Thép hình có mấy loại?
Thép hình được phân thành 7 nhóm chính theo hình dạng tiết diện: thép chữ H, thép chữ I, thép chữ U, thép chữ L (góc), thép chữ T, thép hộp (vuông và chữ nhật) và thép ống (tròn). Mỗi nhóm có đặc điểm hình học riêng, phù hợp với từng loại cấu kiện chịu lực khác nhau trong công trình. Ngoài ra còn có các tiết diện đặc biệt như thép chữ Z (xà gồ), thép ray và thép hình tổ hợp.
1. Thép chữ H (Wide Flange / H-Beam)
Thép chữ H có bản cánh rộng song song với bản bụng, tỷ lệ chiều rộng cánh/chiều cao tiết diện lớn hơn thép I truyền thống. Theo JIS G3192, chia thành 3 dòng: HW (wide) — bề rộng cánh ≈ chiều cao, dùng cho cột; HM (medium) — tỷ lệ trung bình; HN (narrow) — cánh hẹp hơn, dùng cho dầm. Trọng lượng điển hình: H200×200 = 56 kg/m; H300×300 = 94 kg/m; H400×400 = 172 kg/m. Tiêu chuẩn áp dụng: JIS G3192, ASTM A992, EN 10034.
2. Thép chữ I (IPN / IPE)
Thép chữ I cổ điển có bản cánh thon côn (mặt trong nghiêng), bề rộng cánh nhỏ hơn chiều cao tiết diện. Dòng IPN (tiêu chuẩn châu Âu cũ) có cánh thon côn; dòng IPE (European wide flange I) có cánh song song. Bề rộng cánh của I hẹp hơn H cùng chiều cao — mô-men quán tính trục y thấp hơn — nên phù hợp cho dầm chịu uốn một phương nhiều hơn cột. Trong kết cấu hiện đại, thép H dần thay thế I do khả năng chịu lực tốt hơn và dễ liên kết.
3. Thép chữ U (UPN / UPE / Channel)
Thép chữ U (còn gọi là thép máng, C-channel) có một mặt mở, chỉ đối xứng qua một trục. Dòng UPN có cánh thon côn; dòng UPE có cánh song song và mỏng hơn — nhẹ hơn UPN cùng số hiệu. Ứng dụng phổ biến: xà gồ mái, thanh giằng, khung phụ, ray trượt, gờ chịu lực trong kết cấu thép nhẹ. Trọng lượng U100 ≈ 8,6 kg/m; U200 ≈ 22,4 kg/m.
4. Thép góc chữ L (Angle)
Thép góc có tiết diện hình L, gồm hai loại chính:
- Thép góc đều cạnh (Equal Angle): hai cánh bằng nhau, ký hiệu L100×100×10 (cạnh × cạnh × chiều dày). Tiêu chuẩn ASTM A36, JIS SS400, EN S235–S355. Dùng làm giằng chéo, khung nhẹ, gân tăng cứng.
- Thép góc không đều cạnh (Unequal Angle): hai cánh khác nhau, ký hiệu L100×65×8. Tăng mô-men quán tính theo một phương, phù hợp khi tải không đều theo hai trục.
Thép góc thường được dùng đơn hoặc ghép đôi (back-to-back) để tạo tiết diện đối xứng kiểu T hoặc chữ thập trong dàn thép.
5. Thép chữ T (T-Bar / Structural Tee)
Thép chữ T có tiết diện hình T, đối xứng một phương. Có thể được cán sẵn hoặc cắt đôi từ thép H (gọi là WT section theo AISC). Dùng trong dàn thép, gân tăng cứng bản mặt cầu, thanh biên dàn. Tiết diện T cán sẵn ít phổ biến hơn so với T cắt từ H tại Việt Nam.
6. Thép hộp vuông SHS và hộp chữ nhật RHS
Thép hộp (Hollow Section) có tiết diện kín — đây là ưu điểm chính: mô-men quán tính xoắn rất lớn, chống vặn tốt hơn tiết diện hở. Hai dạng:
- SHS (Square Hollow Section): tiết diện vuông, ký hiệu 100×100×5 (mm). Mô-men quán tính bằng nhau hai phương — lý tưởng cho cột chịu nén đúng tâm.
- RHS (Rectangular Hollow Section): tiết diện chữ nhật, ký hiệu 150×100×5. Mô-men quán tính khác nhau hai trục — phù hợp dầm chịu uốn một phương.
Chiều dày thành từ 1,5 mm (thép hộp nhẹ mạ kẽm) đến 16 mm. Tiêu chuẩn EN10219 (cán nguội) và EN10210 (cán nóng).
7. Thép ống tròn (CHS — Circular Hollow Section)
Thép ống tròn có mô-men quán tính bằng nhau mọi phương — ưu điểm tuyệt đối khi chịu lực đa phương hoặc nén đúng tâm. Phân loại theo phương pháp sản xuất:
- Ống hàn ERW: hàn điện trở, ASTM A53 Gr.A, chi phí thấp.
- Ống đúc seamless: không mối hàn, ASTM A53 Gr.B / A106, áp lực cao, giá cao hơn 20–40%.
Ứng dụng: cột nhà thép, kết cấu giàn không gian 3D, đường ống chịu áp, cọc thép.
8. Xà gồ C và Z
Xà gồ C (C-purlin) và xà gồ Z (Z-purlin) là thép hình cán nguội từ thép tấm mỏng, chuyên dùng cho hệ mái và tường nhà tiền chế. Xà gồ C có tiết diện mở đối xứng; xà gồ Z có cánh nghiêng cho phép lắp chồng (lap joint) tiết kiệm vật liệu và chịu gió tốt hơn tại mái dốc. Chiều cao từ C80 đến C300 mm, chiều dày 1,5–4 mm.
9. Cọc thép H-pile và Sheet Pile
Cọc thép H-pile dùng thép H (H100–H400) đóng hoặc ép vào đất, sức chịu tải 50–500 tấn/cọc. Cọc bản (sheet pile) có tiết diện Larssen hoặc chữ Z, khóa liên kết giữa các cọc thành tường vây giữ đất và nước trong thi công tầng hầm, kênh đào.
Bảng tổng hợp phân loại thép hình
| Loại | Ký hiệu | Đối xứng | Ứng dụng chính | Tiêu chuẩn |
|---|---|---|---|---|
| Thép H | HW/HM/HN, W | Hai trục | Cột, dầm chính | JIS G3192, ASTM A992 |
| Thép I | IPN, IPE | Hai trục | Dầm nhịp vừa | EN 10034 |
| Thép U | UPN, UPE | Một trục | Xà gồ, thanh giằng | EN 10279 |
| Thép L đều | L100×100×10 | Không | Giằng chéo, khung nhẹ | ASTM A36, JIS SS400 |
| Thép L không đều | L100×65×8 | Không | Cánh chịu lực một phương | EN S235–S355 |
| Thép T | WT, T | Một trục | Dàn thép, gân cứng | AISC |
| Thép hộp SHS | 100×100×5 | Hai trục | Cột nhẹ, khung thép nhẹ | EN10219 |
| Thép hộp RHS | 150×100×5 | Hai trục (khác) | Dầm nhẹ, thanh ngang | EN10219 |
| Thép ống tròn CHS | Ø114×5 | Tròn xoay | Cột, dàn không gian | ASTM A53 |
| Xà gồ C | C150×65×20×3 | Mở | Mái nhà xưởng | TCVN 7570 |
| Xà gồ Z | Z150×65×3 | Mở | Mái dốc, lắp chồng | EN 10162 |