Dầm thép chữ I là cấu kiện chịu uốn có mặt cắt hình chữ I, gồm hai bản cánh nằm ngang nối với nhau bằng một bản bụng thẳng đứng. Đây là loại dầm phổ biến nhất trong sàn nhà khung thép, mái nhà xưởng, gác lửng, dầm cầu trục nhẹ và nhiều kết cấu cơ khí. Bài viết giải thích cấu tạo, cách dầm I làm việc, phân biệt dầm I cán nóng và dầm I tổ hợp hàn, bảng quy cách khối lượng theo JIS, cách chọn sơ bộ kích thước, các kiểu liên kết và nối dầm, cùng lưu ý khi mua.
Dầm thép chữ I là gì?
Dầm là cấu kiện nằm ngang (hoặc nghiêng) đỡ tải trọng và truyền về gối tựa như cột, tường. Khi chịu tải, dầm bị uốn: thớ trên bị nén, thớ dưới bị kéo, càng xa trục giữa thì ứng suất càng lớn. Mặt cắt chữ I tận dụng đúng nguyên lý này: dồn phần lớn vật liệu ra hai bản cánh ở xa trục, còn bản bụng mỏng ở giữa chủ yếu chịu cắt và giữ hai cánh cách nhau. Nhờ vậy, với cùng khối lượng thép, dầm I chịu uốn tốt hơn nhiều so với thanh đặc hay thép tấm.
Ở thị trường Việt Nam, “thép I” thường dùng để gọi chung hai nhóm sản phẩm:
- Thép H cánh hẹp (theo JIS G3192 là H-section dãy cánh hẹp, như 200 × 100, 300 × 150): cánh song song, chiều dày cánh đều. Đây là loại bán nhiều nhất dưới tên “I200”, “I300”.
- Thép I cánh vát (I-beam theo JIS G3192, như I100 × 75, I200 × 100 × 7 × 10): mặt trong cánh có độ dốc, cánh dày ở gốc và mỏng dần ra mép.
Khi đặt hàng, đừng chỉ nói “I200” mà hãy ghi đủ cao × rộng cánh × dày bụng × dày cánh để tránh nhầm giữa hai loại. Sự khác nhau giữa thép I và thép H cánh rộng được phân tích trong bài so sánh thép hình I với thép hình H.
Cấu tạo của dầm thép chữ I
| Bộ phận | Vai trò |
|---|---|
| Bản cánh trên | Chịu nén khi dầm đơn giản chịu tải hướng xuống; nếu không được giữ ngang, dễ mất ổn định (oằn ngang) |
| Bản cánh dưới | Chịu kéo trong dầm đơn giản |
| Bản bụng | Chịu lực cắt, liên kết hai cánh; bụng cao và mỏng cần kiểm tra ổn định cục bộ |
| Sườn tăng cứng | Tấm thép hàn vuông góc với bụng tại gối hoặc dưới tải tập trung, chống oằn bụng |
| Liên kết đầu dầm | Bản mã, bản bích, bu lông hoặc đường hàn truyền lực sang cột hoặc dầm khác |
Dầm I cán nóng và dầm I tổ hợp hàn
| Tiêu chí | Dầm I cán nóng | Dầm I tổ hợp hàn |
|---|---|---|
| Cách làm | Cán nóng từ phôi tại nhà máy thành tiết diện liền khối | Cắt thép tấm làm cánh và bụng rồi hàn lại |
| Kích thước | Theo dãy quy cách tiêu chuẩn có sẵn | Tùy ý, có thể thay đổi chiều cao dọc dầm |
| Ưu điểm | Có sẵn, đồng đều, không có ứng suất và biến dạng hàn dọc dầm | Tối ưu vật liệu, làm được dầm rất lớn hoặc tiết diện thay đổi |
| Hạn chế | Bị giới hạn ở quy cách có trên thị trường | Tốn công gia công, cần kiểm soát chất lượng mối hàn |
| Dùng nhiều ở | Dầm sàn, dầm mái, gác lửng, kết cấu vừa và nhỏ | Khung nhà thép tiền chế, dầm cầu trục lớn, dầm cầu |
Lưu ý: dầm I cán nóng không phải là “dầm đúc”. Thép hình được cán từ phôi rắn qua các giá cán, không đổ khuôn từ thép lỏng như cách gọi sai thường gặp.
Bảng quy cách và khối lượng dầm I thông dụng
Bảng dưới là các quy cách thép H cánh hẹp theo JIS G3192, thường được bán dưới tên “thép I” ở Việt Nam (đơn vị mm và kg/m):
| Quy cách (h × b × t1 × t2) | Khối lượng (kg/m) | 1 cây 6 m (kg) | 1 cây 12 m (kg) |
|---|---|---|---|
| 100 × 50 × 5 × 7 | 9,30 | 55,8 | 111,6 |
| 125 × 60 × 6 × 8 | 13,1 | 78,6 | 157,2 |
| 150 × 75 × 5 × 7 | 14,0 | 84,0 | 168,0 |
| 200 × 100 × 5,5 × 8 | 21,3 | 127,8 | 255,6 |
| 250 × 125 × 6 × 9 | 29,6 | 177,6 | 355,2 |
| 300 × 150 × 6,5 × 9 | 36,7 | 220,2 | 440,4 |
| 350 × 175 × 7 × 11 | 49,6 | 297,6 | 595,2 |
| 400 × 200 × 8 × 13 | 66,0 | 396,0 | 792,0 |
| 450 × 200 × 9 × 14 | 76,0 | 456,0 | 912,0 |
| 500 × 200 × 10 × 16 | 89,6 | 537,6 | 1.075,2 |
| 600 × 200 × 11 × 17 | 106 | 636 | 1.272 |
| 700 × 300 × 13 × 24 | 185 | 1.110 | 2.220 |
| 800 × 300 × 14 × 26 | 210 | 1.260 | 2.520 |
| 900 × 300 × 16 × 28 | 243 | 1.458 | 2.916 |
Hàng trên thị trường có thể nhẹ hơn khối lượng danh nghĩa nếu sản xuất theo tiêu chuẩn khác hoặc là hàng nhẹ. Khi so sánh báo giá, luôn hỏi kg/m và cân kiểm khi nhận. Giá các quy cách được cập nhật tại trang bảng giá thép I.
Chọn sơ bộ kích thước dầm I như thế nào?
Kích thước dầm phải do kỹ sư kết cấu tính toán theo tiêu chuẩn thiết kế (ở Việt Nam hiện hành là TCVN 5575:2024). Tuy vậy, hiểu cách chọn sơ bộ giúp bạn trao đổi với kỹ sư và đánh giá báo giá:
- Chiều cao dầm sơ bộ: kinh nghiệm thường lấy khoảng 1/15 đến 1/25 nhịp cho dầm sàn chịu tải thông thường. Ví dụ nhịp 6 m thì dầm cao khoảng 240 đến 400 mm.
- Kiểm tra bền: ứng suất do mô men uốn và lực cắt không vượt cường độ tính toán của thép.
- Kiểm tra võng: dầm sàn, dầm mái có giới hạn độ võng; nhiều trường hợp chính độ võng quyết định kích thước chứ không phải độ bền.
- Kiểm tra ổn định: cánh nén không được giữ ngang có thể bị oằn ngang. Sàn bê tông liên kết với cánh trên, hoặc hệ giằng, giúp giữ ổn định cho dầm.
Với gác lửng nhà ở, đừng chọn dầm theo cảm tính “I150 là đủ”. Nhịp, khoảng cách dầm, loại sàn và tải sử dụng thay đổi kết quả rất nhiều.
Các kiểu liên kết đầu dầm I
Liên kết đầu dầm được chia theo khả năng truyền mô men:
Liên kết khớp (chủ yếu truyền lực cắt)
- Bản mã bụng: một tấm thép hàn vào cột hoặc dầm chính, bụng dầm phụ bắt bu lông vào bản mã. Đơn giản, phổ biến cho dầm phụ, dầm sàn.
- Thép góc kẹp bụng: hai thép góc kẹp hai bên bụng dầm, bắt bu lông vào cột hoặc dầm chính.
- Gối tựa: dầm đặt lên một thanh đỡ (thép góc, bản thép) hàn trên cột, có bu lông định vị.
Liên kết cứng (truyền cả mô men)
- Bản bích đầu dầm: hàn một tấm thép dày vào đầu dầm, bắt bu lông cường độ cao vào cánh cột. Phổ biến ở khung nhà thép.
- Hàn cánh, bắt bu lông bụng: hai cánh dầm hàn trực tiếp vào cột, bụng bắt bu lông qua bản mã.
Chi tiết tấm thép dùng trong các liên kết này được trình bày trong bài bản mã liên kết dầm cột.
Nối dài dầm I
Khi dầm dài hơn cây thép hoặc cần chia đoạn để vận chuyển, dầm được nối bằng:
- Bản ghép bu lông: các bản thép ốp hai bên bụng và trên, dưới cánh, bắt bu lông cường độ cao. Lắp dựng nhanh, dễ kiểm tra.
- Hàn đối đầu: vát mép, hàn ngấu hoàn toàn cánh và bụng. Cần thợ hàn có tay nghề và kiểm tra mối hàn.
Vị trí mối nối nên đặt ở vùng nội lực nhỏ theo chỉ định của thiết kế. Không tự ý nối dầm ở giữa nhịp chịu mô men lớn.
Dầm thép chữ I dùng ở đâu?
- Dầm sàn, dầm mái của nhà khung thép, nhà xưởng.
- Gác lửng, sàn cơi nới, lanh tô thép khi cải tạo nhà.
- Dầm cầu trục, dầm monorail cho pa lăng.
- Sàn thao tác, giá đỡ thiết bị, khung máy, khung xe.
- Cầu tạm, cầu nhỏ, hệ chống đỡ thi công.
Xem thêm các ứng dụng khác của thép hình trong bài thép hình trong công trình xây dựng và tổng quan về hệ khung trong bài kết cấu thép.
Mác thép cho dầm I
Dầm I cán nóng thường có mác SS400 (JIS G3101), A36 (ASTM), Q235B hoặc Q355B (tiêu chuẩn Trung Quốc); dầm tổ hợp làm từ thép tấm cùng các mác này hoặc SM490. SS400 có giới hạn chảy tối thiểu 245 MPa với chiều dày đến 16 mm và giới hạn bền 400 đến 510 MPa. Chi tiết về mác SS400 có trong bài thép SS400.
Lưu ý khi mua và thi công dầm I
- Ghi đủ quy cách (h × b × t1 × t2 × chiều dài) và mác thép trong đơn hàng.
- Hỏi kg/m và cân kiểm khi nhận; quy giá về đồng/kg.
- Yêu cầu chứng chỉ chất lượng theo lô, đối chiếu số mẻ nấu.
- Kiểm cong vênh, xoắn trước khi gia công.
- Sơn chống gỉ hoặc mạ kẽm theo môi trường sử dụng.
- Thi công liên kết đúng bản vẽ: đường kính, cấp bền bu lông, chiều dài và chiều cao đường hàn.
Các bước kiểm tra chi tiết khi nhận hàng có trong bài chọn thép hình chất lượng.
Câu hỏi thường gặp
Dầm thép chữ I là gì?
Là dầm có mặt cắt chữ I gồm hai bản cánh và một bản bụng, tối ưu cho chịu uốn.
Thép I200 nặng bao nhiêu?
Quy cách 200 × 100 × 5,5 × 8 theo JIS G3192 nặng 21,3 kg/m, cây 6 m khoảng 127,8 kg, cây 12 m khoảng 255,6 kg.
Dầm I và dầm H khác nhau thế nào?
Dầm I cánh hẹp, mạnh khi uốn theo một phương; thép H cánh rộng, chịu nén và uốn hai phương tốt hơn, hay dùng làm cột.
Gác lửng nên dùng dầm I bao nhiêu?
Phụ thuộc nhịp, khoảng cách dầm, loại sàn và tải sử dụng; cần kỹ sư tính toán, không chọn theo cảm tính.
Kết luận
Dầm thép chữ I hiệu quả nhờ dồn vật liệu ra bản cánh để chịu uốn. Hiểu sự khác nhau giữa dầm cán nóng và dầm tổ hợp, đọc đúng quy cách và khối lượng mỗi mét, cùng các kiểu liên kết, nối dầm sẽ giúp bạn chọn và mua đúng loại dầm cho công trình. Xem thêm mặt bằng giá tại trang giá thép hình các loại hoặc liên hệ Giá Thép Hôm Nay để được báo giá theo quy cách.