QUY CÁCH TRỌNG LƯỢNG, KÍCH THƯỚC THÉP HÌNH I

Quy cách thép hình I là tập hợp các thông số kỹ thuật chuẩn dùng để xác định kích thước hình học, trọng lượng, và tính chất của một thanh thép có mặt cắt hình chữ I.

Các quy cách này rất quan trọng trong thiết kế và thi công xây dựng, giúp đảm bảo kỹ sư lựa chọn đúng loại thép phù hợp với yêu cầu chịu lực của công trình.

Các thông số chính thường được sử dụng để mô tả quy cách thép hình I bao gồm:

1. Các thông số kích thước hình học chính

Quy cách của thép hình I thường được biểu thị dưới dạng công thức hoặc ký hiệu, ví dụ: I 100 x 55 x 4.5 x 7.6.

Các chữ số này tương ứng với:

• H (Height) - Chiều cao thân/bụng: Khoảng cách thẳng đứng từ mép ngoài cánh trên xuống mép ngoài cánh dưới (ví dụ: 100 mm).
• B (Width) - Chiều rộng cánh: Chiều dài của phần cánh thép (ví dụ: 55 mm).
• t1 (Web Thickness) - Chiều dày bụng: Độ dày của phần thép thẳng đứng nối hai cánh (ví dụ: 4.5 mm).
• t2 (Flange Thickness) - Chiều dày cánh: Độ dày của phần cánh thép nằm ngang (ví dụ: 7.6 mm).
• R (Radius) - Bán kính bo tròn: Bán kính của các góc bo tròn tại vị trí giao nhau giữa bụng và cánh (thông số này thường có sẵn trong bảng tra tiêu chuẩn).

2. Trọng lượng và khối lượng riêng

• Trọng lượng/mét dài (kg/m): Đây là thông số quan trọng để tính toán tổng khối lượng thép cần dùng cho dự án. Trọng lượng này được tính toán dựa trên các kích thước hình học và khối lượng riêng của thép (~7850 kg/m³).

►Ví dụ: Thép I 100x55x4.5 có trọng lượng tiêu chuẩn là 9.46 kg/m.

3. Tiêu chuẩn và Mác thép

Quy cách không chỉ bao gồm kích thước mà còn bao gồm các tiêu chuẩn kỹ thuật:

Tiêu chuẩn sản xuất: Xác định dung sai kích thước và quy trình sản xuất. Phổ biến ở Việt Nam có:

• JIS G3192 (Nhật Bản)
• ASTM A6/A36 (Mỹ)
• BS 4-1 (Anh)
• TCVN (Việt Nam)
• GOST (Nga)

Mác thép (Grade): Xác định thành phần hóa học và tính chất cơ lý (khả năng chịu lực, độ dẻo). Phổ biến nhất là SS400, A36, Q235, S275, S355.

QUY CÁCH TRỌNG LƯỢNG, KÍCH THƯỚC THÉP HÌNH I-SẮT I

Phân loại thép hình I

Trên thị trường hiện nay, thép hình I (hay còn gọi là dầm I, I-beam) được phân loại dựa trên các tiêu chí chính như kích thước, tiêu chuẩn sản xuất, mác thép, và phương pháp chế tạo. 

1. Phân loại theo kích thước (Quy cách)

Đây là cách phân loại phổ biến nhất, dựa trên chiều cao của bụng thép (chiều cao tiết diện). Các kích thước thông dụng bao gồm: 

• Thép I nhỏ: I100, I120, I125, I150, I175.
• Thép I trung bình: I200, I250, I300.
• Thép I lớn: I350, I400, I450, I500, I600, I700, I800, I900.

Chiều dài tiêu chuẩn của một cây thép I thường là 6m hoặc 12m. 

2. Phân loại theo tiêu chuẩn và mác thép

Thép hình I được sản xuất theo nhiều tiêu chuẩn quốc tế khác nhau, quyết định đến tính chất cơ lý của sản phẩm:

• Tiêu chuẩn Mỹ (ASTM): Phổ biến nhất là ASTM A36, A572 (grade 50), A588, A992.
• Tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS): Phổ biến là JIS G3101 (mác thép SS400) và JIS G3106.
• Tiêu chuẩn Châu Âu (EN): Phổ biến là EN 10025.
• Tiêu chuẩn Trung Quốc (GB): Phổ biến là GB/T 700 (mác thép Q235, Q345). 

3. Phân loại theo phương pháp chế tạo và xử lý bề mặt

• Thép I cán nóng: Hầu hết thép hình I trên thị trường Việt Nam được sản xuất bằng phương pháp cán nóng, có bề mặt xù xì, hơi thô và thường có màu xanh đen hoặc gỉ sét nhẹ nếu để lâu.
• Thép I đúc (hàn tổ hợp): Một số loại thép I lớn có thể được tạo ra bằng cách hàn các tấm thép lại với nhau để tạo thành hình chữ I (thép I tổ hợp).
• Thép I mạ kẽm: Thép I sau khi sản xuất có thể được mạ kẽm nhúng nóng hoặc mạ kẽm điện phân để tăng cường khả năng chống ăn mòn, phù hợp với các công trình ngoài trời hoặc môi trường khắc nghiệt. 

Việc lựa chọn loại thép I phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật cụ thể của từng dự án xây dựng hoặc chế tạo cơ khí (ví dụ: khả năng chịu lực, môi trường sử dụng, v.v.). 

Làm thế nào để tính toán tải trọng của thép hình I?

Tính tải trọng của thép hình I phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại thép, hình học (chiều cao bụng h, chiều rộng cánh b, độ dày bụng t_w và độ dày cánh t_f), điều kiện nối, và cách nhúng/giàn treo nguồn. Dưới đây là các bước cơ bản để tính tải trọng và một số công thức chung bạn có thể áp dụng.

Cấu trúc cơ bản cần xác định

• Kích thước I-beam: h (chiều cao bụng), b (chiều rộng cánh), t_w (độ dày bụng), t_f (độ dày cánh)
• Trọng lượng riêng của thép: γ = 7850 kg/m³ (hoặc 7.85 kN/m³)
• Trọng lượng riêng của vật liệu (đối với tải tự trọng): w_self = trọng lượng riêng × thể tích phần thép theo chiều dài
• Tải động/ tải ngoài: tải trọng sống (live load), tải trọng chết (dead load), tải gió, tải động học nếu có
• Điều kiện liên kết và nhịp/span: span L, cách hỗ trợ (ún, tựa)

1. Tính trọng lượng tự do của thép hình I theo chiều dài

• Trọng lượng riêng của thép: γ ≈ 7.85 kN/m³
• Thể tích trên một mét dài của thanh thép hình I:
• Volume per meter = cross-sectional area A × 1 m
• A = (b × t_f) × 2 + (h × t_w)
• Tuy nhiên, công thức đúng cho diện tích mặt cắt cần xác định từ kích thước thực tế.
• Trọng lượng riêng của một mét dài thép:
• W_self = A × γ (kN/m)

2. Tải trọng chết và tải trọng sống

• Tải chết (Dead Load, DL): là các bê mặt bằng, các thành phần cố định chứa trong kết cấu. Ví dụ: trọng lượng bản mã, thép hình I, tấm lợp, v.v.
• Tải sống (Live Load, LL): tải do người sử dụng, nội thất, tuyết (tùy vị trí địa lý), gió.
• Tổng tải trên nhịp: P = DL + LL, có thể chia theo phân bố đều (udl) hoặc tập trung (point load) tùy điều kiện thực tế.

3. Đối với tải phân bố đều (udl)

Công thức thay cho thanh treo/máng:
Moment cực đại (ở giữa nhịp) đối với beam cantilever hoặc simply-supported beam theo tải udl:

• Đối với beam nén phổ biến (đơn giản: simply-supported beam, hai hỗ trợ ở hai đầu):
• M_max = w × L² / 8
• Tổng tải w là tổng tải chết và sống trên đơn vị chiều dài (kN/m).

4. Đối với tải tập trung tại một vị trí

• M_max = P × a × (L - a) / L

trong đó P là tải tập trung, a là khoảng cách từ cạnh tựa đến vị trí tải.

5. Biến dạng và kiểm tra hiệu suất

• Độ lệch lớn nhất δ cần phải nhỏ hơn giới hạn cho phép, tuỳ theo yêu cầu thiết kế.
• Moment giới hạn M_allow và cặp ứng suất σ_allow: kiểm tra theo tiêu chuẩn (AISC, EN, JIS, TCVN, v.v.)
• Công thức momen giới hạn: σ = M_y / S + hoặc tương đương với hệ số an toàn
• S là mô-đen mô-men quán tính (section modulus): S = I / c

6. Hướng dẫn nhanh với số liệu thực tế

• Bước 1: Xác định kích thước I-beam: h, b, t_w, t_f và tính diện tích mặt cắt A.
• Bước 2: Tính khối lượng trên 1 mét dài: W_self = A × γ
• Bước 3: Xác định tải DL và LL trên nhịp (kN/m) hoặc tập trung tại các điểm.
• Bước 4: Tính moment cực đại Mmax tùy thuộc vào cấu hình nhịp (điều kiện liên kết).
• Bước 5: Lấy Mmax so sánh với M_allow (từ M = σ_allow × S). Nếu Mmax > M_allow, chọn kích thước I-beam lớn hơn hoặc cải thiện liên kết.

7. Ví dụ đơn giản
Giả sử:

• I-beam có A = 0.012 m² (diện tích SACS giả định), nên W_self ≈ 0.012 m² × 7.85 kN/m³ ≈ 0.094 kN/m
• Tải sống LL = 3.0 kN/m, DL = 2.0 kN/m, tổng w = 5.0 kN/m
• Nhịp L = 6 m
• Mmax đối với simply-supported beam với udl w: Mmax = w L² / 8 = 5 × 36 / 8 = 22.5 kN·m
• Nếu M_allow từ thép và hình học của I- beam là 25 kN·m, thì thiết kế hợp lệ; nếu không, cần thay đổi kích thước.

Lưu ý quan trọng

• Công thức ở trên mang tính khái quát. Trong thực tế, việc thiết kế thép hình I đòi hỏi tham khảo tiêu chuẩn thiết kế và bảng tra cho từng loại thép (AISC 360, EN 1993, JIS G etc.) để có các hệ số an toàn, tải trọng gió, tuyết, lực cắt và moment đặc thù.
• Khi có tải đồng thời và điều kiện kết cấu phức tạp (nới nối, liên kết), nên sử dụng phần mềm thiết kế kết cấu hoặc bảng tra tải trọng do nhà sản xuất cung cấp.

Bạn có thể cho biết:

• Loại tiêu chuẩn bạn đang dùng (AISC, EN, JIS, TCVN)?
• Kích thước I-beam cụ thể bạn đang xem (h, b, t_w, t_f)?
• Phạm vi span (L) và tải trọng dự kiến (DL, LL)?
• Điều kiện liên kết (đầu tựa, loại kết cấu)?

Đơn vị cung cấp thép hình I/ Thép chữ I, Sắt I, Côn I, Cẩu trục I Toàn Quốc

CÔNG TY TNHH ALPHA STEEL

Địa chỉ cụ thể: 5 Đường 13, KCX Linh Trung, P Linh Trung, Q Thủ Đức, HCM

Địa chỉ Email: satthepalpha@gmail.com

Số điện thoại liên hệ/zalo: 0907315999 / 0937682789