Ứng dụng của thép hình trong xây dựng là gì?
Thép hình (structural steel sections) là các thanh thép cán nóng có tiết diện định hình sẵn, được ứng dụng trực tiếp làm các cấu kiện chịu lực trong công trình xây dựng dân dụng, công nghiệp, cầu đường và hạ tầng mà không cần gia công tạo hình thêm. Các tiêu chuẩn phổ biến gồm JIS G3101 (Nhật Bản), ASTM A36 (Mỹ) và EN 10025 (châu Âu).
1. I-beam và H-beam — Dầm và cột khung thép
I-beam (thép chữ I tiêu chuẩn) và H-beam (Wide Flange / thép chữ H cánh rộng) là hai loại thép hình phổ biến nhất trong kết cấu nhà thép tiền chế và nhà công nghiệp.
- I-beam làm dầm chính: mô-men quán tính trục X-X (trục mạnh) lớn; tối ưu chịu uốn trong mặt phẳng; phổ biến cho dầm nhịp 6–15 m trong nhà xưởng, kho bãi
- H-beam làm cột: cánh rộng giúp phân phối lực nén và uốn đều hai trục X-X và Y-Y; cột cao >6 m hoặc chịu tải nặng thường dùng HEA, HEB (tiêu chuẩn châu Âu cánh rộng)
- H-beam làm dầm: linh hoạt hơn I-beam vì cứng hai phương, phù hợp khi có uốn lệch phương hoặc cần mối hàn mặt bích dễ thi công
- Khổ phổ biến: I100 đến I600 (theo JIS), W8×31 đến W36×300 (theo AISC-ASTM)
2. U-channel (thép chữ U) — Xà gồ và ray đỡ
U-channel (C-channel) là thép hình có tiết diện hở chữ U hoặc C, ứng dụng chủ yếu làm các cấu kiện phụ trong kết cấu mái và tường:
- Xà gồ mái nhà công nghiệp: U hoặc Z-purlin (thép nguội định hình) đỡ tôn lợp mái, khoảng cách xà gồ 1,2–1,8 m
- Thanh đỡ hệ thống M&E: U-channel làm khung đỡ ống, máng cáp, thiết bị điện cơ treo trần
- Ray cửa trượt và cần trục: U-channel làm ray di chuyển cửa kho, cầu trục (overhead crane) nhịp nhỏ
- Vành khuôn ván khuôn (formwork): U-channel làm thành khuôn, giữ tấm ván khuôn phẳng
- Khổ phổ biến tại Việt Nam: U65, U80, U100, U120, U140, U160, U200 (số = chiều cao bụng tính mm)
3. L-angle (thép chữ L) — Mã neo và liên kết
L-angle là thép hình có tiết diện góc vuông, cân (equal leg) hoặc lệch (unequal leg), ứng dụng rộng rãi làm chi tiết kết nối và gia cường:
- Mã neo và gusset plate: L-angle hàn hoặc bu-lông nối dầm với cột, nối các cấu kiện khác nhau góc độ
- Thanh giằng chéo: L-angle làm thanh giằng gió, chống cong vênh cho khung thép nhẹ
- Khung giàn phẳng: kết cấu mái vòm, giàn tam giác dùng nhiều L-angle hàn tại nút
- Khung cửa và cổng: L50×50, L75×75 làm viền cửa cuốn, cổng sắt
- Kệ công nghiệp và giá đỡ: L-angle tạo hệ kệ lưu kho đơn giản, tiết kiệm
- Khổ phổ biến: L25×25 đến L200×200×20 (mm × mm × chiều dày)
4. SHS/RHS — Cột ngoài trời và kết cấu kiến trúc
Thép hộp vuông (SHS) và chữ nhật (RHS) ngày càng được dùng nhiều trong kiến trúc hiện đại và kết cấu nhẹ:
- Cột cổng nhà, hàng rào: SHS 60×60 đến 100×100 mm; bề mặt đều, dễ sơn bảo vệ chống ăn mòn
- Khung nhà thép nhẹ (Light Gauge Steel Frame): RHS làm cột và dầm nhà phố 2–5 tầng thay thế BTCT
- Kết cấu mái kính và mặt dựng (curtain wall): SHS/RHS làm khung mullion, transom chịu kính
- Mái che sân, sảnh: SHS làm cột đỡ mái tôn, mái kính đẹp hơn I-beam và dễ bảo trì
5. Tiêu chuẩn kỹ thuật thép hình
- JIS G3101 (SS400): fy = 245 MPa, fu = 400–510 MPa — thép kết cấu phổ biến tại Việt Nam
- ASTM A36: fy = 250 MPa, fu = 400–550 MPa — thép kết cấu Mỹ
- EN 10025 S355: fy = 355 MPa — thép cường độ cao châu Âu, dùng khi cần giảm tiết diện
- TCVN 7571: thép hình sản xuất trong nước
Lựa chọn loại thép hình theo ứng dụng
- Dầm nhịp <12 m, tải vừa → I-beam hoặc H-beam cán nóng
- Cột cao, chịu nén + uốn hai chiều → H-beam HEA/HEB hoặc H-section W-shape
- Xà gồ mái, tường → Z-purlin hoặc U-channel thép nguội
- Chi tiết nối, giằng → L-angle
- Cột ngoài trời, kiến trúc → SHS/RHS mạ kẽm nhúng nóng
Câu hỏi thường gặp
- Thép hình cán nóng và thép hình nguội khác nhau thế nào?
- Cán nóng (hot-rolled) tạo ra tiết diện dày hơn, cứng hơn và phù hợp kết cấu chịu lực lớn. Thép nguội (cold-formed) có dung sai chính xác hơn, bề mặt nhẵn hơn và dùng cho kết cấu nhẹ, xà gồ mái.
- Thép hình có cần sơn bảo vệ không?
- Có. Thép hình carbon (JIS G3101, ASTM A36) dễ rỉ ngoài trời. Cần làm sạch bề mặt (Sa 2,5) rồi sơn lót chống rỉ + sơn phủ hoàn thiện, hoặc mạ kẽm nhúng nóng (HDG) cho môi trường ăn mòn cao.
- Giá thép hình tham khảo thế nào?
- Giá thép hình biến động theo loại tiết diện, khổ và tiêu chuẩn. Cần tham khảo báo giá hiện hành từ nhà phân phối hoặc đại lý thép.