Thép chữ L đều cạnh là gì?
Thép chữ L đều cạnh (equal leg angle — ELA) là thép hình có hai cánh vuông góc với nhau và có chiều dài bằng nhau, ký hiệu L a×a×t trong đó a là chiều dài cạnh (mm) và t là bề dày cánh (mm). Tiết diện đối xứng hoàn toàn qua đường chéo 45°, giúp đơn giản hóa tính toán và lắp đặt so với L không đều cạnh.
Tiêu chuẩn sản xuất và ký hiệu
Thép L đều cạnh sản xuất theo nhiều tiêu chuẩn quốc tế:
- ASTM A36 (Mỹ): ký hiệu L a×a×t (đơn vị inch hoặc mm). Ví dụ: L4×4×1/2 (≈ L100×100×12.7)
- JIS G3101 SS400 (Nhật): ký hiệu ∟a×a×t (mm). Ví dụ: ∟100×100×10
- EN 10056-1 S235–S355 (châu Âu): ký hiệu L a×a×t (mm)
- TCVN 7571 (Việt Nam): thép góc đều cạnh từ L20×20×3 đến L200×200×24
Bảng quy cách thông dụng tại Việt Nam
| Ký hiệu | a (mm) | t (mm) | Diện tích (cm²) | Khối lượng (kg/m) | I_x = I_y (cm⁴) |
|---|---|---|---|---|---|
| L40×40×4 | 40 | 4 | 3.08 | 2.42 | 1.27 |
| L50×50×5 | 50 | 5 | 4.80 | 3.77 | 3.07 |
| L60×60×6 | 60 | 6 | 6.91 | 5.42 | 6.36 |
| L75×75×6 | 75 | 6 | 8.73 | 6.86 | 12.9 |
| L75×75×8 | 75 | 8 | 11.4 | 9.00 | 16.4 |
| L100×100×8 | 100 | 8 | 15.5 | 12.2 | 38.8 |
| L100×100×10 | 100 | 10 | 19.2 | 15.0 | 47.3 |
| L120×120×10 | 120 | 10 | 23.2 | 18.2 | 82.7 |
| L150×150×12 | 150 | 12 | 34.8 | 27.3 | 222 |
| L200×200×16 | 200 | 16 | 61.6 | 48.4 | 895 |
Số liệu tham khảo theo JIS G3192 và EN 10056. Bán kính quán tính nhỏ nhất i_min = i_u (theo trục chéo 45°) = 0.776×a/√(a²/t²+1).
Đặc tính tiết diện quan trọng
L đều cạnh có hai trục đối xứng x-x và y-y (song song với mỗi cánh) với momen quán tính bằng nhau I_x = I_y. Momen quán tính lớn nhất I_u quanh trục chéo 45° (trục u-u), và nhỏ nhất I_v quanh trục vuông góc với u-u. Tỉ số I_u/I_v phụ thuộc tỉ số a/t, thường khoảng 3–5. Khi thiết kế thanh nén, cần kiểm tra ổn định theo I_v (nhỏ nhất).
Ứng dụng chính
Giằng chéo khung thép nhà xưởng
L50×50×5 đến L100×100×10 làm giằng chéo mặt phẳng mái và tường hồi, chịu lực kéo do tải gió và động đất. Liên kết bằng một hàng bulông qua một cánh vào bản nút. Chú ý giảm trừ tiết diện hiệu dụng do lỗ bulông và lệch tâm theo quy định TCVN 5575/EC3.
Thanh giàn mái nhà xưởng nhẹ
L60×60×6 đến L90×90×9 làm thanh xiên (diagonal), thanh đứng (vertical) của giàn Pratt hoặc Howe. Nối vào bản nút bằng bulông 2 hàng để giảm lệch tâm. Chiều dài thanh giàn thường 1.5–3.0 m, đủ để tỉ số độ mảnh λ ≤ 150 theo TCVN 5575.
Kết cấu cầu thang
L75×75×6 đến L100×100×10 làm dầm bậc và gờ bảo vệ cầu thang công nghiệp. Hai cánh L cho phép liên kết đồng thời với dầm thang (stringer) và tấm bậc.
Khung và liên kết phụ
L40×40×4 đến L60×60×6 dùng rộng rãi làm gờ tăng cứng, console ngắn, khung viền cửa sổ, giá đỡ ống kỹ thuật trong các công trình dân dụng và công nghiệp.
Lưu ý khi thiết kế
- Tính lực thực qua trọng tâm thanh, không qua đường tâm cánh liên kết — cần kể lệch tâm
- Kiểm tra ổn định xoắn-uốn (flexural-torsional buckling) cho thanh chịu nén dài
- Khi liên kết 2 cánh (both legs): hiệu quả chịu lực tăng, không cần giảm trừ lệch tâm
- Chọn bề dày t ≥ L/100 để đảm bảo không bị mất ổn định cục bộ cánh
Câu hỏi thường gặp
- L50×50×5 và L50×50×6 — nên chọn loại nào?
- L50×50×6 nặng hơn và cứng hơn khoảng 20%, phù hợp khi tải trọng lớn hơn hoặc cần hàn chắc hơn. L50×50×5 nhẹ và rẻ hơn, đủ cho giằng chéo nhẹ và kết cấu phụ. Tính toán tải trọng thực tế để chọn đúng, tránh thừa vật liệu.
- Chiều dài thanh L tối đa trên thị trường là bao nhiêu?
- Tiêu chuẩn phổ biến 6 m và 12 m. Một số nhà máy cán đến 15 m. Nếu cần dài hơn, nối bằng bản thép đệm và bulông theo thiết kế hoặc hàn có kiểm tra chất lượng mối hàn.
- L đều cạnh có thể thay bằng thép tròn đặc trong giằng chéo không?
- Thép tròn đặc (round bar) nhẹ hơn và rẻ hơn cho cùng tiết diện, nhưng liên kết khó hơn (cần ren đầu hoặc hàn kẹp đặc biệt). L đều cạnh dễ liên kết bulông hơn và ổn định theo hai phương. Chọn thép tròn khi chỉ chịu kéo thuần và chi phí tối ưu là ưu tiên.
- Thép L nhập khẩu có tốt hơn thép L nội địa không?
- Cả hai loại đều phải đáp ứng tiêu chuẩn cơ tính (Re, Rm, độ giãn dài). Thép L Nhật (SS400), Hàn Quốc thường ổn định về thành phần hóa học và kích thước hơn so với một số hàng nội địa cùng phân khúc giá rẻ. Yêu cầu chứng chỉ mill certificate và kiểm tra thực tế kích thước.