Dầm chữ H kết cấu thép là một phần thép cán nóng hoặc hàn có tiết diện hình chữ H, được hình thành bởi hai mặt bích rộng song song được nối với một mạng thẳng đứng. Mặt bích rộng của nó phân bổ tải trọng theo chiều ngang và chống oằn theo hai trục, đó là lý do tại sao nó là tiết diện mặc định cho các cột nhà thép, khung chính và dầm công nghiệp nặng. Việc chỉ định một trong thực tế có nghĩa là đưa ra bốn kích thước tính bằng milimét, loại thép, tiêu chuẩn và trọng lượng lý thuyết trên mét.
Dầm kết cấu thép H là gì?
Dầm kết cấu thép chữ H là một bộ phận có biên dạng mở, có mặt cắt ngang giống chữ H. Phần tử dọc là bản bụng và hai phần tử nằm ngang là mặt bích. Dầm chữ H được sản xuất ở dạng cán nóng dưới dạng một mảnh hoặc được chế tạo bằng cách hàn ba tấm thép lại với nhau. Hình học xác định là chiều rộng mặt bích, gần bằng chiều cao tiết diện và mang lại cho cấu kiện độ cứng cao ở cả trục mạnh và trục yếu.
Các đặc điểm chính của dầm kết cấu H:
- Bề mặt mặt bích song song đơn giản hóa việc kết nối bằng bu lông và hàn so với mặt cắt hình chữ I thon.
- Mặt bích rộng mang lại sự ổn định ngang và giảm độ dài mất ổn định hiệu quả của cột.
- Mặt cắt đối xứng hoạt động hiệu quả dưới tác dụng nén, uốn và kết hợp tải trọng dọc trục và mômen.
- Dầm H theo hệ mét tiêu chuẩn có chiều cao tiết diện từ khoảng 100 mm đến 1000 mm.
Chùm chữ H so với tôi chùm: Sự khác biệt chính và cách chọn
Cách nhanh nhất để phân biệt hai phần là mặt bích: dầm chữ H có mặt bích rộng song song, trong khi dầm chữ I có mặt bích hẹp hơn với bề mặt bên trong thon dần. Hình học đó kiểm soát cách mỗi phần mang tải.
| Tài sản | H Beam | I Beam |
|---|---|---|
| Hình dạng mặt bích | Rộng và song song | Mặt trong hẹp hơn, thon hơn |
| Hình dạng mặt cắt ngang | H | I |
| Chiều cao phần so với chiều rộng | Giá trị tương tự | Chiều cao lớn hơn nhiều so với chiều rộng |
| Hướng tải sơ cấp | hai chiều | Một chiều |
| Vai trò thành viên điển hình | Cột, dầm chuyển | Dầm sàn, xà gồ |
| Sản xuất | Cán hoặc hàn | Cán nóng |
Sử dụng dầm H khi cấu kiện phải chịu mômen hoặc lực nén theo hai hướng, chẳng hạn như cột tòa nhà hoặc dầm chuyển dưới bức tường nặng. Sử dụng dầm chữ I cho nhịp đơn giản chủ yếu uốn cong theo một hướng, chẳng hạn như dầm sàn hoặc dầm ngang cầu, nơi trọng lượng bản thân nhẹ hơn giúp giảm chi phí. Đối với các ứng dụng cột, dầm chữ H thường yêu cầu ít thép hơn dầm chữ I có công suất tương đương, khiến nó trở thành lựa chọn kinh tế hơn.
Cách đọc ký hiệu kích thước dầm chữ H
Ký hiệu dầm chữ H theo hệ mét liệt kê bốn kích thước: chiều cao phần theo chiều rộng mặt bích theo độ dày bản bụng theo độ dày mặt bích, tất cả đều tính bằng milimét. H 300×300×10×15 có nghĩa là phần cao 300 mm với mặt bích rộng 300 mm, bản bụng 10 mm và mặt bích 15 mm. Khi so sánh các mặt cắt, trước tiên hãy kiểm tra độ dày và chiều rộng của mặt bích vì chúng chi phối phần lớn khả năng uốn; độ dày của web kiểm soát khả năng cắt và khả năng chống oằn cục bộ.
Bảng tham chiếu kích thước và trọng lượng dầm H
Trọng lượng lý thuyết là diện tích mặt cắt ngang tính bằng mét vuông nhân với mật độ của kết cấu thép, 7850 kg/m³. Dung sai của nhà máy gây ra những thay đổi nhỏ, vì vậy hãy coi các giá trị bên dưới làm tham chiếu thiết kế sơ bộ.
| Chỉ định (mm) | Chiều cao phần (mm) | Chiều rộng mặt bích (mm) | Độ dày của web (mm) | Độ dày mặt bích (mm) | Trọng lượng (kg/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| H 100×100×6×8 | 100 | 100 | 6 | 8 | 17.2 |
| H 150×150×7×10 | 150 | 150 | 7 | 10 | 31.1 |
| H200×200×8×12 | 200 | 200 | 8 | 12 | 49.9 |
| H 300 × 300 × 10 × 15 | 300 | 300 | 10 | 15 | 94.0 |
| H 400×400×13×21 | 400 | 400 | 13 | 21 | 172.0 |
| H 500×200×10×16 | 500 | 200 | 10 | 16 | 89.6 |
| H 600×200×11×17 | 600 | 200 | 11 | 17 | 106.0 |
Tiêu chuẩn chung và mác thép cho dầm chữ H
Dầm chữ H được sản xuất theo các tiêu chuẩn khu vực khác nhau nên phải phù hợp với tiêu chuẩn này theo quy chuẩn thiết kế được sử dụng tại công trường lắp dựng.
| Vùng | Tiêu chuẩn | Các lớp phổ biến | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Châu Âu | EN 10025 | S235JR, S275JR, S355JR | S355JR là mặc định cho kết cấu thép hàn |
| Hoa Kỳ | ASTM A992 / A572 | Gr.50 | A992 bao gồm các hình dạng mặt bích rộng |
| Trung Quốc | GB/T 11263 | Q235B, Q355B | HW phù hợp với cột; HM phù hợp với dầm; HN phù hợp với gọng nhẹ |
| Nhật Bản | JIS G3101 | SS400, SM490A | SS400 là cấp kết cấu chung |
Xác nhận các yêu cầu về năng lượng tác động đối với vùng lạnh và kiểm tra xem chứng chỉ nhà máy có được cấp theo phiên bản tiêu chuẩn mới nhất hay không. Rủi ro mua sắm phổ biến là giả định rằng hóa chất giống hệt nhau từ các nhà máy khác nhau hoạt động theo cùng một cách, do đó, luôn yêu cầu chứng chỉ kiểm tra với các giá trị về giới hạn chảy, độ bền kéo, độ giãn dài và giá trị va đập.
Ứng dụng chùm tia H theo phạm vi kích thước
Phạm vi thực tế của kích thước dầm H ánh xạ trực tiếp đến quy mô tòa nhà.
H 100 đến H 200
Trong phạm vi này, dầm H xuất hiện ở tầng lửng, khung thép thấp tầng, dầm cầu thang, giá đỡ máy và kết cấu nhà ở đúc sẵn. Trọng lượng nhẹ của chúng giúp chi phí vận chuyển và xử lý cần cẩu ở mức thấp.
H250 đến H400
Đây là dòng sản phẩm phù hợp cho các tòa nhà công nghiệp một tầng: cột và xà chính, dầm cầu trục, dầm ngang cầu và sàn nhà máy.
H 400 đến H 600 trở lên
Các phần nặng thuộc lớp này tạo thành các cột của tòa nhà cao tầng, khung chính của nhà xưởng thép, sảnh tuabin và khung cổng lớn. Chúng cũng được quy định trong thiết bị cảng và tháp truyền tải.
Các cân nhắc về dầm chữ H và dầm chữ H dạng cán so với dầm tích hợp
Dầm H cán nóng tiết kiệm khi kích thước yêu cầu nằm trong chương trình sản xuất tiêu chuẩn của nhà máy. Khi một dự án cần độ sâu không chuẩn, loại thép cao hơn như S460 hoặc Q460 hoặc tỷ lệ mặt bích và mặt bích cụ thể, các nhà chế tạo sẽ sử dụng dầm chữ H tích hợp: ba tấm được hàn với nhau bằng hai mối hàn phi lê dọc liên tục.
Bởi vì các mối hàn này chạy hết chiều dài chùm tia, tốc độ hàn và tính nhất quán sẽ làm tăng cả chi phí và độ biến dạng. Hàn hồ quang chìm là phương pháp được ưa chuộng và các nhà sản xuất kết cấu kim loại lớn ngày càng chuyển sang hàn tự động cho những đường nối dài này. Cột SAW và bộ điều khiển hàn cần duy trì tốc độ di chuyển và hồ quang không đổi, giúp giảm việc làm lại so với hàn thủ công.
Công ty, nhà sản xuất cột & cần cẩu SAW Công ty TNHH Công nghệ Công nghiệp nặng Vô Tích WeldNice là nhà sản xuất và công ty Cột SAW & Boom Trung Quốc, Hỗ trợ tùy chỉnh, Công ty... Xem sản phẩm → Máy định vị hàn thông thường 10 tấn để lắp ráp dầm kết cấu và hàn đính 
Nhà cung cấp máy định vị hàn thông thường 10T, Nhà máy OEM/ODM - Vô Tích WeldNice H Công ty TNHH Công nghệ Công nghiệp nặng Vô Tích WeldNice là nhà cung cấp Bộ định vị hàn thông thường 10T của Trung Quốc và nhà máy OEM/ODM, Bộ chuyển đổi 10T... Xem sản phẩm → Đối với các bộ phận ngắn hơn, nẹp gia cường và tấm đế, nhà sản xuất thiết bị hàn với kinh nghiệm chế tạo dầm chữ H có thể đưa mọi khớp nối vào vị trí thuận tay và cải thiện tốc độ lắng đọng cũng như hình dạng hạt. Dầm chữ H được hàn chính xác sẽ hoạt động tốt như phần cán trong hầu hết các ứng dụng kết cấu, miễn là các mối hàn có kích thước để truyền toàn bộ tải trọng và được xác minh bằng kiểm tra không phá hủy.
Cách chọn kích thước dầm chữ H phù hợp
Bắt đầu lựa chọn với phong bì tải, không phải bằng việc đoán kích thước. Áp dụng mã thiết kế trong khu vực của bạn, sau đó làm theo các bước sau:
- Liệt kê tất cả các tải trọng tĩnh, sống, gió và động đất tác động lên cấu kiện.
- Xác định chiều dài không được hỗ trợ và các điều kiện giằng cho mỗi trục.
- Tính toán mô đun tiết diện và mômen quán tính yêu cầu đối với các cấu kiện uốn, hoặc tổng diện tích và bán kính hồi chuyển yêu cầu đối với các cấu kiện chịu nén.
- Nhập bảng kích thước tiêu chuẩn và chọn tiết diện nhỏ nhất thỏa mãn các giới hạn về độ bền, độ võng và oằn cục bộ.
- Xác minh phần đã chọn dựa trên kiểm tra uốn và trục kết hợp.
- Kiểm tra độ dày bản bụng và mặt bích để biết chi tiết kết nối, đặc biệt đối với các kết nối tấm cuối hoặc mô men.
- Xác nhận tính sẵn có của tấm và các yêu cầu hàn nếu bạn dự định thay thế phần cán bằng phần tích hợp.
Một lỗi tìm nguồn cung ứng phổ biến là đặt hàng phần nặng hơn mức cần thiết vì lớn hơn sẽ an toàn hơn. Dầm nặng hơn làm tăng tĩnh tải, chi phí móng và ngân sách thép, thậm chí có thể làm tăng độ võng do trọng lượng của chính nó. Việc mua hàng dựa trên kết quả tính toán chứ không phải dựa trên trực giác trực quan.
Câu hỏi thường gặp
Dưới đây là câu trả lời cho những câu hỏi mà các kỹ sư và người mua thép thường hỏi nhất về kết cấu dầm chữ H.
Sự khác biệt chính giữa chùm H và chùm I là gì?
Sự khác biệt chính là hình học mặt bích. Dầm H có mặt bích song song rộng, tạo độ cứng cao hơn cho trục yếu, trong khi dầm chữ I có mặt bích côn hẹp hơn và được thiết kế chủ yếu để uốn một chiều. Chọn dầm H cho cột và liên kết mô men hai chiều; chọn dầm chữ I cho các nhịp sàn và mái đơn giản.
Dầm kết cấu thép H có thể chịu được trọng lượng bao nhiêu?
Khả năng chịu tải phụ thuộc vào kích thước mặt cắt, nhịp hoặc chiều dài cột, cấp thép, điều kiện hỗ trợ và giằng bên. Một cột H 300 × 300 × 10 × 15 có thể mang hàng trăm kilonewton trong điều kiện xây dựng bình thường, nhưng con số chính xác phải được rút ra từ việc kiểm tra độ vênh. Luôn tính toán theo tiêu chuẩn liên quan thay vì dựa vào quy tắc kinh nghiệm.
Dầm kết cấu thép H có thể hàn được không?
Đúng. Dầm H cán nóng được hàn thường xuyên bằng cách sử dụng hồ quang kim loại được che chắn, MIG, lõi từ thông và hàn hồ quang chìm. Sử dụng kim loại phụ phù hợp với loại cơ bản, tuân thủ các yêu cầu làm nóng trước đối với mặt bích dày và bảo vệ mối nối trong điều kiện thời tiết lạnh.
Dầm chữ H đúc sẵn có bền bằng dầm cán nóng không?
Dầm chữ H tích hợp đạt được độ bền tương đương khi các loại tấm chính xác, các mối hàn phi lê dọc có kích thước để truyền toàn bộ tải và chất lượng mối hàn được xác minh bằng cách kiểm tra. Ưu điểm chính của phần dựng sẵn là khả năng tự do xác định chiều cao không chuẩn và độ dày tấm được tối ưu hóa mà máy cán không cung cấp.
Tôi nên đặt hàng loại thép nào cho kết cấu ngoài trời?
Đối với các kết cấu lộ thiên ở vùng khí hậu lạnh, hãy chọn loại có độ bền va đập được đảm bảo như S355J2 hoặc Q355D. Đối với các kết cấu bên trong có gia nhiệt, các loại kết cấu tiêu chuẩn như S235JR hoặc Q235B thường là đủ. Mã thiết kế địa phương đặt ra các yêu cầu tối thiểu quản lý.
Khuyến nghị cuối cùng
Chỉ định từng dầm H theo ký hiệu đầy đủ, tiêu chuẩn, cấp thép và chiều dài, đồng thời yêu cầu nhà cung cấp xác nhận trọng lượng lý thuyết trên mỗi mét và dung sai của tiêu chuẩn liên quan. Đối với các phần hàn không đạt tiêu chuẩn, hãy sử dụng dây chuyền chế tạo được trang bị thiết bị hàn tự động để kiểm soát nhiệt lượng đầu vào, độ thẳng và năng suất. Quy tắc lựa chọn rất đơn giản: khớp phần đó với đường dẫn tải, xác minh bằng phép tính và mua theo tiêu chuẩn được công nhận.
