Thép chữ H có mấy loại?
Thép chữ H được phân loại thành ba nhóm chính theo tỷ lệ bề rộng cánh (b) so với chiều cao tiết diện (h): HW (Wide — cánh rộng), HM (Medium — cánh trung bình) và HN (Narrow — cánh hẹp) theo tiêu chuẩn JIS G3192. Ngoài ba nhóm này còn có các dòng tiêu chuẩn châu Âu (HE, HL, HD) và tiêu chuẩn Mỹ (W-section) với cách phân loại tương tự nhưng ký hiệu khác nhau.
Nhóm HW — Wide Flange (cánh rộng)
HW là nhóm có bề rộng cánh bằng hoặc xấp xỉ chiều cao tiết diện (b ≈ h, tỷ lệ b/h từ 0,9 đến 1,0). Đây là nhóm phù hợp nhất cho cột vì momen quán tính hai trục (Ix và Iy) gần bằng nhau, cho phép cột chịu lực đồng đều theo mọi phương. Ký hiệu đầy đủ gồm h×b×tw×tf, ví dụ H200×200×8×12 nghĩa là chiều cao 200 mm, bề rộng cánh 200 mm, bụng dày 8 mm, cánh dày 12 mm.
Các cỡ HW phổ biến tại thị trường Việt Nam:
| Ký hiệu | h (mm) | b (mm) | tw (mm) | tf (mm) | Trọng lượng (kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| HW 100×100 | 100 | 100 | 6 | 8 | 17,2 |
| HW 125×125 | 125 | 125 | 6,5 | 9 | 23,6 |
| HW 150×150 | 150 | 150 | 7 | 10 | 31,5 |
| HW 175×175 | 175 | 175 | 7,5 | 11 | 40,4 |
| HW 200×200 | 200 | 200 | 8 | 12 | 49,9 |
| HW 250×250 | 250 | 250 | 9 | 14 | 71,8 |
| HW 300×300 | 300 | 300 | 10 | 15 | 93,0 |
| HW 350×350 | 350 | 350 | 12 | 19 | 135 |
| HW 400×400 | 400 | 400 | 13 | 21 | 172 |
Nhóm HM — Medium Flange (cánh trung bình)
HM có tỷ lệ b/h khoảng 0,6–0,8, cân bằng giữa khả năng làm cột và dầm. Nhóm này linh hoạt hơn HW khi cần cấu kiện vừa chịu nén vừa chịu uốn lớn (cột-dầm, khung cứng). Ví dụ phổ biến: HM 244×175, HM 294×200, HM 340×250, HM 390×300, HM 440×300, HM 500×300.
HM 340×250 có Ix = 21700 cm⁴, Iy = 2760 cm⁴, Wx = 1280 cm³ và nặng 79,7 kg/m — tiêu biểu cho cột tầng điển hình nhà 3–5 tầng hoặc dầm chính nhịp 8–12 m. HM 500×300 nặng 130 kg/m, Ix = 75600 cm⁴, phù hợp cột tầng hầm hoặc dầm chính nhịp 15–20 m.
Nhóm HN — Narrow Flange (cánh hẹp)
HN có tỷ lệ b/h khoảng 0,4–0,55, momen quán tính trục x (Ix) lớn tương đối so với trọng lượng, phù hợp nhất cho dầm chịu uốn theo một phương chính. Chiều rộng cánh nhỏ hơn giúp tiết kiệm vật liệu khi chỉ cần chịu uốn. Ví dụ: HN 200×100, HN 248×124, HN 298×149, HN 346×174, HN 396×199, HN 446×199, HN 496×199, HN 596×199.
HN 396×199 có Ix = 56100 cm⁴, Wx = 2830 cm³ và nặng 107 kg/m. So sánh với H400×400 (HW) nặng 172 kg/m và Wx = 2880 cm³ — HN 396 có cùng khả năng chịu uốn nhưng nhẹ hơn 37%, điều này cho thấy HN hiệu quả hơn cho dầm nhưng kém hơn cho cột.
Phân loại theo tiêu chuẩn châu Âu (EN)
Tiêu chuẩn EN ký hiệu thép H theo dòng HE (HEA, HEB, HEM) và HL. HEA là phiên bản nhẹ hơn (lighter series); HEB là tiêu chuẩn (standard series); HEM là nặng nhất (heavy series — cánh và bụng dày hơn). Ví dụ: HEB 300 có h=300 mm, b=300 mm, nặng 117 kg/m; HEA 300 cùng chiều cao nhưng nhẹ hơn với 88,3 kg/m; HEM 300 nặng nhất với 238 kg/m do cánh và bụng rất dày. Dòng HD (heavy duty) có kích thước từ HD 260 đến HD 400 dùng cho cột chịu tải cực nặng.
Phân loại theo tiêu chuẩn Mỹ (AISC — W-section)
AISC/ASTM ký hiệu W (Wide Flange) kèm chiều cao danh nghĩa (inch) và trọng lượng tuyến tính (lb/ft). Ví dụ: W8×31 nghĩa là wide flange chiều cao ~8 inch (~203 mm), nặng 31 lb/ft (~46 kg/m); W14×120 chiều cao ~14 inch (~356 mm), nặng 120 lb/ft (~179 kg/m). Tiêu chuẩn Mỹ không phân chia HW/HM/HN mà phân biệt theo chiều cao và dùng bảng tra AISC Steel Construction Manual.
Phân loại theo phương pháp sản xuất
Ngoài phân loại theo tỷ lệ hình học, thép H còn phân theo cách sản xuất: thép H cán nóng (hot rolled) là sản phẩm nhà máy luyện cán tiêu chuẩn; thép H hàn (welded H-beam, plate girder) được chế tạo bằng cách hàn ba tấm thép phẳng thành hình H, cho phép kích thước phi tiêu chuẩn và tiết diện thay đổi dọc theo cấu kiện (tapered beam). Thép H hàn phổ biến trong nhà thép lớn và cầu khẩu độ trung bình đến lớn.
Câu hỏi thường gặp
- HW, HM, HN khác nhau điểm gì quan trọng nhất?
- Điểm khác biệt quan trọng nhất là tỷ lệ bề rộng cánh b/h: HW gần bằng 1 (cột tốt nhất), HM khoảng 0,7 (đa dụng), HN khoảng 0,5 (dầm tối ưu nhất). Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ số Ix/Iy và lựa chọn ứng dụng.
- Thép H HW 200×200 và HW 250×250 chênh nhau bao nhiêu?
- HW 200×200 nặng 49,9 kg/m; HW 250×250 nặng 71,8 kg/m — nặng hơn khoảng 44%. Momen quán tính Ix tăng từ khoảng 4720 cm⁴ lên 10700 cm⁴, tăng hơn 2 lần.
- Thép H lớn nhất có cỡ bao nhiêu?
- Thép H cán nóng thương phẩm lớn nhất thường là H900×300 hoặc W36 (chiều cao 914 mm). Thép H hàn có thể làm đến chiều cao 2000 mm hoặc hơn tùy yêu cầu dự án.
- H-section và W-section có khác nhau không?
- Về nguyên tắc là cùng loại — wide flange I-section với cánh song song. Chỉ khác về hệ ký hiệu: H (JIS/châu Á), W (AISC/Mỹ), HE (EN châu Âu). Khi so sánh cần tra bảng theo kích thước thực tế.
- Mua thép H HM hay HN cho nhà 3 tầng?
- Cột dùng HW hoặc HM; dầm dùng HN hoặc HM. Với nhà 3 tầng thông thường, cột HW 200×200 hoặc HM 244×175 kết hợp dầm HN 200×100 đến HN 298×149 là phổ biến. Cần tính toán cụ thể theo tải trọng thực tế.