Thép hộp vuông (SHS) là gì?
Thép hộp vuông, ký hiệu quốc tế SHS (Square Hollow Section), là thép hình tiết diện rỗng khép kín có chiều rộng bằng chiều cao (B = H). Đặc điểm nổi bật so với hộp chữ nhật (RHS) là momen quán tính bằng nhau theo cả hai trục chính, tạo ra khả năng chịu oằn đẳng hướng — lý tưởng cho cấu kiện cột.
Ký hiệu và cách đọc thông số
Ký hiệu đầy đủ: SHS B×B×t, trong đó B là cạnh ngoài (mm) và t là bề dày thành (mm). Ví dụ: SHS 100×100×4 nghĩa là hộp vuông cạnh 100 mm, thành dày 4 mm. Tiêu chuẩn EN10219 quy định dãy kích thước từ 20×20×2 đến 400×400×16.
Bảng thông số SHS phổ biến tại Việt Nam
| Ký hiệu | Cạnh B (mm) | Dày t (mm) | Trọng lượng (kg/m) | Diện tích tiết diện (cm²) |
|---|---|---|---|---|
| SHS 40×40×2 | 40 | 2,0 | 2,42 | 3,08 |
| SHS 50×50×3 | 50 | 3,0 | 4,35 | 5,54 |
| SHS 75×75×4 | 75 | 4,0 | 8,59 | 10,94 |
| SHS 100×100×4 | 100 | 4,0 | 11,70 | 14,90 |
| SHS 100×100×6 | 100 | 6,0 | 17,00 | 21,66 |
| SHS 120×120×5 | 120 | 5,0 | 17,80 | 22,67 |
| SHS 150×150×6 | 150 | 6,0 | 26,80 | 34,13 |
| SHS 200×200×8 | 200 | 8,0 | 47,70 | 60,77 |
Tiêu chuẩn sản xuất EN10219
EN10219 là tiêu chuẩn châu Âu cho thép hộp tạo hình nguội (cold-formed). Quá trình sản xuất: cuộn thép cán nóng → tạo hình liên tục → hàn ERW dọc thân → ép vuông góc. Cấp thép phổ biến là S235JRH, S275J0H, S355J2H; hậu tố “H” (Hollow) đặc trưng cho tiết diện rỗng. Giới hạn chảy: S235 ≥ 235 MPa, S355 ≥ 355 MPa.
So sánh EN10219 và EN10210
| Tiêu chí | EN10219 (cold-formed) | EN10210 (hot-formed) |
|---|---|---|
| Nhiệt độ tạo hình | Nhiệt độ phòng | > 900°C |
| Bán kính góc | 2–3 × t | 1,5–2 × t |
| Ứng suất dư tại góc | Cao hơn | Thấp hơn |
| Giá thành | Thấp hơn | Cao hơn 10–20% |
| Ứng dụng chính | Khung nhẹ, cột thấp tầng | Kết cấu nặng, chịu tải động |
Tại sao SHS phù hợp làm cột?
Cột chịu tải nén đúng tâm và nén lệch tâm theo cả hai phương. Với SHS, bán kính quán tính ix = iy, nghĩa là khả năng chịu oằn bằng nhau theo mọi phương — loại bỏ trục yếu điển hình của thép I hoặc H. Cùng tiết diện, SHS có momen xoắn (torsional stiffness) cao gấp nhiều lần so với tiết diện hở.
Phân biệt SHS với hộp chữ nhật (RHS)
SHS có B = H, momen quán tính Ix = Iy, thích hợp cột và cấu kiện nén. RHS có B ≠ H, Ix ≠ Iy, thích hợp dầm chịu uốn một phương. Khi thiết kế khung nhà xưởng nhẹ: cột dùng SHS, dầm ngang dùng RHS là giải pháp phổ biến nhất.
Ứng dụng thực tế của SHS
- Cột khung thép nhẹ: SHS 100–200 mm cho nhà xưởng, nhà kho 1–2 tầng
- Khung cổng và cổng trang trí: thẩm mỹ cao, góc vuông gọn
- Giá kệ công nghiệp: chịu tải đứng tốt, dễ hàn và bắt vít
- Lan can, hàng rào: bề mặt phẳng dễ hoàn thiện sơn tĩnh điện
- Kết cấu mái che: cột đỡ mái kết hợp với xà gồ C/Z
Câu hỏi thường gặp
- SHS 100×100×4 chịu được tải cột bao nhiêu?
- Tải trọng phụ thuộc chiều cao cột (độ mảnh) và tiêu chuẩn thiết kế. Cột SHS 100×100×4 cao 3 m, thép S355, có thể chịu tải nén khoảng 200–300 kN tùy điều kiện đầu cột. Cần tính toán theo TCVN 5575 hoặc Eurocode 3.
- SHS có mối hàn bên trong không?
- Có. Thép hộp cold-formed có mối hàn ERW dọc thành — thường không nhìn thấy từ bên ngoài do được ép phẳng. Mối hàn này đạt chất lượng tương đương thân thép khi sản xuất đúng tiêu chuẩn.
- Cần bịt đầu SHS không?
- Nên bịt đầu hộp bằng bản thép hàn kín hoặc nút nhựa khi dùng ngoài trời để tránh nước tích bên trong gây ăn mòn. Khi dùng trong nhà (khô ráo) có thể để hở đầu.