát giữa êcu và mặt thép, v.v. Quy phạm Mĩ không thừa nhận
phơng pháp này vì kém tin cậy, tuy nhiên đây là cách gần nh duy nhất trên các
công trờng Việt Nam .
- Phơng pháp đo trực tiếp : dùng vòng đệm cứng có hình dạng đặc biệt, khi chịu

lực thờng biến dạng và chỉ thị đợc lực. Hình 9.34 vẽ một kiểu vòng đệm có các
mấu lồi, khi xiết êcu thì mấu phẳng ra và giảm khoảng cách giữa êcu và vòng đệm ;
đo khoảng cách này thì biết đợc lực căng. Khi sử dụng phơng pháp này, phải
tuân thủ rất kĩ quy trình lắp đặt của hãng chế tạo.
- Bulông có đầu chẻ thò ra ngoài phần ren, đợc kẹp bởi chìa vặn đặc biệt. Khi vặn
êcu đến mức quy định thì đầu chẻ bị đứt rời.
- Phơng pháp quay thêm êcu đợc sử dụng theo Quy phạm Mĩ, Pháp và Uc . Các
Quy phạm này không yêu cầu xác định đúng lực xiết để dùng trong tính toán mà
cần đảm bảo lực căng tối thiểu để liên kết không trợt khi làm việc (gọi là liên kết



9-47

Hình 9. 34 Vòng đệm có mấu lồi và nguyên tắc xiết bulông
SC, slip- critical). Lực căng tối thiểu là 6000 daN/cm2, đối với bulông cấp 8.8. Sau
khi vặn bulông đến mức đủ chặt thì đánh dấu vào êcu và vặn thêm một phần ba cho
đến 2/3 vòng, tuỳ chiều dài bulông. Góc quay thêm đợc xác định theo kinh
nghiệm, thờng do ngời thiết kế quyết định. Phơng pháp này không đòi hỏi vòng
đệm cứng nh phơng pháp clê đo lực. Đảm bảo đồng đều lực căng trong các
bulông, tin cậy, dễ kiểm tra.
Cũng dùng phơng pháp này để căng bulông với lực xiết khống chế. Khi đó vẫn
phải dùng clê đo lực để căng đến một giá trị xác định của lực căng cần thiết, ví dụ
60 hay 75%. Sau đó quay thêm êcu một góc xác định. Độ sai số của phơng pháp
này so với phơng pháp chỉ dùng clê đo lực nhỏ hơn 3 đến 6 lần, ngoài ra clê đo lực
không bị vặn hết khả năng nên bền hơn.
Phơng pháp quay thêm êcu hiện nay chỉ đợc dùng tại nớc ta trong những công
trình do nớc ngoài thiết kế và chế tạo. Để áp dụng đợc một cách phổ biến cần có
sự nghiên cứu và thí nghiệm theo các điều kiện của nớc ta.

3.3. Kiểm tra liên kết bulông và kết cấu dùng bulông.
- Kiểm tra đờng kính, vị trí các lỗ bulông trong phạm vi dung sai. Theo TCXD, độ
sai lệch về đờng kính và độ ôvan của lỗ bulông là dới 0,6 mm đối với d 17 mm
và dới 1,5 mm đối với đờng kính lớn hơn. Sai lệch cho phép giữa các lỗ bulông là
1.5 mm ; sai lệch giữa các nhóm lỗ là 2 đến 3 mm. Không cho phép có sứt mẻ lỗ
với kích thớc lớn hơn 1 mm và nứt ở mép lỗ (bản TCXD 170:89 in nhầm là không
hạn chế, có nghĩa ngợc hẳn, cực kì nguy hiểm)
- Kiểm tra các khuyết tật h hỏng của bulông, êcu, vòng đệm, nếu có thì phải bỏ đi
thay thế bằng cái mới.
Chú ý yêu cầu về vòng đệm : Nói chung, bulông thờng không đòi hỏi phải có
vòng đệm. Dùng vòng đệm khi có yêu cầu của thiết kế, ví dụ dùng bulông dài để
đa phần ren ra ngoài mặt phẳng cắt ; hoặc khi bề mặt bản thép nghiêng quá 3 độ
so với mặt phẳng vuông góc với trục bulông thì phải có vòng đệm nghiêng. Bulông
lực xiết khống chế thì phải có vòng đệm tôi cứng bên dới phần quay.


9-48

Hình 9. 35. Phơng pháp quay thêm êcu

- Kiểm tra sự xiết bulông , chỉ đối với loại liên kết không cho trợt. Kiểm tra bằng
clê đã đợc định chuẩn, với 10% số bulông đã xiết. Kiểm tra theo dấu của êcu quay
thêm và dấu của mũ bulông không quay.
- Kiểm tra tổng thể kết cấu đã dựng lắp, với độ nghiêng, độ sai lệch trong dung sai
lắp ghép, cũng giống nh đối với kết cấu hàn (xem bảng 9.5 trích từ TCXD).

Nội dung đầy đủ về công tác gia công kết cấu thép (các nguyên công uốn, cắt, lắp
ghép, phóng dạng, tổ hợp), việc dựng lắp kết cấu thép cũng nh các vấn đề sơn mạ,
bảo quản kết cấu thép sẽ đợc trình bày trong tài liệu riêng, nằm ngoài khuôn khổ
bài giảng này.

Ngày 31 tháng 5 năm 2005 Bộ Xây dựng ban hành quyết định số 17/2005/ QĐ-
BXD, ban hành tiêu chuẩn
TCXDVN 338 : 2005 "Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế"
thay thế cho TCVN 5575-91 , khi tính toán phải tuân theo quyết định này./.