Thép Hình I100 – Sắt I100

Thép hình I100 là sàn phẩm thuộc nhà thép hình có dạng mặt cắt ngang đặc biệt gần giống với chữ I in hoa với chiều cao là một trăm milimet. Được sản xuất dưới dây chuyền cán nóng nghiêm nghặt hoặc gia công hàn tổ hợp từ thép tấm. Mỗi thanh dài thường là 6m hoặc 12m, ở thị trường tại Việt Nam chủ yếu được nhập khẩu từ thương hiệu Hàn Quốc, một số khác sẽ được sản xuất từ các hãng thép trong nước (chiếm thị phần nhỏ). Sử dụng chính trong xây dựng nhà xưởng, khung kết cấu chịu lực, hoặc trong công nghiệp sản xuất ô tô, xe tải và các thiết bị khung máy móc khác.

Thông số kỹ thuật của thép hình I100

Thép hình I100 dài 6m là loại nhỏ, hay dùng làm dầm phụ, xà gồ, khung nhẹ. Thông số kỹ thuật theo tiêu chuẩn JIS G3101/ ASTM A36:

1.Kích thước hình học

2. Trọng lượng

• Trọng lượng lý thuyết: 9.36 kg/m
• Trọng lượng cây 6m: 9.36 x 6 = 56.16 kg/cây
• Thực tế thương mại thường ghi 45-56 kg/cây tùy dung sai nhà máy. Với hàng Posco, An Khánh cây 6m nặng ~ 45 kg vì dung sai âm

3. Đặc tính cơ học (thép gốc SS400)

• Giới hạn chảy: 245 MPa
• Giới hạn bền kéo: 400-550 MPa
• Độ giãn dài: 20%
• Mô đun đàn hồi E: 210 GPa

4. Đặc tính hình học và năng chịu lực

• Diện tích tiết diện: 11.92 cm^2
• Mô men quán tính Ix: 198 cm^4
• Mô men  kháng uốn Wx: 39.7 cm ^3
• Bán kính quán tính ix: 4.07 cm

Con số này dùng để tính toán độ võng, khả năng chịu uốn. I100 chịu tải phân bố đều khoảng 800-1200 kg cho nhịp 3m với độ võng trong giới hạn L/250.

5.Nếu là I100 mạ kẽm nhúng nóng

Thêm lớp kẽm dày  65-85 µm, trọng lượng tăng ~ 4-5% so với thép đen. Trọng lượng cây 6m sau mạ khoảng 58-59 kg

6.Dung sai

• Chiều cao H: 2mm
• Chiều rộng B: 2mm
• Độ thẳng: 2mm/m
• Độ xoắn: 1mm/m

Điểm mạnh của thép hình I100

Thép I100 là mã nhỏ nhất trong họ thép hình I phổ thông, nên ưu điểm chính nằm ở gọn nhẹ,dễ thi công và tiết kiệm chi phí cho kết cấu nhẹ

1. Nhẹ và dễ thi công

Nặng 9.36 kg/m, cây 6m chỉ ~ 56kg. 2 người có thể bê, lắp băng thủ công hoặc rời nhỏ. Không cần cẩu lớn, giảm chi phí nhân công và thiết bị. Phù hợp sửa chữa, nhà xưởng nhỏ, công trình trong hẻm

2.Tiết kiệm thép cho kết cấu phụ

I100 chịu uốn tốt hơn thép hộp, thép V cùng khối lượng. Dùng làm xà gồ, dầm phụ, giằng chéo, khung sàn nhẹ thì tiết kiệm 15-20% thép so với dùng U100 hoặc hộp 100×50

3. Tận dụng không gian tốt

Cánh rộng 50mm, bụng cao 100mm nên độ cứng cao theo phương đứng. Khi làm sàn, trần, gác lửng thì I100 chiếm chiều cao kết cấu ít hơn, trần nhà thoáng hơn

4. Dễ gia công, liên kết

Khoan lỗ D12-D14 bắt bulong M12, M16 dễ dàng. Hàn với thép tấm, bản mã tam giác cũng gọn, ít biến dạng. Cắt bằng máy cắt sắt, plasma đều nhanh

5. Giá thành hợp lý

Là mã phổ thông nên sản xuất số lượng lớn, giá/kg thấp hơn các mã I đặc biệt. Kho nào cũng có sẵn, không phải đặt hàng chờ

6. Linh hoạt ứng dụng

• Nhà dân dụng: Gác lửng, cầu thang thép, mái hiên, khung mái tôn
• Nhà xưởng: Xà gồ mái, giằng cột, khung bao tường
• Nội thất công nghiệp: Kệ hạng nặng, bàn thao tác, khung máy

Giới hạn cần biết: I100 chỉ dùng cho nhịp ≤4m và tải nhẹ-trung bình. Vượt 4m hoặc tải >1.5 tấn/m thì độ võng lớn, nên lên I120 hoặc I150 để an toàn

TÌm hiểu về thành phần thép hình I100

Thép hình I100 không có thành phần hóa học cố định riêng. Nó phụ thuộc vào mác thép gốc dùng để cán ra cây I100. Ở VN phổ biến nhất là mác SS400 theo JIS G3101

Thành phần hóa học thép I100 mác SS400:

Giải thích nhanh:

• C thấp: 0.23%: Giúp thép dễ hàn, ít nứt mối hàn, độ dẻo tốt
• Mn: 2.50%: Tăng độ bền và cứng
• P,S: 0.05%: Tạp chất càng thấp càng tốt. Cao quá sẽ làm thép giòn,dễ nứt

Nếu là mác khác:

• Q235B: C: 0.20%, Mn ; 1.405, cơ bản tương đương SS400
• A36: C < 0.26%, P < 0.04%, S < 0.05%, theo tiêu chuẩn Mỹ
• Q345B/S355JR: Thép hợp kim thấp, có thêm Nb V, Ti để tăng giới hạn chảy lên 345 MPa. Thành phần C < 0.20%, Mn 1-1.6%

Lưu ý về mạ kẽm:

Mạ kẽm nhúng nóng chỉ phù hợp Zn 65-100 µm bên ngoài. Quá trình mạ ở 450 độ C không làm thay đổi thành phần hóa học của thép nền bên trong

Phân loại thép hình I100 trên thị trường hiện nay

Thép hình I100 trên thị trường được phân loại chủ yếu theo 3 tiêu chí: mác thép,xuất xứ, xử lý bề mặt. Kích thước thì chỉ có I loại chuẩn H100x50x5x7.5mm, nên không phân theo kích thước

1.Phân loại theo mác thép

• I100 SS400/JIS G3101: Hàng phổ thông nhất VN. Giới hạn chảy 245 MPa, dễ hàn, giá mềm. Dùng cho nhà xưởng, gác lửng, xà gồ
• I100 Q235B/ GB/T 700: Hàng Trung Quốc, cơ tính tương đương SS400. Giá rẻ hơn 5-8% nhưng dung sai và chất lượng không đồng đều bằng
• I100 A36/ ASTM A36: Hàng Mỹ, thường nhập cho dự án FDI. Giới hạn chảy 250 MPa, tương đương SS400
• I100 Q345 B/S355JR: Thép hợp kim thấp, giới hạn chảy 345 MPa. Ít phổ biến ở mã I100 vì mã nhỏ ít ai cần chịu lực lớn. Giá cao hơn 25-30%

2.Phân loại theo xuất xứ:

• Hàng nội: Hòa Phát, An Khánh, Vinaone. Giao nhanh, có CO/CQ, giá 18.800-19.500 VNĐ/kg
• Hàng nhập Hàn Quốc: Posco Chất lượng ổn định nhất, dung sai nhỏ, mạ kẽm đều màu. Giá 20.500-21.500 VNĐ/kg
• Hàng nhập Trung Quốc,Nhật: TQ giá rẻ, đa dạng. Nhật JIS G3101 ít về mã I100, chủ yếu I lớn

3.Phân loại theo xử lý bề mặt

• I100 đen: Thép gốc chưa xử lý, màu xanh đen sau cán. Rẻ nhất, dùng trong nhà, phải sơn chống gỉ
• I100 mạ kẽm nhúng nóng: Nhúng cả cây vào bể kẽm 450 độ C, lớp kẽm 65-85 µm. Dùng ngoài trời, tuổi thọ 20-30 năm. Giá cao hơn thép đen 20-35%
• i100 mạ kẽm điện phân: Lớp kẽm mỏng 10-20µm, chỉ dùng trong nhà, không chịu được mưa nắng

4.Phân loại theo chiều dài

Thị trường bán phổ biến 6m và 12m. I100 dài 12m nặng ~ 112kg, cầu lắp hơi cồng kềnh nên ít kho cắt sẵn. Thường đặt cắt 6m để dễ vận chuyển

Ứng dụng trong thực tế của thép I100

Thép I100 là mã nhỏ nhất trong dòng thép I, nên ứng dụng chủ yếu cho kết cấu nhẹ, nhịp ngắn, cần gọn nhẹ thi công. Nó không dùng cho dầm chính chịu tải lớn

1. Kết cấu phụ trong nhà xưởng, nhà thép tiền chế

• Xà gồ mái, giằng mái: Làm xà gồ cho mái tôn khẩu độ 3-4m. Nhẹ hơn U100, chịu uốn tốt hơn nên ít võng
• Giằng chéo, giằng cột: Chống lắc cho khung thép, không cần chịu lực lớn
• Khung bao tường, khung cửa trời: Làm khung nhẹ để bắt tôn, panel

2. Gác lửng, sàn nhẹ nhà dân dụng:

Nhịp 2.5-3.5m, tải 200-400 kg/m^2 thì I100 chạy ổn. Dùng phổ biến cho gác lửng quán cafe, nhà xưởng, kho nhỏ. Ưu điểm là chiều cao kết cấu chỉ 100mm, trần thoáng hơn dùng I150

3.Mái hiên, mái che, nhà xe

Làm dầm 1.5-2.5m cho mái hiên, mái che xe máy. Nhẹ nên gắn vào tường sạch, cột bê tông không sợ quá tải. Nếu ngoài trời thì dùng loại mạ kẽm nhúng nóng

4.Khung nội thất công nghiệp

• Kệ hạng nặng, giá đỡ: I100 làm trụ đứng chịu tải 500-800 kg/tầng
• Bàn thao tác, khung máy: Khung máy CNC, máy đóng gói cỡ nhỏ dùng I100 vì dễ bắt bulong, dễ tháo lắp
• Cầu thang thép, lan can: Làm dầm chiếu nghĩ, dầm thang phụ

5. Sửa chữa, cải tạo

Vì nặng chỉ 56 kg/cây 6m nên 2 người bê được. Hay dùng để gia cố sàn yếu, thêm dầm phụ khi cơi nới nhà mà không cần cẩu lớn

Không nên dùng I100 khi:

• Nhịp >4m: Võng quá giới hạn, sàn đi bị rung
• Tải tập trung > 1.5 tấn: Dễ mất ổn định cánh
• Làm cột chịu nén cao: Dễ oằn do cánh hẹp 50mm

Quy trình sản xuất thép hình I100

Quy trình sản xuất thép hình I100 giống các mã I khác, chỉ khác ở khuôn cán.Gồm 2 giai đoạn : cán nóng tạo hình I100 và xử lý hoàn thiện

1.Cán nóng tạo hình I100

Bước 1: Luyện thép và đúc phôi

Nấu thép mác SS400, Q235B trong lò điện hồ quang. Thép lỏng  đúc liên tục thành phôi bloom vuông 150x150mm hoặc 200x200mm

Bước 2: Nung phôi

Phôi đưa vào lò nung đẩy, nung đều 1200-1250°C.Ở nhiệt này thép dẻo, dễ biến dạng

Bước 3: Cán thô và cán tinh

Phôi nóng được đưa qua dàn cán nhiều trục. Các trục cán ép dần tạo hình chữ I:

• Cán thô: Kéo dài phôi, tạo hình thô của bụng và cánh
• Cán tinh: Dùng khuôn có rãnh đúng kích thước H100x50x5x7.5mm để định hình chính xác. Nhiệt độ kết thúc cán khoảng 900°C

Bước 4: Làm nguội và nắn thẳng

Thép I100 ra khỏi dàn cán được làm nguội tự nhiên trên bàn nguội dài. Sau đó qua máy nắn 7 trục để đạt độ thẳng ≤ 2mm/m

Bước 5: Cắt chiều dài và kiểm tra

Cắt theo chiều dài 6m,9m,12m bằng cưa nóng. Kiểm tra kích thước, độ phẳng, siêu âm phát hiện nứt ngầm . Lúc này

Xử lý bề mặt (nếu làm I100 mạ kẽm)

Bước 6: Xử lý bề mặt trước mạ

• Tẩy dầu mỡ bằng dung dịch kiềm 60-80°C
• Tẩy gỉ bằng axit HCl 15-20% để sạch lớp oxit đen
• Rửa nước và nhúng trợ dung ZnCl2-NH4Cl để kẽm bám tốt lên

Bước 7: Mạ kẽm nhúng nóng

Nhúng cả cây i100 vào bể kẽm nóng 445-455°C trong 3-5 phút. Kẽm phản ứng với sắt tạo lớp hợp kim Fe-Zn dày 65-85µm.

Bước 8: Hoàn thiện

Nhấc ra làm nguội, vẩy kẽm thừa, Kiểm tra độ dày lớp kẽm, thử bám dính. Chỗ lỗi quét lại sơn giàu kẽm

3.Đóng gói

Bó 8-10 cây/bó, dán nhãn mác thép, kích thước, tiêu chuẩn, trọng lượng, xuất kho

Điểm quan trọng với I100:

Vì tiết diện nhỏ nên tốc độ cán nhanh, năng suất cao. Nhưng dễ cong vênh hơn I lớn, nên khâu nắn thẳng rất quan trọng. Nếu làm mạ kẽm, phải gia công khoan lỗ, cắt vát xong trước khi mạ. Hàn sau mạ thì mối hàn xấu và độc

So sánh thép I100 và thép I200

So sánh I100 và I200 giống như so sánh xe máy 110cc với xe 200cc: cùng kiểu dáng nhưng tải và ứng dụng khác hẳn. Cả 2 đều là thép hình I cán nóng, chỉ kích thước và khả năng chịu lực

1.Bảng so sánh thông số kỹ thuật

2.So sánh về ứng dụng

• I100: Dùng cho kết cấu phụ, nhịp ngán 2-3.5m. Ví dụ: xà gồ mái, giằng, gác lửng nhẹ, khung kệ, mái hiên. 2 người bê được, không cần cẩu
• I200: Dùng cho dầm chính, dầm sàn, khung nhà xưởng khẩu độ 5-7m. Ví dụ: Dầm sàn nhà xưởng, dầm cầu trục 1-3 tấn khung nhà tiền chế. Cần cẩu lắp, nặng 122 kg/cây 6m

3.So sánh về giá

Giá tính theo kg nên I200 rẻ hơn 5-10% trên đơn giá kg vì sản xuất năng cao hơn. Nhưng tính theo cây 6m thì I200 đắt gấp đôi:

• I100 mạ kẽm: ~ 2.6-2.7 triệu/cây 6m
• I200 mạ kẽm: ~ 5.1-5.4 triệu/cây 6m

4.Ưu nhược điểm khi chọn

• Chọn I100 khi: Tiết kiệm không gian chiều cao, thi công thủ công, tải nhẹ, nhịp ngắn. Lợi thế là rẻ, nhẹ , dễ lắp
• Chọn I200 khi: Cần chịu lực lớn, nhịp dài, hạn chế võng. Lợi thế là độ cứng gấp 10 lần I100 với cùng chiều dài, ít phải  gia cường

5.Sai lầm khi gặpp

Nhiều người thấy i100 rẻ hơn dùng I100 ghép đôi thay cho I200 để tiết kiệm. Nhưng 2 cây I100 ghép không cứng bằng 1 cây I200, mà công hàn, bulong, nhân công lại tốn hơn

Quy tắc nhanh:

• Nhịp ≤ 3.5m, tải < 1.5 tấn/m → I100 đủ
• Nhịp 4-7m, tải >1.5 tấn/m → lên I200
• Nhịp > 7m → I250, I300