Ứng dụng thép hình trong xây dựng trải từ khung nhà xưởng, nhà khung thép nhiều tầng, cầu và hệ chống đỡ hố đào, cho đến những hạng mục nhỏ trong nhà ở như gác lửng, cầu thang, mái che. Mỗi loại thép hình H, I, U, V, C có một “sở trường” chịu lực riêng, nên dùng đúng chỗ sẽ vừa an toàn vừa tiết kiệm. Bài viết này đi qua từng nhóm công trình, giải thích vì sao loại thép đó được chọn và những lưu ý khi đặt mua.
Thép hình là gì và có những loại nào?
Thép hình là thép có mặt cắt ngang định hình theo một dạng chữ cái hoặc hình học cố định, phần lớn được cán nóng từ phôi. Nhờ hình dạng mặt cắt, vật liệu được dồn ra xa trục trung hòa, giúp thanh thép chịu uốn tốt với khối lượng nhỏ hơn nhiều so với thanh đặc cùng khả năng chịu lực.
| Loại | Đặc điểm | Sở trường |
|---|---|---|
| H | Cánh rộng, bụng và cánh khá dày | Chịu nén và uốn hai phương: cột, dầm tải lớn |
| I | Cánh hẹp hơn chiều cao | Chịu uốn một phương: dầm sàn, dầm mái |
| U | Hở một bên, lưng phẳng | Dễ áp vào mặt phẳng: dầm phụ, khung, thang |
| V, L (thép góc) | Hai cánh vuông góc | Thanh giằng, thanh giàn, khung đỡ, tháp |
| C, Z (xà gồ) | Cán nguội từ thép cuộn, thành mỏng | Đỡ mái, đỡ vách nhà xưởng |
| Thép la | Dẹt, chữ nhật | Bản nối, nẹp, chi tiết liên kết |
Hai loại H và I trông giống nhau nhưng làm việc khác nhau; xem phân tích chi tiết trong bài thép H và thép I khác nhau thế nào.
Nhà xưởng và nhà thép tiền chế
Đây là nơi thép hình được dùng nhiều nhất. Một nhà xưởng khung thép điển hình gồm:
- Cột và kèo (khung chính): dùng thép H cán nóng khi tiết diện không đổi, hoặc tiết diện chữ I tổ hợp hàn từ thép tấm khi cần thay đổi chiều cao tiết diện theo nội lực. Nhà tiền chế khẩu độ lớn thường dùng tiết diện tổ hợp để tiết kiệm thép.
- Xà gồ mái và xà gồ vách: thép C, Z cán nguội mạ kẽm, đặt trên kèo để đỡ tôn lợp. Quy cách và giá có ở trang giá xà gồ thép C.
- Hệ giằng: giằng mái, giằng cột bằng thép góc hoặc thép tròn, giữ ổn định khung theo phương dọc nhà.
- Dầm cầu trục: thép H, I cỡ lớn chạy dọc nhà, đỡ ray cho cầu trục.
- Sàn thao tác, sàn kho trên cao: dầm I, U kết hợp tấm sàn.
Các cấu kiện được nối với nhau bằng bản mã và bu lông hoặc hàn. Bản mã là chi tiết nhỏ nhưng quyết định khả năng truyền lực, được trình bày trong bài bản mã thép là gì. Tổng quan về hệ khung, quy trình gia công và lắp dựng có trong bài kết cấu thép là gì.
Nhà khung thép nhiều tầng và sàn liên hợp
Ở nhà văn phòng, trung tâm thương mại, bãi đỗ xe nhiều tầng, thép hình được dùng làm cột và dầm của hệ khung. Sàn thường là sàn liên hợp: tôn sàn (deck) đặt lên dầm thép, đổ bê tông lên trên, các chốt neo hàn trên cánh dầm giúp bê tông và dầm thép cùng chịu lực. Ưu điểm là thi công nhanh, ít cột, nhịp lớn và kết cấu nhẹ hơn, giảm tải xuống móng.
Nhiều công trình dùng giải pháp kết hợp: phần lõi và cột bằng bê tông cốt thép, phần dầm sàn hoặc mái bằng thép hình, nhằm tận dụng ưu điểm của cả hai vật liệu.
Nhà ở dân dụng: những ứng dụng gần gũi nhất
- Gác lửng, sàn cơi nới: dầm thép I hoặc U gác lên tường hoặc cột, đỡ sàn bê tông nhẹ, sàn gỗ hoặc tấm cemboard. Nhẹ hơn nhiều so với đổ thêm sàn bê tông cốt thép.
- Cầu thang thép: hai dầm thang (limon) bằng thép U hoặc thép tấm chấn, bậc gỗ hoặc thép.
- Mái che, mái tôn sân thượng: khung kèo thép hộp hoặc thép hình nhỏ, xà gồ C.
- Khung cổng, mái hiên, nhà để xe: cột thép H nhỏ hoặc thép hộp, dầm U, I.
- Lanh tô, dầm đỡ tường khi mở rộng cửa: thép I, U thay cho dầm bê tông trong cải tạo nhà.
Với các hạng mục nhẹ như lan can, khung mái nhỏ, thép hộp thường tiện hơn thép hình; tham khảo trang giá thép hộp để so sánh. Dầm chữ I cho gác lửng và cách nối dầm được trình bày trong bài dầm thép chữ I.
Cầu, hạ tầng và công trình ngầm
- Cầu dầm thép, cầu liên hợp thép và bê tông: dầm chủ bằng thép hình hoặc dầm tổ hợp, bản mặt cầu bê tông.
- Cầu tạm, cầu công vụ: lắp ghép nhanh từ thép H, I, tháo dỡ và tái sử dụng được.
- Hệ chống đỡ hố đào tầng hầm: thép H dùng làm thanh chống ngang, dầm biên và cột chống tạm trong hệ chống đỡ khi đào tầng hầm nhà cao tầng.
- Tháp điện, cột viễn thông: chủ yếu dùng thép góc mạ kẽm nhúng nóng, liên kết bu lông.
- Kết cấu đỡ đường ống, giá đỡ máng cáp trong nhà máy, trạm biến áp.
Cơ khí và công nghiệp
Ngoài xây dựng, thép hình còn là vật liệu của khung máy, khung xe tải và rơ moóc (thép U, I), giá kệ kho tải nặng, sàn thao tác, băng tải, khung bồn bể và nhiều chi tiết chế tạo khác. Thép góc và thép U cỡ nhỏ đặc biệt phổ biến trong xưởng cơ khí vì dễ cắt, hàn, khoan.
Chọn loại thép hình theo hạng mục
| Hạng mục | Loại thường dùng | Lưu ý khi đặt hàng |
|---|---|---|
| Cột nhà xưởng, cột khung thép | H cán nóng hoặc I tổ hợp | Đúng mác, kiểm khối lượng mỗi mét |
| Dầm sàn, dầm mái | I, H | Chiều cao dầm theo nhịp và tải thiết kế |
| Xà gồ mái, vách | C, Z mạ kẽm | Đúng chiều dày và lớp mạ |
| Giằng, giàn mái | Thép góc V, L | Lỗ bu lông, khoảng cách mép theo bản vẽ |
| Gác lửng nhà ở | I, U nhỏ | Kiểm khả năng chịu tải, liên kết gối vào tường |
| Cầu thang thép | U hoặc thép tấm chấn | Độ cứng, độ võng cho phép |
| Chống đỡ hố đào | H cỡ lớn | Có thể thuê hoặc mua lại thép đã qua sử dụng |
| Tháp, cột viễn thông | Thép góc mạ kẽm | Lớp mạ nhúng nóng, bu lông cường độ cao |
Chọn loại xong, bước tiếp theo là kiểm chất lượng khi nhận hàng, theo bài hướng dẫn chọn thép hình chất lượng.
Ưu điểm và hạn chế của kết cấu dùng thép hình
| Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|
| Cường độ cao trên mỗi kg, kết cấu nhẹ, giảm tải móng | Bị ăn mòn nếu không được sơn hoặc mạ bảo vệ |
| Thi công nhanh, gia công sẵn trong xưởng | Giảm cường độ khi gặp nhiệt độ cao, cần giải pháp chống cháy |
| Vượt nhịp lớn, ít cột | Cần bảo trì định kỳ lớp sơn |
| Dễ cải tạo, mở rộng, tháo dỡ, tái chế | Giá vật liệu biến động theo thị trường thế giới |
Bảo vệ thép hình: sơn, mạ kẽm, chống cháy
- Sơn: làm sạch bề mặt (phun bi hoặc chà gỉ), sơn lót chống gỉ, sơn phủ. Hệ sơn chọn theo môi trường, ven biển cần hệ sơn dày hơn.
- Mạ kẽm nhúng nóng: phù hợp cấu kiện ngoài trời như tháp, giàn, lan can, cột đèn. Lớp kẽm dày và bám chắc hơn mạ điện. So sánh hai cách mạ có trong bài mạ điện và mạ nhúng nóng.
- Chống cháy: sơn chống cháy, bọc tấm hoặc vữa chống cháy cho cột, dầm theo yêu cầu thời gian chịu lửa của công trình.
Câu hỏi thường gặp
Thép hình dùng nhiều nhất ở đâu?
Ở khung nhà xưởng, nhà thép tiền chế và các kết cấu công nghiệp, sau đó là cầu, hệ chống đỡ hố đào và các hạng mục trong nhà ở như gác lửng, cầu thang, mái che.
Nhà ở có nên dùng thép hình làm gác lửng?
Có thể, nếu được tính toán tải trọng và liên kết đúng. Gác lửng thép nhẹ, thi công nhanh, ít ảnh hưởng kết cấu cũ.
Thép hình H và I loại nào dùng làm cột?
Thép H thường hợp làm cột hơn vì cánh rộng, chịu nén và uốn hai phương tốt hơn thép I.
Thép hình để ngoài trời có cần mạ kẽm không?
Nên sơn bảo vệ hoặc mạ kẽm nhúng nóng, nhất là ở môi trường ẩm, ven biển.
Kết luận
Thép hình có mặt ở hầu hết các công trình hiện đại: khung nhà xưởng, nhà khung thép, cầu, hệ chống đỡ tầng hầm, tháp và cả những hạng mục nhỏ trong nhà ở. Hiểu sở trường của từng loại H, I, U, V, C giúp bạn chọn đúng vật liệu, phối hợp tốt với kỹ sư thiết kế và tối ưu chi phí. Xem quy cách và giá từng loại tại trang bảng giá thép hình mới nhất, hoặc liên hệ Giá Thép Hôm Nay để được tư vấn chọn thép cho công trình.