KHOA HỌC VỀ THÉP HÌNH I

THÉP HÌNH I

Thép hình I còn được gọi là thép hình H, thép hình W (mặt bích rộng/ cạnh rộng) cho tên gọi toàn cầu, dầm thép cán (RSJ) hoặc chữ T đôi (theo tên gọi của các nước Balan, Tây Ban Nha, Bungari, Ý, Đức), là một loại thép kết cấu có mặt cắt theo chiều ngang là chữ I hoa hoặc H hoa.  Phần cắt ngang được gọi là chữ I thể hiện ở cánh, phần trong khi phần cắt dọc là thân (bụng). Thép hình I được sử dụng rộng trọng trong thép kết cấu và xây dựng công nghiệp cũng như kỹ thuật cơ khí.

Phần thân (bụng) chống lại hầu hết các lực cắt, trong khi phần cánh (mặt bích) chống lại các lực uốn cong được sinh ra bởi các chùm, tia ở mọi thời điểm. Lý thuyết dầm thép cho thấy, phần thép hình I có hình thức hiệu quả để chịu cả lực uốn và lực cắt trong mặt phẳng thân (bụng). Mặt khác, các mặt cắt có công suất giảm theo chiều ngang và không có hiệu quả trong việc thực hiện xoắn, trong khi các phần cấu trúc rỗng lại thể hiện hiệu quả hơn.

LỊCH SỬ

Phương pháp sản xuất thép hình I, cuộn từ một mảnh thép, đã được cấp bằng sáng chế cho Alphonse Halbou của công ty Forges de la Providence năm 1894.

Bethlehem Steel là một nhà cung cấp hàng đầu thép cuốn kết cấu với nhiều loại mặt cắt taijMyx để xây cầu, nhà chọc trời giữa thế kỷ 20. Ngày nay, thép cán mặt cắt đã được thay thế bởi thép hình do chế tạo ra khuôn đúc thép hình.

TỔNG QUAN

Có hai hình thức I-beam tiêu chuẩn:

Cán Thanh dầm chữ I, hình thành bởi cán nóng, cán nguội hoặc đùn (tùy thuộc vào vật liệu).

Tấm dầm, được hình thành bằng cách hàn tấm.

Dầm chữ I thường được làm bằng kết cấu thép, nhưng cũng có thể được hình thành từ nhôm hoặc các vật liệu khác. Một dạng phổ biến của I-beam là dầm thép cán (RSJ) - Đôi khi không đúng cách kết xuất như dầm thép gia cường. Tiêu chuẩn của Anh và châu Âu cũng chỉ định phổ Beams (UBS) và Universal Cột (UCS). Những phần này có mặt bích song song, như trái ngược với các độ dày khác nhau của mặt bích RSJ mà hiếm khi hiện nay cán ở Anh. bích song song là dễ dàng hơn để kết nối và loại bỏ sự cần thiết phải giảm liều dần máy giặt. UCS có chiều rộng và chiều sâu bằng hoặc gần bằng nhau và phù hợp hơn để được hướng theo chiều dọc để mang tải trục như cột trong xây dựng nhà cao tầng, trong khi UBS là sâu sắc hơn rất nhiều so với họ là rộng là phù hợp hơn để mang tải trọng uốn như dầm các yếu tố trong các tầng.

Thép hình I được thiết kế từ gỗ với tấm xơ ép  hoặc gỗ dán veneer ngày càng trở nên phổ biến trong xây dựng dân dụng vì nó nghẹ, ít cong vênh hơn gỗ nguyên khối. Tuy nhiên, có một số lo ngại, chế tào từ gỗ rất dễ mất hiệu quả chống đỡ khi hỏa hoạn.

THIẾT KẾ

Dầm chữ I được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xây dựng và có sẵn trong một loạt các kích thước tiêu chuẩn. Bàn là có sẵn để cho phép dễ dàng lựa chọn của một thép phù hợp kích thước dầm chữ I cho một tải áp dụng nhất định. Dầm chữ I có thể được sử dụng như dầm và như cột.

Dầm chữ I có thể được sử dụng cả hai một mình, hoặc làm hỗn hợp với vật liệu khác, điển hình cụ thể. Thiết kế có thể được điều chỉnh bởi bất kỳ các tiêu chí sau:

Độ lệch: độ cứng của dầm chữ I sẽ được lựa chọn để giảm thiểu biến dạng

Rung: độ cứng và khối lượng được lựa chọn để ngăn ngừa rung động không thể chấp nhận, đặc biệt là ở nhạy cảm với rung động, như văn phòng và thư viện

uốn thất bại bởi giới hạn chảy: nơi những căng thẳng trong mặt cắt ngang vượt quá ứng suất

uốn thất bại bởi bên oằn xoắn: nơi mặt bích trong nén có xu hướng khóa ngang hoặc toàn bộ mặt cắt ngang khóa

thất bại uốn bởi oằn nội lực: nơi các mặt bích hoặc thân rất thon thả như để khóa

Tải trọng nội tại: do tải trọng tập trung, chẳng hạn như tại điểm của chùm hỗ trợ

 Lực cắt thất bại: nơi các  thân (bụng)  bị lỗi. Thân mỏng  sẽ thất bại bởi oằn, gợn sóng trong một hiện tượng gọi là hành động lĩnh vực căng thẳng, nhưng thất bại cắt cũng được chống bởi độ cứng của mặt bích

Oằn hoặc năng suất của các thành phần: ví dụ, các nẹp gia cường sử dụng để cung cấp ổn định cho thân (bụng) thép hình I.

THIẾT KẾ ĐỂ CHỐNG LẠI CÁC LỰC

Một chùm thường bị uống cong dọc theo trục bởi các lực. Lực này xa trục trung hòa. Để ngăn ngừa sự thất bại này, hầu hết các vật liệu trong chùm phải được đặt ở vùng trục trung hòa. Tương đối ít vật liệu là cần thiết trong khu vực gần trục trung hòa. Quan sát này là cơ sở của các dầm thép chữ I cắt ngang, trục trung hòa chạy dọc theo trung tâm của thân (bụng) phần tương đối mỏng, trong khi phần lớn vật liệu tập trung ở mặt bích.

Một dầm thép lý tưởng là một dầm thép với các kết cấu ngang phải được yêu cầu thiết kế để đạt được mo đum đưa ra. Từ việc mô đum được lựa chọn phụ thuốc vào giá trị của các mô men quán tính. Một dầm thép lý tưởng phải có vật liệu nằm xa trục trung hòa càng tốt. Các vật liệu càng cách xa hơn  trục trung hòa một đơn vị, các lực xoắn và lực cắt càng giảm thiểu.

Khi thiết kế đối xứng dầm thép I để chống lại các lực uốn do điểm khởi đầu từ các mô đum là cần thiết.