Hàn thường được sử dụng để kết nối với các thành viên HSS. Tuy nhiên, cũng có các phương pháp bắt vít vào các thành viên HSS. Thách thức chính khi sử dụng bu lông với các thành viên HSS là tiếp cận bên trong của thành viên – bu lông thông thường yêu cầu tiếp cận cả hai mặt của bu lông trong quá trình lắp đặt.
HSS_Article_Bolting_HSS_Members_0514_060120
Các bu lông cường độ cao thông thường có thể dễ dàng được sử dụng khi chúng được đặt gần phần cuối của thành viên hoặc khi sử dụng các lỗ tiếp cận. Các lỗ tiếp cận có thể được đặt ở vị trí mà chúng không quan trọng đối với sức mạnh của bộ phận hoặc các lỗ có thể được bịt kín và / hoặc gia cố sao cho mặt cắt đáp ứng các yêu cầu về độ bền. Một lựa chọn phổ biến khác là mua các tấm hàn hoặc vật liệu kết nối khác với HSS theo cách cho phép các thành viên được bắt vít với nhau tại hiện trường.
Viện Xây dựng Thép Hoa Kỳ (AISC) đã công bố các cuộc thảo luận về việc sử dụng bu lông với các thành viên HSS trong Chương 3 của Hướng dẫn thiết kế # 24 “Kết nối phần kết cấu rỗng” và Phần 7 của Sổ tay Xây dựng Thép, trong phần “Cân nhắc đặc biệt đối với các phần kết cấu rỗng”. Cả hai tài nguyên này thảo luận về các tùy chọn sau để bắt vít với một thành viên HSS:
- Xuyên qua bu lông
- Bu lông mù
- Đinh tán ren
- Bu lông khoan dòng chảy
Các tài nguyên này cũng thảo luận về ba trạng thái giới hạn có thể áp dụng cho thành viên HSS để thiết kế kết nối bắt vít.
- Ổ trục bu lông trong tường HSS: Độ bền chịu lực tại các lỗ bu lông được xác định từ Phần J3.10 trong Đặc điểm kỹ thuật AISC, cũng như đối với bất kỳ bộ phận được kết nối nào khác. Phần J3.10 (c) áp dụng cụ thể cho bu lông xuyên qua và yêu cầu rằng độ bền chịu lực được xác định từ Phần J7 (a) bằng cách sử dụng Phương trình J7-1.
- Kéo ra khỏi lực căng trong một dây buộc: Phần 3.2 của Hướng dẫn thiết kế # 24 cung cấp một phương trình cho độ bền kéo ra của một dây buộc duy nhất qua tường HSS. Phương trình dựa trên sự đứt gãy cắt của bề mặt thông qua độ dày của thành HSS được xác định bởi đường kính của bộ phận tiếp xúc với thành bên trong.
- Biến dạng tường HSS: Phần 3.2 của Hướng dẫn thiết kế # 24 khuyến nghị rằng sự biến dạng của tường HSS có thể được tính đến bằng cách sử dụng các tiêu chí trong Phần K2 của Đặc điểm kỹ thuật AISC để plastification tường hợp âm bằng cách coi khu vực được xác định bởi nhóm bu lông là nhánh trong kết nối chữ T.
Xuyên qua bu lông
Toàn bộ bài viết về bu lông xuyên qua có thể được tìm thấy tại đây.
Bu lông mù (bắt vít một mặt)
Bu lông mù được sản xuất đặc biệt để cho phép lắp đặt bu lông mà không cần tiếp cận cả hai bên của mối nối. Thông thường, một nêm hoặc cơ chế tương tự ở mặt bên trong mở rộng khi bu lông được siết chặt để tạo thành tiếp xúc trên bề mặt bên trong. Bu lông mù thường được thiết kế để cắt nhưng một số nhà sản xuất có thể cung cấp bu lông cho các điều kiện trượt hoặc căng thẳng. Các kết nối được thiết kế bằng cách sử dụng các giá trị độ bền thiết kế bu lông do nhà sản xuất cung cấp và ba trạng thái giới hạn được thảo luận ở trên cho thành viên HSS. Khả năng cắt của các sản phẩm này thường phù hợp với bu lông cường độ cao điển hình, trong khi giá trị lực căng ít hơn đáng kể. Một số nhà sản xuất bu lông đã đạt được chứng nhận ICC-ES cho các sản phẩm của họ, điều này có thể đơn giản hóa quy trình phê duyệt.
Đinh tán ren
Các đinh tán ren có thể được hàn tại hiện trường hoặc cửa hàng với một thành viên HSS bằng súng hàn đinh tán. Thiết kế kết nối tương tự như kết nối bắt vít điển hình với độ bền của đinh tán trong lực căng hoặc cắt dựa trên hướng dẫn của nhà sản xuất. Ngoài ra, HSS phải được kiểm tra độ méo của tường khi các đinh tán ở trạng thái căng. Các lỗ bu lông trong các bộ phận được kết nối thường được chìm để làm sạch mối hàn phi lê giữa đinh tán và thành HSS. Đinh tán ren thường có sẵn trong 3/4 in. và 7/8 in. Đường kính.
Bu lông khoan dòng chảy
Khoan dòng chảy là một quá trình tạo ra một lỗ ren trên tường HSS. Quá trình này buộc một lỗ xuyên qua thành HSS tạo thành một hình nón rỗng bị cắt ngắn bên trong và làm cứng thép. Một vòi được sử dụng để tạo ren sau khi khoan xong. Quá trình này tạo ra một lỗ ren có kích thước và đặc tính độ cứng tương tự như của đai ốc lục giác nặng. Thông tin thêm về quy trình này có sẵn trong Hướng dẫn thiết kế CIDECT # 9 cho Kết nối cột phần rỗng kết cấu và từ nhà sản xuất, Flowdrill BV (flowdrill.nl).
Tài nguyên bổ sung
Hướng dẫn thiết kế # 24 có các ví dụ thiết kế minh họa cách áp dụng ba trạng thái giới hạn áp dụng cho thành viên HSS cho các kết nối bắt vít. Loạt hướng dẫn thiết kế do CIDECT xuất bản cung cấp nhiều thông tin về việc sử dụng và kết nối của các thành viên HSS, bao gồm cả bắt vít. Các hướng dẫn thiết kế này có sẵn để tải xuống miễn phí từ Kênh HSS trên trang web AISC (aisc.org/hss). Cuốn sách “Kết nối phần cấu trúc rỗng và giàn” của JA Packer và JE Henderson là tài liệu tham khảo có giá trị cho việc thiết kế các kết nối với HSS.
Một số nhà sản xuất bu lông mù đã được xác định trong quá trình nghiên cứu cho bài viết này:
Chốt kết cấu ONESIDE từ Ajax Fasteners (ajaxfast.com)
Hollo-Bolt của Lindapter* (lindapter.com)
Blind Bolt của Blind Bolt Company (blindbolt.com), và
Bu lông hộp của LNA Solutions* (lnasolutions.com)
Bởi Jason Ericksen, Tưvấn SE FORSE, Tư vấn kỹ thuật cho Viện Ống thép
