Khả Năng Chịu Lực của Thép Hình I Theo TCVN
Thép hình I (I-Beam) là một loại thép cán nóng có tiết diện giống chữ “I”, được sử dụng phổ biến trong xây dựng và kết cấu nhờ khả năng chịu tải vượt trội và trọng lượng nhẹ so với thép đặc. Khả năng chịu lực của thép hình I được quy định rõ ràng trong các tiêu chuẩn TCVN, đảm bảo an toàn và độ bền cho các công trình xây dựng. Bài viết này trình bày chi tiết về cấu tạo, khả năng chịu lực (nén, uốn, cắt), các yếu tố ảnh hưởng, phương pháp tính toán theo TCVN, ứng dụng thực tế, và các mác thép phổ biến.
Thép hình I là gì?
Thép hình I, hay còn gọi là I-Beam (đôi khi gọi là thép hình H tùy theo thói quen), là loại thép có tiết diện ngang giống chữ “I”. Cấu tạo chính của thép hình I bao gồm:
- Bản cánh (Flange): Hai phần ngang ở hai đầu, có độ dày lớn, chịu lực uốn chính.
- Bản bụng (Web): Phần dọc mỏng nối hai bản cánh, chịu lực cắt chủ yếu.
Nhờ thiết kế này, thép hình I có khả năng chịu tải cao, đặc biệt trong các ứng dụng như dầm, cột, hoặc khung kết cấu trong công trình xây dựng, cầu đường, và công nghiệp.
Tiêu chuẩn TCVN về khả năng chịu lực của thép hình I
Khả năng chịu lực của thép hình I được quy định trong các tiêu chuẩn TCVN, bao gồm:
TCVN 5575:2012 – Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế:
- Quy định phương pháp tính toán khả năng chịu lực (nén, uốn, cắt) và kiểm tra độ ổn định.
- Mục 7.4.2.4: Kiểm tra ổn định tổng thể ngoài mặt phẳng uốn.
- Mục 7.4.2.5: Hệ số xác định c cho tính toán ổn định tổng thể.
- Mục 7.3.2.1: Hệ số φy để tính khả năng chịu nén.
TCVN 2737:1995 – Kết cấu thép – Tiêu chuẩn thiết kế:
- Cung cấp phương pháp thiết kế cho công trình dân dụng và công nghiệp.
- Quy định tính toán mô-men uốn, lực nén, lực cắt, và các yếu tố an toàn.
Các tiêu chuẩn này đảm bảo thép hình I đáp ứng yêu cầu về độ bền, an toàn, và ổn định trong các điều kiện tải trọng khác nhau.
Khả năng chịu lực của thép hình I
Thép hình I có khả năng chịu các loại lực chính: nén, uốn, và cắt. Dưới đây là phân tích chi tiết theo TCVN:
1. Khả năng chịu nén
Khả năng chịu nén là giới hạn lực nén mà thép hình I có thể chịu được mà không xảy ra hiện tượng mất ổn định (buckling) hoặc biến dạng dẻo.
Các yếu tố ảnh hưởng:
- Cường độ thép (f): Cường độ tính toán phụ thuộc vào mác thép (SS400, A36, v.v.).
- Kích thước tiết diện: Độ dày bản bụng (t_w), chiều cao (h), và độ dày bản cánh (t_f) ảnh hưởng đến khả năng chịu nén.
- Chiều dài và gối đỡ: Chiều dài hiệu quả và điều kiện gối đỡ (tựa tự do, cố định) quyết định độ ổn định.
- Hệ số an toàn (φy, γc): Điều chỉnh khả năng chịu nén theo điều kiện thực tế.
