Thép chữ L không đều cạnh là gì?
Thép chữ L không đều cạnh (unequal leg angle — ULA) là thép góc có hai cánh vuông góc với chiều dài khác nhau, ký hiệu L a×b×t trong đó a > b là chiều dài cánh dài và cánh ngắn (mm), t là bề dày (mm). So với L đều cạnh, vật liệu phân bố lệch về cánh dài, tăng momen quán tính và bán kính quán tính theo một trục cụ thể mà không cần tăng đều cả hai cánh.
Tiêu chuẩn và ký hiệu
- ASTM A36: L a×b×t (inch), ví dụ L6×4×1/2 (≈ L152×102×12.7)
- JIS G3192 SS400: ∟a×b×t (mm), ví dụ ∟100×65×8
- EN 10056-1: L a×b×t (mm), ví dụ L100×65×8
- TCVN 7571: thép góc không đều cạnh từ L25×16×3 đến L200×125×18
Bảng quy cách thông dụng tại Việt Nam
| Ký hiệu | a×b (mm) | t (mm) | Diện tích (cm²) | Khối lượng (kg/m) | I_x (cm⁴) | I_y (cm⁴) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| L60×40×5 | 60×40 | 5 | 4.75 | 3.73 | 5.14 | 1.65 |
| L75×50×6 | 75×50 | 6 | 7.11 | 5.58 | 11.7 | 3.51 |
| L90×60×6 | 90×60 | 6 | 8.73 | 6.86 | 20.8 | 6.18 |
| L100×65×8 | 100×65 | 8 | 12.8 | 10.1 | 38.8 | 10.5 |
| L100×75×8 | 100×75 | 8 | 13.6 | 10.7 | 41.7 | 16.0 |
| L125×75×8 | 125×75 | 8 | 15.5 | 12.2 | 75.3 | 17.9 |
| L125×90×10 | 125×90 | 10 | 21.0 | 16.5 | 101 | 35.3 |
| L150×90×10 | 150×90 | 10 | 23.4 | 18.4 | 166 | 37.9 |
| L150×100×12 | 150×100 | 12 | 29.4 | 23.1 | 207 | 62.8 |
| L200×125×14 | 200×125 | 14 | 44.0 | 34.5 | 641 | 155 |
Số liệu tham khảo theo JIS G3192 và EN 10056. I_x tính quanh trục x-x song song cánh dài a; I_y tính quanh trục y-y song song cánh ngắn b.
Đặc tính tiết diện — sự khác biệt với L đều cạnh
L không đều cạnh có I_x >> I_y (khác nhau rõ rệt), trái với L đều cạnh có I_x = I_y. Trục trung hòa lệch về phía cánh dài, cho phép tăng momen quán tính theo một phương mà không cần tăng tiết diện toàn bộ. Tâm cắt (shear center) lệch xa khỏi góc, dễ gây xoắn khi tải không qua tâm cắt — cần lưu ý trong thiết kế chịu tải ngang.
Ứng dụng trong kết cấu lệch tâm
Xà gồ cánh xiên
L100×65×8 hoặc L125×75×8 dùng làm xà gồ mái nghiêng khi chiều cao hữu ích theo phương thẳng đứng quan trọng hơn theo phương nằm ngang. Cánh dài 100–125 mm hướng theo phương tải trọng (vuông góc mái), cánh ngắn 65–75 mm hướng dọc mái.
Thanh biên giàn lệch tâm
L150×90×10 đến L200×125×14 dùng làm thanh biên giàn khi lực theo một trục lớn hơn nhiều. Thay vì dùng L đều cạnh lớn (tốn vật liệu cánh ngắn), L không đều cạnh phân bổ vật liệu hiệu quả hơn theo phương chịu lực chính.
Gờ đỡ lệch tâm và console
L100×65×8 làm console đỡ đường ống đi song song tường: cánh dài neo vào tường, cánh ngắn đỡ ống phía ngoài. Tiết diện lệch tâm phù hợp với trường hợp tải chủ yếu theo một phương.
Kết cấu bao che mái và tường nhô
L75×50×6 đến L100×65×8 làm khung đỡ mái đua, ô văng tường (canopy). Cánh dài chịu tải trọng đứng mái, cánh ngắn bắt vào dầm hoặc tường chính.
So sánh nhanh với L đều cạnh
| Đặc điểm | L đều cạnh | L không đều cạnh |
|---|---|---|
| Chiều dài cánh | a = a (bằng nhau) | a > b (khác nhau) |
| Momen quán tính | I_x = I_y | I_x >> I_y |
| Đối xứng | Đối xứng qua đường chéo 45° | Không đối xứng |
| Tính toán | Đơn giản hơn | Cần xét lệch tâm và xoắn |
| Ứng dụng chính | Giằng chéo đối xứng, thanh giàn đơn giản | Kết cấu lệch tâm, xà gồ mái nghiêng, console |
| Phổ biến tại VN | Rất phổ biến | Ít phổ biến hơn, một số quy cách khó tìm |
Câu hỏi thường gặp
- Khi nào nên chọn L không đều cạnh thay vì L đều cạnh?
- Chọn L không đều cạnh khi tải trọng tác dụng chủ yếu theo một phương và cần tăng momen quán tính theo phương đó mà không muốn tăng cả hai cánh. Giúp tiết kiệm vật liệu và khối lượng kết cấu so với dùng L đều cạnh có cả hai cánh dài.
- L không đều cạnh có sẵn trên thị trường Việt Nam không?
- Một số quy cách phổ biến như L100×65×8, L75×50×6 có sẵn tại các đại lý thép hình lớn. Quy cách lớn hơn (L150×100, L200×125) thường phải đặt hàng sản xuất theo lô, ít có sẵn tồn kho.
- Có thể dùng L không đều cạnh làm giằng chéo thay thế L đều cạnh không?
- Có thể, nhưng cần tính toán đặc tính tiết diện theo đúng trục liên kết. Quan trọng là bán kính quán tính nhỏ nhất i_min phải đủ lớn để λ ≤ giới hạn cho phép. L không đều cạnh có I_x >> I_y, nếu liên kết không đúng trục sẽ làm giảm hiệu quả.
- Tại sao cánh dài và cánh ngắn L không đều cạnh có cùng bề dày t?
- Đây là đặc trưng của thép cán nóng: bề dày t đồng đều toàn tiết diện (ngoại trừ phần fillet tại góc). Thép L không đều cạnh cán nguội (cold-formed) từ tấm cũng có t đồng đều. Chỉ thép L đúc có thể có t khác nhau ở hai cánh, nhưng rất hiếm trong kết cấu thông thường.