Thép hộp là gì?
Thép hộp là loại thép hình có tiết diện ngang dạng rỗng khép kín (hollow section), gồm bốn thành mỏng liên kết tạo thành hình hộp. Hai dạng phổ biến nhất là SHS (Square Hollow Section) — tiết diện vuông và RHS (Rectangular Hollow Section) — tiết diện chữ nhật. Đây là vật liệu nền tảng trong kết cấu thép nhẹ hiện đại.
Đặc điểm kỹ thuật tiết diện rỗng
Tiết diện rỗng của thép hộp mang lại tỷ lệ độ bền/trọng lượng vượt trội so với thép đặc cùng tiết diện nguyên. Bốn thành thép phân bố đều quanh chu vi giúp thép hộp chịu xoắn và nén tốt hơn các tiết diện hở như chữ I, chữ U. Bề mặt kín còn hạn chế diện tích tiếp xúc ăn mòn, giảm chi phí sơn bảo vệ.
Các thông số tiết diện cơ bản
- Kích thước ngoài: ký hiệu B×H (mm), ví dụ SHS 100×100×4, RHS 100×50×3
- Bề dày thành (t): 1,5–16 mm tùy dạng sản phẩm và tiêu chuẩn
- Bán kính góc: cold-formed có góc bo lớn hơn hot-formed
- Momen quán tính (I): phụ thuộc vào kích thước và chiều dày thành
- Bán kính quán tính (i): quyết định khả năng chịu oằn của cột
Phân loại theo phương pháp sản xuất
Cold-formed (EN10219) — tạo hình nguội
Dải thép cuộn được uốn thành ống tròn, hàn dọc (ERW), sau đó ép định hình vuông/chữ nhật ở nhiệt độ thường. Quá trình này tạo ra ứng suất dư tại các góc, khiến giới hạn chảy tại góc cao hơn thân khoảng 10–15%. Phổ biến hơn, giá thành thấp hơn hot-formed.
Hot-formed (EN10210) — tạo hình nóng
Phôi thép được tạo hình ở nhiệt độ trên 900°C, ủ và làm nguội kiểm soát. Góc tròn hơn, ứng suất dư ít hơn, phù hợp với kết cấu chịu tải trọng động và mỏi. Giá cao hơn cold-formed khoảng 10–20%.
Tiêu chuẩn sản xuất thép hộp
| Tiêu chuẩn | Phạm vi áp dụng | Cấp thép điển hình |
|---|---|---|
| EN 10219 | Cold-formed SHS/RHS | S235, S275, S355 |
| EN 10210 | Hot-formed SHS/RHS | S235, S275, S355, S420 |
| ASTM A500 | Cold-formed hộp Mỹ | Gr.A, Gr.B, Gr.C |
| JIS G3466 | Hộp vuông/chữ nhật Nhật | STKR400, STKR490 |
| TCVN 7571 | Thép hình VN (tham chiếu) | SS400, SS490 |
Ưu điểm so với tiết diện hở
- Chịu xoắn vượt trội: tiết diện kín có momen quán tính xoắn (J) lớn hơn nhiều lần tiết diện hở cùng chu vi
- Chịu oằn đều hai trục: SHS có bán kính quán tính bằng nhau theo cả hai phương
- Bề mặt sạch: không có cánh nhô ra, dễ lắp ghép và hoàn thiện kiến trúc
- Chống ăn mòn tốt hơn: diện tích bề mặt ngoài nhỏ hơn tiết diện hở cùng trọng lượng
Nhược điểm và lưu ý thi công
- Khó hàn vào bên trong: khi cần gắn bản mã bên trong tiết diện rỗng
- Kết nối phức tạp hơn: mối nối dầm-cột yêu cầu bản đệm hoặc hàn kỹ thuật cao
- Không bịt đầu: nếu để hở đầu ống sẽ tích nước, gây ăn mòn bên trong — cần bịt đầu hoặc khoan lỗ thoát nước
Ứng dụng phổ biến trong xây dựng
Thép hộp được sử dụng rộng rãi trong khung thép nhẹ nhà xưởng, cột và dầm nhà dân dụng, giá kệ công nghiệp, khung cổng quảng cáo, lan can, kết cấu mái kính, và các chi tiết kiến trúc đòi hỏi thẩm mỹ. SHS ưu tiên làm cột, RHS ưu tiên làm dầm và thanh giằng ngang.
Câu hỏi thường gặp
- Thép hộp và thép vuông có khác nhau không?
- Trong tiếng Việt, “thép vuông” đôi khi chỉ thép đặc tiết diện vuông (solid square bar), còn “thép hộp vuông” hay “thép hộp” là tiết diện rỗng. Cần phân biệt rõ khi đặt hàng.
- Thép hộp có chịu được tải trọng cột không?
- Có. SHS rất phù hợp làm cột nhẹ vì bán kính quán tính đều hai phương, khả năng chịu oằn tốt. Cần tính toán theo TCVN 5575 hoặc Eurocode 3 để chọn tiết diện đúng.
- Bề dày tối thiểu nên dùng là bao nhiêu?
- Trong kết cấu chịu lực, bề dày thành tối thiểu thường là 3 mm. Hộp t=1,5–2 mm chỉ dùng cho nội thất, giá kệ nhẹ, không chịu tải kết cấu.