A เหล็กเส้น เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในโครงสร้างการก่อสร้าง ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรับน้ำหนัก เสริมความเสถียรให้กับอาคาร ในบทความนี้ BMB Steel จะนำเสนอให้คุณรู้จัก เหล็กเส้นคืออะไร, โครงสร้าง ประเภททั่วไป และประโยชน์ที่พวกเขานำมาสู่โครงการโครงสร้างเหล็ก

1. เหล็กเส้นคืออะไร?

เหล็กเส้นเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในงานก่อสร้าง ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างสนับสนุนเพื่อรับน้ำหนักและส่งต่อไปยังเสาและฐานราก

ในโครงสร้างเหล็ก เหล็กเส้นเหล็กเส้น เป็นองค์ประกอบที่รับน้ำหนักที่ออกแบบมาเพื่อสนับสนุนการรับน้ำหนักแนวดิ่งที่หนักข้ามช่วงยาว เหล็กเส้นสามารถทนต่อโมเมนต์การดัดที่มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กเส้นทั่วไป

2. โครงสร้างของเหล็กเส้น

2.1. เว็บของเหล็กเส้น

เว็บของเหล็กเส้นคือแผ่นแนวตั้งระหว่างฟลานจ์ทั้งสอง ซึ่งรักษาระยะห่างที่จำเป็นระหว่างกัน มันมีหน้าที่ในการต้านทานแรงเฉือนที่เกิดขึ้นเมื่อเหล็กเส้นอยู่ใต้น้ำหนัก

2.2. ฟลานจ์

ฟลานจ์เป็นส่วนประกอบแนวนอนของเหล็กเส้น ประกอบด้วยฟลานจ์ด้านบนและฟลานจ์ด้านล่าง โดยแยกจากกันด้วยเว็บ โดยเฉพาะ:

• ฟลานจ์ด้านบนต้านทานโมเมนต์การดัดที่เกิดจากแรงอัด (โมเมนต์บวก)
• ฟลานจ์ด้านล่างต้านทานแรงดึงที่เกิดจากโมเมนต์การดัด (โมเมนต์บวก)

2.3. สติฟเฟนเนอร์

สติฟเฟนเนอร์มีบทบาทในการเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและป้องกันความไม่เสถียรในโครงสร้างเหล็กเส้น ช่วยกระจายน้ำหนักที่ใช้ไปอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเหล็กเส้นก่อนที่จะส่งต่อไปยังชิ้นส่วนอื่น ๆ สติฟเฟนเนอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักคือ สติฟเฟนเนอร์แนวตั้งและสติฟเฟนเนอร์แนวนอน

2.4. การเชื่อมต่อระหว่างฟลานจ์และเว็บ

เมื่อความยาวของเหล็กเส้นสั้นกว่าช่วงที่จำเป็น การเชื่อมต่อจะรวมแผ่นเหล็กเส้นเข้าด้วยกัน การเชื่อมต่อนี้ต้องสามารถต้านทานทั้งโมเมนต์การดัดและแรงเฉือนได้เพื่อความแน่นหนาและมั่นคงระหว่างชิ้นส่วนต่าง ๆ

2.5. การเชื่อมต่อสุดท้าย

ในโครงสร้างเหล็กเส้นแบบต่อเนื่อง รายละเอียดการเชื่อมต่อต้องติดตั้งอย่างถูกต้องเพื่อให้แน่ใจในความสามารถในการรับน้ำหนัก อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี เหล็กเส้นจะได้รับการสนับสนุนเพียงแค่จุดสิ้นสุด ในสถานการณ์เช่นนี้ สติฟเฟนเนอร์มีบทบาทที่มีประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อสุดท้ายอย่างมั่นคง เพื่อความปลอดภัยและความทนทาน

3. การจำแนกประเภทเหล็กเส้น

3.1. เหล็กเส้นรูปทรง

เหล็กเส้นรูปทรงเป็นประเภทเหล็กเส้นที่ผลิตจากเหล็กโครงสร้าง ที่มีหน้าตัดเป็นแบบสมมาตรหรือไม่สมมาตร รูปร่างหน้าตัดที่พบมากที่สุดสองรูปแบบคือ รูป I และ รูป [-

• เหล็กเส้นรูป I: เป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่มีหน้าตัดเป็นรูป I โดยมีฟลานจ์แคบสองอันที่วางอยู่ในแนวนอนอย่างสมมาตรตามแนวแกน X-X โดยมีเว็บใหญ่ระหว่างกลาง เหล็กเส้นรูป I ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างที่อยู่อาศัย สะพาน และโครงสร้างที่ต้องการความสามารถในการรับน้ำหนักสูง นอกจากนี้ เหล็กเส้นรูป I ยังถูกใช้อย่างเฉพาะเจาะจงในกรณีที่ต้องการความยืดหยุ่นและระดับความแข็งแรงบางอย่าง
• เหล็กเส้นรูป [-: คล้ายกับรูป I แต่ไม่สมมาตรตามแนว Y-Y แนวตั้ง เหล็กเส้นรูป [ ใช้สำหรับการดัดที่ราบเรียบในโครงสร้างที่ต้องการความเสถียร

3.2. เหล็กเส้นเชิงซ้อน

เหล็กเส้นเชิงซ้อนเป็นประเภทเหล็กเส้นที่พบมากที่สุดในปัจจุบัน ซึ่งเกิดจากการรวมส่วนของเหล็กและแผ่น เหล็กเส้นเชิงซ้อนแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก:

• เหล็กเส้นเชิงซ้อนที่เชื่อมด้วยตะปู (เหล็กเส้นที่มีตะปู): ใช้วิธีการทางกลในการเชื่อมต่อตัวประกอบ แผ่นเหล็กและตะปูถูกติดตั้งเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่สมบูรณ์ ซึ่งเว็บจะรับน้ำหนักประมาณ 90% ของแรงเฉือนที่กระทำต่อเหล็กเส้น มุมของเว็บจะถูกติดแน่นกับฟลานจ์เพื่อให้แน่ใจในความเสถียรในการเชื่อมต่อระหว่างเว็บและฟลานจ์ ตะปูมีบทบาทสำคัญในการต้านทานแรงเฉือนข้ามและน้ำหนักแนวดิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผ่านแรงจากฟลานจ์ไปยังเว็บ
• เหล็กเส้นเชิงซ้อนที่เชื่อมด้วยการเชื่อม (เหล็กเส้นที่เชื่อม): ได้รับความนิยมอย่างสูงในด้านการก่อสร้างเนื่องจากความสะดวกในการผลิต เหล็กเส้นที่เชื่อมใช้กันในโครงสร้างสะพาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสะพานรถไฟ เนื่องจากสามารถรับน้ำหนักได้มากและต้านทานการเคลื่อนไหวด้านข้าง ใช้แผ่นเหล็กที่เชื่อมในการสร้างเหล็กรูปกล่อง ความก้าวหน้าทางวิศวกรรมช่วยให้การกำหนดพารามิเตอร์ เช่น ความสูงรวม ขนาดฟลานจ์ และความหนาของเว็บนั้นมีความแม่นยำโดยวิธีการทดลองหรือการคำนวณตามมาตรฐานทางเทคนิค

4. ระบบเหล็กเส้นคืออะไร?

4.1. คำนิยามของระบบเหล็กเส้น

ระบบเหล็กเส้นคือโครงสร้างที่รับน้ำหนักแบบเชิงเครือข่ายที่ประกอบด้วยเหล็กเส้นหลักและเหล็กเส้นรองที่จัดเรียงตั้งฉากต่อกัน โดยที่ฟังก์ชันหลักของระบบเหล็กเส้นคือการสนับสนุนชั้นและส่งน้ำหนักไปยังเสา ผนัง และฐานราก...

4.2. ประเภทของระบบเหล็กเส้น

4.2.1. ระบบเหล็กเส้นแบบง่าย

ระบบเหล็กเส้นแบบง่ายประกอบด้วยเหล็กเส้นขนานที่วางตามระยะสั้นของชั้น ทำงานร่วมกับแผ่นเพื่อทำหน้าที่เป็นโครงสร้างที่รองรับทั้งสองด้าน ระบบประเภทนี้มีความสามารถในการรับน้ำหนักที่จำกัดและเหมาะสำหรับโครงสร้างที่มีช่วงสั้น น้ำหนักเบา

4.2.2. ระบบเหล็กเส้นแบบดั้งเดิม

ระบบเหล็กเส้นแบบดั้งเดิมได้รับการออกแบบสำหรับโครงสร้างที่มีชั้นที่แผ่กระจายระยะทางมากและรับน้ำหนักที่หนัก เป็นระบบเหล็กเส้นสามชั้นที่ประกอบด้วยเสาและเหล็กเส้น 2 ชุดที่จัดเรียงตั้งฉากต่อกันเพื่อแบ่งเบาภาระ เหล็กเส้นรองจะพักอยู่บนเหล็กเส้นหลักซึ่งพักอยู่บนเสา

ระบบเหล็กเส้นแบบดั้งเดิมสามารถจัดเรียงได้ 2 วิธี:

• เหล็กเส้นรองวางอยู่บนเหล็กเส้นหลัก: ในการจัดเรียงนี้ แผ่นพื้นละทิ้งไว้เฉพาะบนเหล็กเส้นรอง โดยทำหน้าที่เป็นโครงสร้างที่รองรับทั้งสองด้าน สูงสถาปัตยกรรมโดยรวมของระบบจะสูงขึ้น
• เหล็กเส้นรองและเหล็กเส้นหลักอยู่ในแนวเดียวกัน: เมื่อเหล็กเส้นรองและเหล็กเส้นหลักถูกจัดเรียงในแผ่นเดียวกัน แผ่นพื้นจะทำหน้าที่เป็นโครงสร้างที่รองรับสี่ด้าน

4.2.3. ระบบเหล็กเส้นแบบซับซ้อน

ระบบเหล็กเส้นแบบซับซ้อนเป็นประเภทระบบเหล็กเส้นที่รวมเหล็กเส้นหลัก เหล็กเส้นแนวนอนรองและเหล็กเส้นพื้น ในระบบนี้ เหล็กเส้นพื้นจะถูกวางไว้บนเหล็กเส้นรองซึ่งเชื่อมต่อที่ระดับล่างกับเหล็กเส้นหลัก ขณะที่形成ระบบเหล็กเส้นรองสองระบบที่ตั้งฉากกัน ชั้นในระบบนี้มักจะอยู่บนเหล็กเส้นพื้น โดยทำหน้าที่เป็นโครงสร้างที่รองรับสองด้าน ระบบเหล็กเส้นแบบซับซ้อนจะใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างที่รับน้ำหนักสูง

5. การออกแบบเหล็กเส้นในโครงสร้างเหล็ก

เมื่อออกแบบเหล็กเส้นในโครงสร้างเหล็ก ต้องใช้สมมติฐานพื้นฐานดังต่อไปนี้:

• แรงเฉือนทั้งหมดจะถูกแบกรับโดยเว็บ ซึ่งความแข็งแกร่งของแรงเฉือนจะแพร่กระจายไปทั่วความลึกทั้งหมดของเหล็กเส้น
• ความเครียดบนแผ่นฟลานจ์และมุมของเหล็กเส้นมีความสม่ำเสมอ ในขณะที่ความเครียดในเว็บจะแตกต่างกัน โดยจะสูงสุดที่จุดเชื่อมต่อกับฟลานจ์และลดลงเป็น 0 ที่เส้นกลาง

5.1. ความหนาขั้นต่ำ

ขนาดของแผ่นเว็บจะต้องตรงตามข้อกำหนดต่อไปนี้: สูงสุด 270t, ขั้นต่ำ: 180t.
โดยที่ t คือความหนาของเว็บ (วัดเป็น มม.)

5.2. น้ำหนัก

น้ำหนักของเหล็กเส้นถูกกำหนดโดยสูตรดังต่อไปนี้:

• สำหรับเหล็กเส้นแผ่นที่มีตะปู: W/300 สำหรับแต่ละชิ้นส่วนท่อ
• สำหรับเหล็กเส้นแผ่นที่เชื่อม: W/400 สำหรับแต่ละชิ้นส่วนท่อ

โดยที่ W คือโหลดรวมที่คูณด้วยปัจจัย

5.3. ความลึกขั้นต่ำ

ความลึกขั้นต่ำของเหล็กเส้นแผ่นถูกกำหนดโดย:

• สำหรับเหล็กเส้นแผ่น: 1.1?/?t

• สำหรับเหล็กเส้นแผ่นที่มีตะปู ความลึกมุม: 5.53?/?

• สำหรับเหล็กเส้นแผ่นที่เชื่อม ความลึกโดยรวม: 53?/?

โดยที่:

• M คือ โมเมนต์การดัด (N-mm)
• f คือ ความเครียดที่อนุญาต (MPa)
• t คือ ความหนาของแผ่น (มม.)

6. ประโยชน์ของเหล็กเส้น

• เหล็กเส้นถูกออกแบบมาเพื่อลดน้ำหนักจากโครงการก่อสร้าง เช่น อาคาร สะพาน โรงงาน คลังสินค้า ฯลฯ ด้วยความสามารถในการรับน้ำหนักที่โดดเด่น เหล็กเส้นสามารถส่งน้ำหนักจำนวนมากไปยังเสาและฐานราก ทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพ
• เหล็กเส้นเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้าง โดยการสนับสนุนน้ำหนักและกระจายน้ำหนักอย่างสม่ำเสมอผ่านระบบเสาและฐานราก ช่วยลดการบิดงอและการเปลี่ยนรูปของโครงสร้างในระหว่างการใช้งาน ขณะเดียวกันก็เพิ่มความต้านทานต่อผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมภายนอก เช่น ลม แผ่นดินไหว ฯลฯ
• การใช้เหล็กเส้นสามารถช่วยลดค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุอื่น ๆ จำนวนมาก เหล็กเส้นไม่เพียงแต่มีความสามารถในการรับน้ำหนักจำนวนมาก แต่ยังมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กเส้นคอนกรีต ทำให้ลดภาระทั้งหมดบนโครงสร้างลงได้
• เหล็กเส้นสามารถผลิตในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการในการออกแบบของแต่ละโครงการ ความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้สามารถดำเนินการออกแบบสถาปัตยกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ ทันสมัย และซับซ้อนได้
• เหล็กเส้นมักผลิตในรูปแบบของแผ่นหรือแท่งยาว ซึ่งเชื่อมต่อและติดตั้งได้ง่ายในสถานที่ก่อสร้าง ขั้นตอนการติดตั้งที่รวดเร็วของพวกเขาไม่เพียงแต่ช่วยประหยัดเวลา แต่ยังลดค่าใช้จ่ายแรงงาน นอกจากนี้ การบำรุงรักษาเหล็กเส้นมีความง่ายขึ้นเนื่องจากความสะดวกในการตรวจสอบและเปลี่ยนแทน

เหล็กเส้นเล่นบทบาทสำคัญในการรับรองความปลอดภัยและความเสถียรของโครงการก่อสร้าง ด้วยความสามารถในการรับน้ำหนักที่สูง ความยืดหยุ่นในการออกแบบ เหล็กเส้นจึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับโครงสร้างประเภทต่าง ๆ ความเข้าใจในโครงสร้างและประเภทของเหล็กเส้นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการออกแบบ การก่อสร้าง และการบำรุงรักษาอาคาร ติดต่อ BMB Steel - บริษัทอาคารเหล็กที่ได้รับการออกแบบล่วงหน้าซึ่งมีประสบการณ์มากกว่า 20 ปี - เพื่อปรึกษาเรื่องเหล็กเส้นและเลือกโซลูชันที่ดีที่สุดสำหรับโครงการของคุณ