การแนะนำโครงสร้างเหล็ก

โครงสร้างเหล็ก ได้กลายเป็นทางออกที่สำคัญในงานก่อสร้างสมัยใหม่ ด้วยประโยชน์มากมาย เช่น ความทนทาน ความยืดหยุ่น และความสามารถในการรับน้ำหนักสูง โครงสร้างเหล็กจึงได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นและถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรม
ในบทความนี้ BMB Steel จะนำเสนอข้อมูลที่ละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างเหล็ก ส่วนประกอบ ข้อดี และการนำไปใช้ในงานก่อสร้างอย่างแท้จริง

1. โครงสร้างเหล็คคืออะไร?

โดยทั่วไปจะแบ่งประเภทออกเป็นผลิตภัณฑ์เหล็กรีดร้อนและ ผลิตภัณฑ์ที่ประกอบขึ้น ซึ่งมีรูปทรงหน้าตัดเช่น มุม ช่อง I หรือ H สี่เหลี่ยม จตุรัส วงกลม ความต้องการโครงสร้างเหล็กในทั่วโลกยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

1.1 ความหมายของโครงสร้างเหล็ก

โครงสร้างเหล็ก เป็นระบบรับน้ำหนักที่สร้างขึ้นโดยการประกอบส่วนประกอบเหล็ก เช่น เสา คาน เข็ม ค้ำยัน และการเชื่อมต่อ โดยใช้ หัวสกรูหรือการเชื่อม โครงสร้างนี้มีความแข็งแรงสูง และความยืดหยุ่นในการประกอบและแยกออกได้ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หากจำเป็น เปรียบเทียบกับโครงสร้างอื่น ๆ เช่น คอนกรีตเสริมเหล็ก โครงสร้างเหล็กมีน้ำหนักเบากว่า ลงมือก่อสร้างได้เร็วขึ้น และจัดการได้ง่ายในแง่ของการควบคุมคุณภาพ

1.2 คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างเหล็ก

โครงสร้างเหล็ก ประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลัก เช่น เสา คาน ค้ำยัน และการเชื่อมต่อ ส่วนประกอบเหล่านี้จะถูกผลิตในโรงงานและประกอบกันที่หน้างาน形成โครงสร้างที่แข็งแรงและยืดหยุ่นซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนได้ง่าย

อ่านเพิ่มเติม: อาคารสำเร็จรูป ได้กลายเป็นแนวโน้มการก่อสร้าง

2. รูปทรงทั่วไปของโครงสร้างเหล็ก

โครงสร้างเหล็กถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในงานก่อสร้าง เนื่องจากความยืดหยุ่นและความทนทานที่สูง มักจะแบ่งประเภทออกเป็นโครงสร้างเหล็กหลายแบบ ซึ่งแต่ละอย่างเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์และความต้องการของโครงการเฉพาะ ด้านล่างนี้เป็นประเภทที่ใช้บ่อยที่สุดในโครงการก่อสร้างปัจจุบัน

2.1 โครงสร้างเหล็กรูป Z

โครงสร้างเหล็ก รูป Z เป็นคานเหล็กตามมาตรฐานอเมริกันซึ่งมีการรีดเป็นหน้าตัดและมีแผ่นขนาบข้างสองข้างเชื่อมต่อกันด้วยวาบ

2.2 โครงสร้างเหล็ก รูป L

โครงสร้างเหล็กรูป L ประกอบด้วยเสาเหล็กสองขาเชื่อมต่อกันที่มุม 90° ขาสองขานี้สามารถเท่ากันหรือไม่เท่ากัน และมักจะใช้ในระบบพื้น เนื่องจากช่วยลดความลึกของโครงสร้างประหยัดวัสดุและสร้างพื้นที่มากขึ้น

2.3 โครงสร้าง H-pile

โครงสร้าง H-pile ถูกออกแบบมาเพื่อถ่ายเทน้ำหนักไปยังหัวเสาอย่างมีประสิทธิภาพ โครงสร้างประเภทนี้มีความสามารถในการรับน้ำหนักที่ดีที่สุดและสามารถรองรับน้ำหนักเกิน 1,000 ตัน จึงเหมาะสำหรับมูลฐานลึก

2.4 โครงสร้างเหล็กรูป C

โครงสร้างเหล็กรูป C เป็นโซลูชันที่คุ้มค่าสำหรับโครงสร้างช่วงสั้นถึงกลาง มักใช้ในการออกแบบสะพานและการใช้งานก่อสร้างอื่น ๆ ที่ต้องการความยืดหยุ่นและความสามารถในการรับน้ำหนักในต้นทุนต่ำ

2.5 โครงสร้างเหล็ก HSS รูปกลวง

โครงสร้างเหล็ก HSS รูปกลวง มีหน้าตัดอาจจะเป็นรูปวงกลม สี่เหลี่ยม หรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า วิศวกรมักใช้โครงสร้างเหล็กประเภทนี้ในกรอบเหล็กที่เชื่อมเนื่องจากความแข็งแรงและความยืดหยุ่นที่สูง

2.6 โครงสร้างเหล็ก I-beam

โครงสร้างเหล็ก I-beam ยังเป็นที่รู้จักกันในชื่อคานหน้าแบนที่กว้าง มีประสิทธิภาพสูงในการรับน้ำหนักเฉือนและน้ำหนักดัดในด้านหลักมาในขนาดต่างๆ และมักใช้ในโครงการที่ต้องการความทนทานและความแม่นยำสูง

2.7 โครงสร้างท่อเหล็ก

โครงสร้างท่อเหล็ก มีความสำคัญในงานที่ต้องการ เช่น ระบบท่อส่งน้ำ น้ำมัน และก๊าซ โครงสร้างประเภทนี้ยังใช้ในกรอบที่รับน้ำหนักสำหรับโครงการทางอุตสาหกรรมและวิศวกรรมโยธา

2.8 โครงสร้างเหล็กรูป T

โครงสร้างเหล็กรูป T มีความทนทานต่อการรับน้ำหนักสูงและมักใช้ในระบบรับน้ำหนักหลัก อย่างไรก็ตาม มีแผ่นขนาบข้างด้านล่างน้อยทำให้ลดความเสถียรสูงเมื่อเทียบกับประเภทอื่น

2.9 โครงสร้างเหล็กแผ่น

โครงสร้างเหล็กแผ่น เป็นชิ้นเหล็กขนาดใหญ่และแบนซึ่งมักใช้ในโครงการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่น โรงงานและโกดังต่างๆ

2.10 โครงสร้างเหล็กที่ปรับแต่งได้

สำหรับโครงการเฉพาะหรือโครงการที่ต้องการการออกแบบเฉพาะ โครงสร้างเหล็กที่ปรับแต่งได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้ตรงตามความต้องการที่ไม่ซ้ำกันของโครงการ ประเภทของโครงสร้างเหล็ก นี้จะทำให้เกิดความแม่นยำและตอบสนองความต้องการเฉพาะของแต่ละโครงการ อีกทั้งยังสร้างสัญลักษณ์ที่สวยงามและโดดเด่นสำหรับอาคาร

อ่านเพิ่มเติม: อะไรคือ อาคารเหล็กล่วงหน้า? ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ

3. ข้อดีและข้อเสียของโครงสร้างเหล็ก

ข้อดี:

• ความทนทานและความสามารถในการรับน้ำหนักสูง: สามารถรองรับน้ำหนักมากและแรงที่มีผลต่อสิ่งแวดล้อมเช่นลมและแผ่นดินไหว ทำให้สามารถรับรองเสถียรภาพของอาคาร
• การก่อสร้างและการประกอบที่ง่าย, กำหนดการที่รวดเร็ว: ส่วนประกอบสำเร็จรูปช่วยลดระยะเวลาในการก่อสร้าง ทำให้ประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย
• น้ำหนักเบาและขนส่งสะดวก: เบากว่าคอนกรีตเสริมเหล็ก ลดน้ำหนักที่ฐานรากและลดค่าใช้จ่ายในการขนส่งและแรงงาน
• ความยืดหยุ่นในการออกแบบ: ปรับเปลี่ยนและปรับปรุงได้ง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการปรับปรุงหรือขยายช่วง
• ประหยัดต้นทุน: ลดต้นทุนการผลิตและการก่อสร้าง; เหล็กสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ทำให้ได้ประหยัดระยะยาว

ข้อเสีย:

• ข้อจำกัดในการรับน้ำหนัก: โครงเหล็กบางอาจไม่เหมาะสำหรับอาคารที่ต้องการน้ำหนักหรือช่วงยาวโดยไม่มีการเสริมแรงเพิ่มเติม
• ความเสี่ยงการเกิดสนิม: เหล็กมีแนวโน้มเกิดสนิมหากไม่ได้รับการปกป้องอย่างเพียงพอ ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและซ่อมแซมสูงขึ้น
• การนำความร้อน: เหล็กสามารถถ่ายเทความร้อนได้ง่าย ทำให้ค่าใช้จ่ายในการทำความร้อนหรือทำความเย็นสูงขึ้นและอาจทำให้มีความไม่สะดวกสำหรับผู้อยู่อาศัยในสภาพอากาศที่รุนแรง

4. คุณสมบัติของโครงสร้างเหล็ก

เหล็กเป็นโลหะผสมที่ทำจากเหล็กและคาร์บอนเป็นหลัก รวมทั้งมีธาตุอื่นๆ เช่น แมงกานีส ซัลเฟอร์ ทองแดง ฟอสฟอรัส โครเมียม และนิกเกิลที่ถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อปรับแต่งคุณสมบัติของมัน ประสิทธิภาพและพฤติกรรมของโครงสร้างเหล็กส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก ที่นี่คือคุณสมบัติที่สำคัญที่มีอิทธิพลต่อโครงสร้างเหล็ก:

• องค์ประกอบทางเคมี:
• คาร์บอน & แมงกานีส: ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงดึงและแรงดึง แต่จะลดความเหนียวและการเชื่อม
• ซัลเฟอร์ & ฟอสฟอรัส: ปริมาณมากเกินไปอาจทำให้เกิดความเปราะบาง ซึ่งทำให้ลดความสามารถในการเชื่อมและความแข็งแรงเมื่อเกิดความอ่อนล้า
• โครเมียม & นิกเกิล: ช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดสนิมและเสริมความทนทานต่ออุณหภูมิสูง
• ทองแดง: ช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดสนิมให้มากยิ่งขึ้น

แม้ว่าอาจจะเป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบทางเคมี อาจทำให้เกิดเหล็กที่แตกต่างกัน ซึ่งใช้สำหรับส่วนประกอบโครงสร้าง เช่น ท่อ แผ่น คอนดูิตส์ สกรู หมุดเกลียว และบาร์เสริมแรง

เหล็กถูกผลิตผ่านกระบวนการเช่นการอบความร้อนและการสร้างโลหะผสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่หลากหลาย รวมถึง:

• ความแข็งแรงดึง: วัดโดยการทำการทดสอบความดึงเพื่อกำหนดความแข็งแรงเมื่อถึงจุดคงตัวและความแข็งแรงสูงสุด โดยจะให้กราฟความเครียด-แรงดึงสำหรับวัสดุ
• ความแข็ง: นิยามว่าเป็นความต้านทานของวัสดุที่มีต่อการถูกชนและขีดข่วน วัดโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น บริเนลล์ วิคเกอร์ส และการทดสอบความแข็งร็อกเวลล์
• ความเหนียวของรอยแตก: หมายถึงความสามารถของวัสดุที่จะต้านทานการแพร่กระจายของรอยร้าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ในสภาวะโหลดแบบหมุนเวียน เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงดูดซับพลังงานมากขึ้นก่อนหน้าการแตกหัก ลดความเสี่ยงในการล้มครืนของโครงสร้าง
• ความแข็งแรงเมื่อเกิดความอ่อนล้า: เหล็กอาจล้มเหลวเมื่อเกิดภาระที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าภาระอาจน้อยกว่าค่าภาระสูงสุดที่สามารถรองรับได้ในการทดสอบแบบคงที่ ดังนั้นจึงถือเป็นสิ่งที่สำคัญในการพิจารณาความแข็งแรงเมื่อเกิดความอ่อนล้าในการออกแบบ
• ความต้านทานการเกิดสนิม: เหล็กอาจเกิดสนิมได้ง่าย โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือในใกล้แหล่งน้ำทะเล เพื่อป้องกันเรื่องนี้ ธาตุต่างๆ เช่น ทองแดง ฟอสฟอรัส และโครเมียมถูกนำเข้ามาเพื่อลดการเกิดสนิมและการเสื่อมโทรม
• เหล็กรีด: แตกต่างจากคอนกรีต เหล็กไม่สามารถถูกหล่อที่หน้างานได้เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูง ดังนั้นส่วนย่อยเหล็ก เช่น เสา คาน และ ค้ำยันจะถูกผลิตในโรงหลอมเหล็กและนำไปยังหน้างานก่อสร้างสำหรับการประกอบ ผลิตภัณฑ์เหล็กรีดถูกใช้ในงานโครงสร้างเป็นอย่างมากเนื่องจากความแข็งแรงและความหลากหลายของการใช้งาน

โดยสรุป คุณสมบัติของเหล็ก รวมถึงความแข็งแรงดึง ความแข็ง ความเหนียว และความต้านทานการกัดกร่อน ทำให้มันเป็นวัสดุที่หลากหลายไว้ใจได้ในงานก่อสร้าง สามารถเพิ่มธาตุต่างๆ เข้าไปเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพตามความต้องการของแต่ละโครงการ

5. มาตรฐานโครงสร้างเหล็กในเวียดนาม

มาตรฐานสำหรับโครงสร้างเหล็กช่วยให้มั่นใจในคุณภาพและความปลอดภัยในการก่อสร้างโดยกำหนดความต้องการสำหรับวัสดุเหล็กที่ใช้ในโครงการก่อสร้าง โครงสร้างเหล็กในเวียดนาม ต้องเป็นไปตามมาตรฐานของประเทศรวมทั้งมาตรฐานจากประเทศเช่น ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และยุโรป

เมื่อมาตรฐานเหล่านี้ถูกบ่งชี้แล้ว จะกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้าง ตรวจสอบ และอนุมัติโครงสร้างเหล็ก ในเวียดนาม มาตรฐานแห่งชาติที่สำคัญสำหรับโครงสร้างเหล็กคือ TCVN 5575: 2012.

คุณลักษณะสำคัญของ TCVN 5575: 2012:

• ต้นกำเนิด:
• ได้แก่มาตรฐานรัสเซียรหัส SNIP II-23-81.
• จัดทำโดยสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการก่อสร้าง ของกระทรวงการก่อสร้าง
• เสนอโดยกระทรวงการก่อสร้าง ประเมินโดยกรมควบคุมมาตรฐานและคุณภาพ และประกาศโดยกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
• กรอบกฎหมาย:
• ถูกยอมรับว่าเป็นมาตรฐาน มาตรฐานแห่งชาติ ตามข้อ 1 มาตรา 69 ของกฎหมายว่าด้วยมาตรฐานและข้อกำหนดทางเทคนิค
• กำหนดอยู่ในข้อ B ของข้อ 2 มาตรา 7 ของระเบียบกระทรวงการคลังที่ 127/2007/ND-CP ซึ่งให้ข้อบังคับรายละเอียดเกี่ยวกับมาตรฐานและข้อกำหนดทางเทคนิค
• การใช้งาน:
• มาตรฐานนี้ใช้สำหรับ โครงสร้างเหล็กทางแพ่งและทางอุตสาหกรรม แต่ไม่ใช้สำหรับการออกแบบ การก่อสร้างขนส่งหรือการชลประทาน เช่น สะพาน ถนน ท่อ หรือประตูวาล์ว
• วิธีการออกแบบ:
• TCVN 5575: 2012 ใช้วิธีการ ค่าสถานะจำกัด ซึ่งใช้ปัจจัยความปลอดภัยสำหรับการโหลด วัสดุ และเงื่อนไขการทำงาน
• เน้นเรื่อง ความแข็งแรงของโครงสร้าง และห้ามไม่ให้มีการเสื่อมสภาพสำคัญในรูปทรงของโครงสร้าง
• สูตรการคำนวณ:
• การคำนวณความแข็งแรง: ฟอร์มูลาที่ใช้คือ ความแข็งแรงที่คำนวณ = ความแข็งแรงมาตรฐาน/ปัจจัยความปลอดภัยของวัสดุ.
• การคำนวณน้ำหนัก: สูตรคือ คำนวณได้เป็นน้ำหนัก = น้ำหนักมาตรฐาน/ปัจจัยความปลอดภัยในการใช้งาน.
• สำหรับภาระที่มีประสิทธิภาพหลายตัว มาตรฐานได้แนะนำ ปัจจัยการลดภาระที่พร้อมกัน เพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องในการคำนวณภาระของโครงสร้าง
• ข้อกำหนดเฉพาะ:
• มาตรฐานมีแนวทางเฉพาะสำหรับปัจจัยต่างๆ เช่น ภาระลม , สัมประสิทธิ์การไหลอากาศ และปัจจัยอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมที่มีผลกระทบต่อการออกแบบโครงสร้างเหล็ก

TCVN 5575: 2012 มีบทบาทสำคัญในการให้แน่ใจว่าโครงสร้างเหล็กในเวียดนามเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และผลการปฏิบัติงานในโครงการก่อสร้างทางแพ่งและอุตสาหกรรม

6. การประยุกต์ใช้โครงสร้างเหล็กในการก่อสร้าง

โครงสร้างเหล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการก่อสร้างที่หลากหลาย ตั้งแต่ที่พักอาศัยไปจนถึงอุตสาหกรรม ด้านล่างนี้เป็นการใช้งานที่พบได้บ่อยที่สุด

6.1 โครงสำหรับโรงงานและโกดัง

โครงสร้างเหล็ก เหมาะสำหรับโรงงานและโกดัง เนื่องจากมีความสามารถในการรับน้ำหนักที่ดีและการสร้างที่รวดเร็ว เลขาเหล็กสร้างให้มีพื้นที่กว้างขวางที่เหมาะสมสำหรับการผลิตและการจัดเก็บ

6.2 สะพานถนนและสะพานแขวน

โครงสร้างเหล็ก ใช้กันอย่างแพร่หลายในก่อสร้างสะพานถนนและสะพานแขวน เนื่องจากสามารถรองรับน้ำหนักมากและทนทานต่อสภาพอากาศเลวร้าย

6.3 สนามกีฬา อาคารจัดแสดง และหลังคาสนามบิน

โครงสร้างเหล็ก อนุญาตให้สร้างอาคารขนาดใหญ่ เช่น สนามกีฬา อาคารจัดแสดง หลังคาสนามบิน โดยไม่จำเป็นต้องมีเสาค้ำซึ่งจะดูเหมือนสร้างพื้นที่กว้างที่ยืดหยุ่น

6.4 อาคารสูงและหอกระจายเสียง

อาคารสูงและหอ มักใช้ โครงสร้างเหล็ก เพื่อทำให้น้ำหนักรวมเบาลงในขณะเดียวกันก็รับประกันความแข็งแรงและความทนทานของโครงสร้าง

7. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับโครงสร้างเหล็ก

Q1: โครงสร้างเหล็กมีราคาสูงกว่าการก่อสร้างแบบดั้งเดิมหรือไม่?
A: แม้ว่าโครงสร้างเหล็กอาจมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นที่สูงเนื่องจากวัสดุและแรงงานที่มีทักษะ แต่ก็สามารถสร้างการประหยัดในระยะยาวได้ เนื่องจากระยะเวลาในการก่อสร้างสั้นลง ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา และความประหยัดพลังงาน

Q2: อาคารเหล็กมีอายุการใช้งานยาวนานแค่ไหน?
A: อาคารเหล็กสามารถมีอายุการใช้งานประมาณ 50 ปี แม้ว่าบางอาคารอาจใช้งานได้นานถึง 100 ปีเมื่อได้รับการบำรุงรักษาอย่างเหมาะสม

Q3: การก่อสร้างเหล็กเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมหรือไม่?
A: ใช่ เหล็กเป็นวัสดุที่สามารถรีไซเคิลได้ 100% และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยไม่สูญเสียความแข็งแรงหรือความทนทาน ทำให้มันเป็นวัสดุก่อสร้างที่ยั่งยืน

โครงสร้างเหล็ก มีการนำเสนอทางเลือกในการก่อสร้างที่ทันสมัยและยั่งยืนพร้อมข้อดีมากมายสำหรับโครงการก่อสร้าง ตั้งแต่ความยืดหยุ่นและความสามารถในการรับน้ำหนักสูงไปจนถึงการประหยัดต้นทุน โครงสร้างเหล็กจึงกลายเป็นตัวเลือกอันดับต้น ๆ สำหรับ เจ้าของ ผู้รับเหมา และสถาปนิก หากคุณกำลังมองหาทางเลือกในการก่อสร้างที่มีประสิทธิภาพ ยั่งยืน และคุ้มค่า โครงสร้างเหล็กเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณ

ในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างเหล็กและขอราคาอย่างละเอียดเข้าไปที่ BMB Steel – ผู้ให้บริการโซลูชันโครงสร้างเหล็กชั้นนำในเวียดนาม