Đầu tiên, phần giới thiệu về cấu trúc thép hình chữ H:
Thép chữ H là một loại thép kinh tế mới được sử dụng trong xây dựng. Hình dạng mặt cắt ngang của thép chữ H tiết kiệm và hợp lý, với các đặc tính cơ học tốt. Khi cán, sự giãn nở của mỗi điểm trên mặt cắt ngang tương đối đồng đều và ứng suất bên trong nhỏ. So với thép chữ I thông thường, nó có ưu điểm là mô đun mặt cắt ngang lớn, trọng lượng nhẹ và tiết kiệm kim loại, có thể giảm kết cấu xây dựng từ 30-40%; và do các cạnh song song bên trong và bên ngoài, và các đầu cạnh vuông góc với nhau, nên nó có thể được lắp ráp thành các cấu kiện, giúp tiết kiệm 25% công việc hàn và tán đinh. Nó thường được sử dụng trong các công trình lớn (như nhà máy, nhà cao tầng, v.v.) yêu cầu khả năng chịu tải mặt cắt ngang lớn và độ ổn định mặt cắt ngang tốt, cũng như cầu, tàu, máy nâng hạ và vận chuyển, móng thiết bị, giá đỡ, cọc móng, v.v.
Thép hình chữ H là loại thép có tiết diện kinh tế với các đặc tính cơ học tiết diện tốt hơn, được phát triển từ việc tối ưu hóa thép hình chữ I, đặc biệt là vì hình dạng tiết diện giống với chữ "H" trong tiếng Anh. Các đặc điểm của nó như sau:
Mặt bích rộng và độ cứng ngang lớn. Khả năng chịu uốn cao, cao hơn khoảng 5%-10% so với thép hình chữ I. Hai mặt bích song song với nhau, giúp việc kết nối, gia công và lắp đặt dễ dàng. So với dầm chữ I hàn, nó có chi phí thấp, độ chính xác cao, ứng suất dư thấp, không cần vật liệu hàn đắt tiền và kiểm tra mối hàn, tiết kiệm khoảng 30% chi phí sản xuất kết cấu thép. Dưới cùng một tải trọng mặt cắt ngang, trọng lượng của kết cấu thép chữ H cán nóng nhẹ hơn 15%-20% so với kết cấu thép truyền thống. So với kết cấu bê tông, kết cấu thép chữ H cán nóng có thể tăng diện tích sử dụng lên 6%, và trọng lượng bản thân của kết cấu giảm từ 20% đến 30%, giảm lực nội tại trong thiết kế kết cấu. Thép hình chữ H có thể được gia công thành thép hình chữ T, và các dầm tổ ong có thể được kết hợp để tạo thành nhiều hình dạng mặt cắt ngang khác nhau, đáp ứng tối đa nhu cầu thiết kế và sản xuất công trình.
Thứ hai, phạm vi ứng dụng của thép hình chữ H:
Thép hình chữ H chủ yếu được sử dụng cho các cấu kiện dầm và cột trong các công trình công nghiệp và dân dụng.
① Khung chịu lực bằng thép cho các công trình công nghiệp
②Cọc thép và kết cấu đỡ cho các dự án ngầm
③Cấu trúc cho thiết bị công nghiệp như hóa dầu và điện lực
④Các bộ phận cầu thép nhịp dài
⑤Cấu trúc khung cho sản xuất tàu thuyền và máy móc
⑥ Giá đỡ dầm cho tàu hỏa, ô tô và máy kéo
⑦Băng tải cảng và giá đỡ vách ngăn tốc độ cao
Thép chữ H là một loại vật liệu thép có tiết diện kinh tế, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, xây dựng, cầu đường, giàn khoan dầu, v.v. Dự báo nhu cầu thép chữ H của nước ta sẽ đạt khoảng 2,5 triệu tấn vào năm 2005 và 5 triệu tấn vào năm 2010, nhưng hiện nay năng lực sản xuất thép chữ H hàng năm của nước ta chỉ là 1,2 triệu tấn, và nhu cầu thị trường rất lớn.
Thứ ba, thép hình chữ H có những đặc điểm gì?
1. Độ bền kết cấu cao: So với thép hình chữ I, mô đun mặt cắt lớn hơn, và dưới cùng điều kiện chịu tải, nó có thể tiết kiệm được 10-15% kim loại.
2. Phong cách thiết kế linh hoạt và đa dạng: Với cùng chiều cao dầm, nhịp của kết cấu thép có thể lớn hơn 50% so với kết cấu bê tông, giúp bố trí mặt bằng công trình linh hoạt hơn.
3. Trọng lượng nhẹ của kết cấu: So với kết cấu bê tông, việc giảm trọng lượng kết cấu giúp giảm lực nội tại trong thiết kế kết cấu, từ đó giảm yêu cầu về xử lý nền móng, đơn giản hóa quá trình thi công và giảm chi phí.
4. Độ ổn định kết cấu cao: Kết cấu thép chủ yếu dựa trên thép chữ H cán nóng có cấu trúc khoa học và hợp lý, độ dẻo và linh hoạt tốt, độ ổn định kết cấu cao, phù hợp cho các công trình chịu tải trọng rung động và va đập lớn. Nó có khả năng chống chịu thiên tai mạnh mẽ và đặc biệt phù hợp cho các công trình xây dựng ở một số vùng động đất. Theo thống kê, trong các trận động đất tàn phá trên thế giới có cường độ trên 7, các kết cấu thép chủ yếu dựa trên thép chữ H chịu thiệt hại ít nhất.
5. Tăng diện tích sử dụng hiệu quả của công trình: So với kết cấu bê tông, diện tích mặt cắt ngang của cột kết cấu thép nhỏ hơn, điều này có thể làm tăng diện tích sử dụng hiệu quả của công trình. Tùy thuộc vào hình dạng khác nhau của công trình, diện tích sử dụng hiệu quả có thể tăng thêm 4-6%.
6. Tiết kiệm nhân công và vật liệu: So với kết cấu thép chữ H hàn, sản phẩm này có thể tiết kiệm đáng kể nhân công và vật liệu, giảm tiêu thụ nguyên vật liệu, năng lượng và nhân công, có ứng suất dư thấp, đồng thời có chất lượng bề mặt và hình thức tốt.
7. Dễ gia công: Dễ dàng kết nối và lắp đặt cấu trúc, dễ dàng tháo dỡ và tái sử dụng.
8. Bảo vệ môi trường: Việc sử dụng thép hình chữ H có thể bảo vệ môi trường một cách hiệu quả, cụ thể thể hiện ở ba khía cạnh: Thứ nhất, so với bê tông, có thể sử dụng phương pháp xây dựng khô, tạo ra ít tiếng ồn và bụi hơn; thứ hai, do trọng lượng bản thân giảm, lượng đất cần lấy để xây dựng móng ít, và tác động đến tài nguyên đất cũng nhỏ. Ngoài ra, lượng bê tông sử dụng giảm đáng kể, lượng đào núi và khai thác đá cũng giảm, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái; thứ ba, sau khi kết cấu công trình hết tuổi thọ và được tháo dỡ, lượng chất thải rắn phát sinh ít, và giá trị tái chế của phế liệu thép cao.
9. Mức độ công nghiệp hóa cao: Kết cấu thép chủ yếu dựa trên thép chữ H cán nóng có mức độ công nghiệp hóa cao, thuận tiện cho gia công cơ khí, sản xuất tập trung, độ chính xác cao, dễ lắp đặt và dễ đảm bảo chất lượng. Nó có thể được xây dựng thành nhà máy sản xuất nhà ở, nhà máy sản xuất cầu, nhà máy sản xuất thiết bị công nghiệp, v.v. Sự phát triển của kết cấu thép đã tạo ra và thúc đẩy sự phát triển của hàng trăm ngành công nghiệp mới nổi.
10. Tốc độ thi công nhanh: Do chiếm diện tích nhỏ nên phù hợp cho thi công mọi thời tiết, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu. Tốc độ thi công kết cấu thép chữ H cán nóng nhanh gấp 2-3 lần so với kết cấu bê tông, và tỷ lệ hoàn vốn gấp đôi, giúp giảm chi phí tài chính và tiết kiệm vốn đầu tư.
Thứ tư, sự khác biệt giữa thép hình chữ H và thép hình chữ I:
Thép chữ I, dù là loại thông thường hay loại nhẹ, đều có kích thước mặt cắt ngang tương đối lớn và hẹp, do đó mômen quán tính của hai phần chính trong mặt cắt ngang khá khác nhau. Vì vậy, nó thường chỉ có thể được sử dụng trực tiếp cho các cấu kiện bị uốn cong trong mặt phẳng bụng hoặc để tạo thành cấu kiện chịu lực dạng lưới. Nó không phù hợp cho các cấu kiện chịu nén dọc trục hoặc các cấu kiện bị uốn cong vuông góc với mặt phẳng bụng, điều này hạn chế đáng kể phạm vi ứng dụng của nó.
Thép chữ H có hình dạng cắt hiệu quả cao và tiết kiệm (các loại khác bao gồm thép thành mỏng uốn nguội, thép tấm lượn sóng, v.v.). Nhờ hình dạng mặt cắt ngang hợp lý, chúng có thể giúp tăng hiệu quả sử dụng thép và cải thiện khả năng chịu tải. Không giống như thép chữ I thông thường, mặt bích của thép chữ H được mở rộng, và bề mặt trong và ngoài thường song song, giúp dễ dàng kết nối với các bộ phận khác bằng bu lông cường độ cao. Kích thước của nó được phân loại hợp lý và mẫu mã đầy đủ, thuận tiện cho việc thiết kế và lựa chọn.
Các mặt bích của thép chữ H có độ dày bằng nhau, gồm các phần cán và các phần ghép nối được cấu tạo từ ba tấm thép hàn lại với nhau. Thép chữ I là một loại thép cán. Do công nghệ sản xuất còn hạn chế, mép trong của mặt bích có độ dốc 1:10. Quá trình cán thép chữ H khác với thép chữ I thông thường, chỉ sử dụng một bộ con lăn ngang. Vì mặt bích của nó rộng và không có độ dốc (hoặc độ dốc rất nhỏ), nên cần phải thêm một bộ con lăn dọc để cán đồng thời. Do đó, quy trình và thiết bị cán của nó phức tạp hơn so với các nhà máy cán thông thường. Chiều cao tối đa của thép chữ H cán có thể sản xuất ở Trung Quốc là 800mm. Nếu vượt quá mức này, nó chỉ có thể là một phần ghép nối hàn. Tiêu chuẩn quốc gia của nước ta về thép chữ H cán nóng (GB/T11263-1998) chia thép chữ H thành ba loại: mặt bích hẹp, mặt bích rộng và thép cọc, với các mã tương ứng là hz, hk và hu. Dầm chữ H mặt bích hẹp thích hợp làm dầm hoặc các cấu kiện chịu nén-uốn, trong khi dầm chữ H mặt bích rộng và cọc chữ H thích hợp làm các cấu kiện chịu nén dọc trục hoặc các cấu kiện chịu nén-uốn. So với dầm chữ H, các loại dầm W, IX và IY không tốt bằng dầm chữ H khi chịu cùng trọng lượng.
Thời gian đăng bài: 22/01/2025