Tổng quan về thép kết cấu
Trong xây dựng kết cấu thép, hai nhóm vật liệu chính được sử dụng là thép tấm (steel plate) và thép hình (structural steel sections). Mỗi loại có hình dạng, cách chế tạo, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng riêng biệt. Lựa chọn đúng loại giúp tới ưu hiệu quả kết cau và tiết kiệm chi phí.
Thép tấm (Steel Plate) là gì?
Thép tấm là sản phẩm thép phẳng được cat từ cuon hoặc tấm lớn:
- Chiều dày: 4–100mm (thép tấm dày — heavy plate); dưới 4mm là thép to (sheet) hoặc thép cuon (coil).
- Chiều rong: 1000–3000mm tuy nha sản xuất.
- Chiều dài: cat theo yêu cầu, thường 6–12m.
- Cấp thép: A36, A572, SS400, SS490 (Nhất Bản), S235, S355 (EN), Q345 (Trung Quốc).
Thép tấm được giá công bảng cat (plasma, laser, khí gas) và noi ghep bảng hạn. Linh hoạt tạo mới hình dạng tiết điện phí tiêu chuẩn.
Thép hình (Structural Sections) là gì?
Thép hình là sản phẩm thép có tiết điện hình học xác định, sản xuất bảng cấp nong (hot rolling) hoặc lắp nguoi (cold forming):
- Tiết điện I (I-beam / UB / IPE): hai canh (flange) + bản bung (web) hình chủ I. Tới ưu cho dầm chịu uon trong mặt phẳng canh dùng.
- Tiết điện H (H-section / UC / HEB): tường từ I những canh rong hơn, thích hợp làm cot chịu nén le tấm.
- Tiết điện U/C (channel): một canh mỏ, dùng làm xo tran, liên kết, khung phòng.
- Tiết điện L (angle): thép góc canh bảng hoặc canh khác nhau. Dùng làm thành gián (truss), liên kết.
- Ống thép tiết điện vuong, chủ nhất (SHS/RHS): chịu lực đã hướng, dep về kiến trực, phổ biến trong cot khung nhà xưởng.
- Ống tron (CHS): chịu xoan tốt, phổ biến trong cot công trình, gián độ, kết cấu không gian.
So sánh ưu nhược điểm
Thép hình — ưu điểm
- Sản xuất đồng bộ tại nhà máy: cường độ đồng đều, cơ học on định, không có mới hạn.
- Ti le cường độ/Trọng lượng cao: tiết điện I và H tới ưu phân bộ vật liệu — phân lớn kim loại ở canh (xạ trực trung hóa) để chịu uon hiệu quả nhất.
- Thi công nhanh: lắp rap kết hợp bu lông hoặc hạn tối thiểu, giảm thời gian thi công.
- Kiểm soát chất lượng để dạng: tiêu chuẩn sản xuất nghiêm ngặt (ASTM A6, EN 10034).
Thép hình — nhược điểm
- Chỉ có một số tiết điện tiêu chuẩn: neu thiết kế yêu cầu tiết điện phí tiêu chuẩn phải dùng thép tấm hạn.
- Khó tạo hình phức tạp: không thể uon hay biển hình sau khi cấp nong.
Thép tấm — ưu điểm
- Liên hoạt tuyet với: cat và hạn thành mới hình dạng tiết điện, cho phép thiết kế tối ưu hóa theo tung công trình.
- Phạm vi chiều dày rong: từ tấm mỏng (4mm) đến tấm siêu dày (100mm+) cho kết cấu đặc biệt.
- Kết cấu có thể đất cường độ cao hơn thép hình tiêu chuẩn (dùng thép cấp cao S460, S690).
Thép tấm — nhược điểm
- Phụ thuộc vào chất lượng mới hạn: khuyet tắt hạn có thể làm giảm dạng kể khả năng chịu lực.
- Chi phí giá công cao hơn: cần cat, chuan bị mặt hạn, hạn, kiểm tra mới hạn (NDT).
- Biến dạng hạn (welding distortion): cần nan chính sau hạn.
Ứng suất phẳng trong thép tấm lớn
Khí thép tấm có chiều rong lớn, ứng suất không chỉ theo một hướng ma tôn tại ở trắng thải phẳng (biaxial stress state). Các vi tri nhay cam nhu mới hàn góc, lo khoet, cung góc tấm cần được kiểm tra theo tiêu chí vốn Mises (sigma_vm <= fy) để tránh pha huy cuc bộ.
Hướng dẫn chọn loại theo ứng dụng
| Ứng dụng | Loại khuyen dùng | Lý độ |
|---|---|---|
| Cot khung nhà xưởng thép | Thép hình H | Tiết điện H chịu nén và uon le tấm tốt, thi công nhanh |
| Dầm nhip trung (6–15m) | Thép hình I/H | Tới ưu cường độ/Trọng lượng, có sàn |
| Dầm cau lớn, dầm hợp nhip rong | Thép tấm hạn | Tiết điện phí tiêu chuẩn, chiều cao dầm lớn |
| Than be chứa, bun be nước | Thép tấm | Cần kín toàn bề mặt, hình dạng tron hoặc vuong |
| Vỏ tau, kết cấu hai | Thép tấm | Hình dạng công, chịu áp lực nước |
| Xo tran, hệ khuong | Thép hình U, L | Nhẹ, lắp rap nhanh, kết noi để |
| Cot công trình kiến trực | Thép hình H hoặc ống vuong SHS | Dep, chịu lực đã hướng, để boc ngoài |
Lưu y kết hợp thép tấm và thép hình
Trong thực tế, nhiều kết cấu kết hợp ca hai: dầm tiết điện H cấp nong làm canh trên/dưới, thép tấm hạn làm bản bung tầng chiều cao dầm. Đây là dầm hạn to hợp (plate girder) — giải pháp khí thép hình tiêu chuẩn không đủ chiều cao hoặc tính năng.
Kiểm tra hạn: tất cả mới hạn chịu lực chính phải được kiểm tra không pha huy (NDT): siêu âm (UT) hoặc chup phim (RT) theo TCVN 7506 hoặc AWS D1.1.
Kết luận
Thép tấm và thép hình là hai nhóm vật liệu bộ sung cho nhau trong kết cấu thép. Thép hình phù hợp cho kết cấu tiêu chuẩn, thi công nhanh; thép tấm cho phép thiết kế linh hoạt, kết cấu phí tiêu chuẩn. Lựa chọn dựa trên tải trọng, nhip, chi phí giá công và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của tung đủ an.