ลักษณะและรายละเอียดการใช้งานของคานรูปตัว H

ประการแรก มาดูโครงสร้างของเหล็กรูปตัว H กัน:
เหล็กรูปตัว H เป็นเหล็กชนิดใหม่ที่มีราคาประหยัดสำหรับงานก่อสร้าง รูปทรงหน้าตัดของเหล็กรูปตัว H นั้นประหยัดและเหมาะสม มีคุณสมบัติทางกลที่ดี เมื่อทำการรีดขึ้นรูป การขยายตัวของแต่ละจุดบนหน้าตัดจะค่อนข้างสม่ำเสมอ และความเค้นภายในมีน้อย เมื่อเทียบกับเหล็กรูปตัว I ทั่วไป เหล็กรูปตัว H มีข้อดีคือ โมดูลัสหน้าตัดสูง น้ำหนักเบา และประหยัดโลหะ ซึ่งสามารถลดต้นทุนโครงสร้างอาคารได้ 30-40% และเนื่องจากขาของเหล็กขนานกันทั้งด้านในและด้านนอก และปลายขาทั้งสองข้างเป็นมุมฉาก จึงสามารถประกอบเป็นชิ้นส่วนได้ ซึ่งสามารถประหยัดงานเชื่อมและตอกหมุดได้ถึง 25% จึงมักใช้ในอาคารขนาดใหญ่ (เช่น โรงงาน อาคารสูง ฯลฯ) ที่ต้องการความจุหน้าตัดขนาดใหญ่และความเสถียรของหน้าตัดที่ดี รวมถึงสะพาน เรือ เครื่องจักรยกและขนส่ง ฐานรากอุปกรณ์ ตัวยึด เสาเข็มฐานราก ฯลฯ

เหล็กรูปตัว H เป็นเหล็กรูปทรงหน้าตัดราคาประหยัดที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่า พัฒนามาจากการปรับปรุงเหล็กรูปตัว I โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากรูปทรงหน้าตัดเหมือนกับตัวอักษร "H" ในภาษาอังกฤษ คุณลักษณะของเหล็กรูปตัว H มีดังนี้:
เหล็กรูปตัว H มีหน้าตัดกว้างและมีความแข็งแกร่งด้านข้างสูง ต้านทานการดัดงอได้ดีกว่าเหล็กรูปตัว I ประมาณ 5%-10% พื้นผิวทั้งสองด้านของหน้าตัดขนานกัน ทำให้การเชื่อมต่อ การแปรรูป และการติดตั้งทำได้ง่าย เมื่อเทียบกับเหล็กรูปตัว I ที่เชื่อมแล้ว เหล็กรูปตัว H มีต้นทุนต่ำ ความแม่นยำสูง ความเค้นตกค้างต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุเชื่อมราคาแพงและการตรวจสอบรอยเชื่อม และประหยัดต้นทุนการผลิตโครงสร้างเหล็กได้ประมาณ 30% ภายใต้ภาระหน้าตัดเดียวกัน น้ำหนักของโครงสร้างเหล็กรูปตัว H จะเบากว่าโครงสร้างเหล็กแบบดั้งเดิม 15%-20% เมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีต โครงสร้างเหล็กรูปตัว H สามารถเพิ่มพื้นที่ใช้งานได้ 6% และลดน้ำหนักของโครงสร้างลง 20% ถึง 30% ลดแรงภายในของการออกแบบโครงสร้าง เหล็กรูปตัว H สามารถแปรรูปเป็นเหล็กรูปตัว T ได้ และสามารถประกอบเป็นคานรังผึ้งเพื่อสร้างรูปทรงหน้าตัดต่างๆ ซึ่งตอบสนองความต้องการของการออกแบบและการผลิตทางวิศวกรรมได้อย่างมาก

ประการที่สอง ขอบเขตการใช้งานของเหล็กรูปตัว H:
เหล็กรูปตัว H ส่วนใหญ่ใช้สำหรับทำส่วนประกอบคานและเสาในโครงสร้างอุตสาหกรรมและงานโยธา
①โครงเหล็กรับน้ำหนักสำหรับโครงสร้างอุตสาหกรรม
②เสาเข็มเหล็กและโครงสร้างรองรับสำหรับโครงการใต้ดิน
③โครงสร้างสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรม เช่น ปิโตรเคมีและโรงไฟฟ้า
④ส่วนประกอบสะพานเหล็กช่วงยาว
⑤โครงสร้างเฟรมสำหรับการผลิตเรือและเครื่องจักร
⑥โครงยึดคานสำหรับรถไฟ รถยนต์ และรถแทรกเตอร์
⑦สายพานลำเลียงท่าเรือและโครงยึดแผ่นกั้นความเร็วสูง
เหล็กรูปตัว H เป็นเหล็กรูปทรงตัดขวางราคาประหยัด นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การก่อสร้าง สะพาน แท่นขุดเจาะน้ำมัน ฯลฯ คาดการณ์ว่าความต้องการเหล็กรูปตัว H ของประเทศจะอยู่ที่ประมาณ 2.5 ล้านตันในปี 2548 และ 5 ล้านตันในปี 2553 แต่ปัจจุบันกำลังการผลิตเหล็กรูปตัว H ของประเทศอยู่ที่ 1.2 ล้านตันต่อปี ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความต้องการของตลาดมีมหาศาล

ประการที่สาม คุณลักษณะของเหล็กรูปตัว H มีอะไรบ้าง:
1. ความแข็งแรงเชิงโครงสร้างสูง: เมื่อเทียบกับเหล็กรูปตัว I แล้ว ค่าโมดูลัสหน้าตัดมีขนาดใหญ่กว่า และภายใต้เงื่อนไขการรับน้ำหนักเดียวกัน สามารถประหยัดโลหะได้ 10-15%
2. รูปแบบการออกแบบที่ยืดหยุ่นและหลากหลาย: ภายใต้ความสูงของคานที่เท่ากัน โครงสร้างเหล็กสามารถมีช่วงกว้างได้มากกว่าโครงสร้างคอนกรีตถึง 50% ทำให้การจัดวางผังอาคารมีความยืดหยุ่นมากขึ้น
3. โครงสร้างน้ำหนักเบา: เมื่อเทียบกับโครงสร้างคอนกรีต การลดน้ำหนักของโครงสร้างจะช่วยลดแรงภายในของโครงสร้าง ทำให้ความต้องการในการปรับปรุงฐานรากของอาคารลดลง การก่อสร้างง่ายขึ้น และต้นทุนต่ำลง
4. ความเสถียรของโครงสร้างสูง: โครงสร้างเหล็กที่ใช้เหล็กรูปตัว H รีดร้อนเป็นหลัก มีโครงสร้างที่ถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์และเหมาะสม มีความยืดหยุ่นและอ่อนตัวได้ดี มีความเสถียรของโครงสร้างสูง และเหมาะสำหรับโครงสร้างอาคารที่ต้องรับแรงสั่นสะเทือนและแรงกระแทกสูง มีความทนทานต่อภัยพิบัติทางธรรมชาติสูง และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงสร้างอาคารในบางพื้นที่ที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหว จากสถิติพบว่า ในเหตุการณ์แผ่นดินไหวรุนแรงทั่วโลกที่มีขนาดมากกว่า 7 ริกเตอร์ โครงสร้างเหล็กที่ใช้เหล็กรูปตัว H เป็นหลักได้รับความเสียหายเพียงเล็กน้อย
5. เพิ่มพื้นที่ใช้สอยที่มีประสิทธิภาพของโครงสร้าง: เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างคอนกรีต พื้นที่หน้าตัดของเสาโครงสร้างเหล็กมีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถเพิ่มพื้นที่ใช้สอยที่มีประสิทธิภาพของอาคารได้ โดยขึ้นอยู่กับรูปทรงของอาคารที่แตกต่างกัน พื้นที่ใช้สอยที่มีประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นได้ 4-6%
6. ประหยัดแรงงานและวัสดุ: เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กรูปตัว H ที่เชื่อมแล้ว สามารถประหยัดแรงงานและวัสดุได้อย่างมาก ลดการใช้วัตถุดิบ พลังงาน และแรงงาน มีความเค้นตกค้างต่ำ และมีรูปลักษณ์และคุณภาพพื้นผิวที่ดี
7. ง่ายต่อการขึ้นรูป: โครงสร้างเชื่อมต่อและติดตั้งได้ง่าย และถอดประกอบเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่าย
8. การรักษาสิ่งแวดล้อม: การใช้เหล็กรูปตัว H สามารถช่วยปกป้องสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเห็นได้ชัดเจนในสามด้าน ได้แก่ ประการแรก เมื่อเทียบกับคอนกรีต สามารถใช้การก่อสร้างแบบแห้งได้ ซึ่งก่อให้เกิดเสียงและฝุ่นน้อยกว่า ประการที่สอง เนื่องจากน้ำหนักที่ลดลง ปริมาณดินที่ใช้ในการก่อสร้างฐานรากจึงน้อย และความเสียหายต่อทรัพยากรที่ดินก็ลดลง นอกจากนี้ ปริมาณคอนกรีตที่ใช้ยังลดลงอย่างมาก และปริมาณการขุดภูเขาและการขุดหินก็ลดลง ซึ่งเอื้อต่อการรักษาสิ่งแวดล้อม ประการที่สาม หลังจากโครงสร้างอาคารหมดอายุการใช้งานและถูกรื้อถอน ปริมาณขยะมูลฝอยที่เกิดขึ้นมีน้อย และมูลค่าการรีไซเคิลของเศษเหล็กก็สูง
9. ระดับความเป็นอุตสาหกรรมสูง: โครงสร้างเหล็กที่ใช้เหล็กรูปตัว H รีดร้อนเป็นหลัก มีระดับความเป็นอุตสาหกรรมสูง สะดวกต่อการผลิตด้วยเครื่องจักร การผลิตจำนวนมาก ความแม่นยำสูง ติดตั้งง่าย และตรวจสอบคุณภาพได้ง่าย สามารถนำไปสร้างเป็นโรงงานผลิตบ้าน โรงงานผลิตสะพาน โรงงานผลิตโรงงานอุตสาหกรรม ฯลฯ ได้ การพัฒนาโครงสร้างเหล็กได้สร้างและขับเคลื่อนการพัฒนาของอุตสาหกรรมเกิดใหม่หลายร้อยประเภท
10. ความเร็วในการก่อสร้างสูง: ใช้พื้นที่น้อย เหมาะสำหรับการก่อสร้างในทุกสภาพอากาศ และได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศน้อย ความเร็วในการก่อสร้างโครงสร้างเหล็กรูปตัว H แบบรีดร้อนนั้นเร็วกว่าโครงสร้างคอนกรีตประมาณ 2-3 เท่า และอัตราการหมุนเวียนของเงินทุนเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายทางการเงินและประหยัดเงินลงทุน

ประการที่สี่ ความแตกต่างระหว่างเหล็กรูปตัว H และเหล็กรูปตัว I:
เหล็กรูปตัว I ไม่ว่าจะเป็นแบบธรรมดาหรือแบบเบา จะมีขนาดหน้าตัดค่อนข้างสูงและแคบ ดังนั้นโมเมนต์ความเฉื่อยของแกนหลักทั้งสองของหน้าตัดจึงแตกต่างกันมาก ด้วยเหตุนี้ โดยทั่วไปจึงสามารถใช้ได้โดยตรงกับชิ้นส่วนที่ดัดงอในระนาบของแผ่นรับแรง หรือใช้ในการสร้างชิ้นส่วนรับน้ำหนักแบบโครงตาข่ายเท่านั้น ไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่รับแรงอัดตามแนวแกน หรือชิ้นส่วนที่ดัดงอตั้งฉากกับระนาบของแผ่นรับแรง ซึ่งจำกัดขอบเขตการใช้งานอย่างมาก

เหล็กรูปตัว H มีประสิทธิภาพและประหยัดในการตัด (เช่นเดียวกับเหล็กแผ่นบางดัดเย็น เหล็กแผ่นลูกฟูก ฯลฯ) เนื่องจากรูปทรงหน้าตัดที่เหมาะสม ทำให้เหล็กมีประสิทธิภาพมากขึ้นและเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก แตกต่างจากเหล็กรูปตัว I ทั่วไป ขอบของเหล็กรูปตัว H จะกว้างขึ้น และพื้นผิวด้านในและด้านนอกมักจะขนานกัน ทำให้เชื่อมต่อกับชิ้นส่วนอื่นๆ ได้ง่ายด้วยสลักเกลียวที่มีความแข็งแรงสูง ขนาดของเหล็กรูปตัว H มีให้เลือกหลากหลายและครบถ้วน ทำให้สะดวกต่อการออกแบบและการเลือกใช้งาน

ขอบของเหล็กรูปตัว H มีความหนาเท่ากัน โดยมีทั้งแบบรีดและแบบประกอบที่ประกอบด้วยแผ่นเหล็กสามแผ่นเชื่อมต่อกัน ส่วนเหล็กรูปตัว I เป็นแบบรีด เนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตที่ยังไม่ทันสมัย ​​ขอบด้านในของขอบจึงมีความลาดเอียง 1:10 การรีดเหล็กรูปตัว H แตกต่างจากการรีดเหล็กรูปตัว I ทั่วไปซึ่งใช้ลูกกลิ้งแนวนอนเพียงชุดเดียว เนื่องจากขอบของเหล็กรูปตัว H กว้างและไม่มีความลาดเอียง (หรือมีความลาดเอียงน้อยมาก) จึงจำเป็นต้องเพิ่มลูกกลิ้งแนวตั้งเพื่อรีดไปพร้อมกัน ดังนั้น กระบวนการและอุปกรณ์การรีดจึงซับซ้อนกว่าโรงรีดทั่วไป ความสูงสูงสุดของเหล็กรูปตัว H ที่ผลิตได้ในประเทศจีนคือ 800 มม. หากเกินกว่านี้ จะต้องเป็นแบบประกอบที่เชื่อมต่อกันเท่านั้น มาตรฐานเหล็กรูปตัว H แบบรีดร้อนของประเทศเรา (GB/T11263-1998) แบ่งเหล็กรูปตัว H ออกเป็นสามประเภท ได้แก่ เหล็กรูปตัว H ปีกแคบ เหล็กรูปตัว H ปีกกว้าง และเหล็กตอกเสาเข็ม โดยใช้รหัส hz, hk และ hu ตามลำดับ เหล็กรูปตัว H ปีกแคบเหมาะสำหรับคานหรือชิ้นส่วนรับแรงอัดและแรงดัด ในขณะที่เหล็กรูปตัว H ปีกกว้างและเหล็กตอกเสาเข็มรูปตัว H เหมาะสำหรับชิ้นส่วนรับแรงอัดตามแนวแกนหรือชิ้นส่วนรับแรงอัดและแรงดัด เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กรูปตัว H แล้ว เหล็กรูปตัว W, IX และ IY มีคุณภาพไม่ดีเท่าเหล็กรูปตัว H ที่น้ำหนักเท่ากัน