Khả năng chịu lực của thép chữ I là mối quan tâm hàng đầu của kỹ sư kết cấu và chủ đầu tư khi thiết kế nhà xưởng, cầu đường hay nhà cao tầng. Với tiết diện hình chữ I tối ưu, loại thép này có khả năng chịu moment uốn lớn, chịu nén tốt và tiết kiệm vật liệu. Để biết chính xác thép I chịu được bao nhiêu tấn, cách tính toán theo TCVN mới nhất và kinh nghiệm sử dụng thực tế, hãy cùng GSMT tìm hiểu chi tiết ngay dưới đây!
1. Thép chữ I là gì?
Thép chữ I là loại thép cán nóng có tiết diện hình chữ “I” gồm hai cánh song song và một bụng đứng nối giữa. Tại Việt Nam, thép I được sản xuất theo TCVN 7571, JIS G3101, ASTM A36, A572 Gr50… Các kích thước phổ biến: I100, I150, I200, I250, I300, I350, I400, I500, I600.
2. Các thông số chịu lực của các loại thép hình I
| Tên sản phẩm | Kích thước (mm) | Độ dày bụng T1 | Độ dày cánh T2 | Chiều dài cây | Trọng lượng (kg/m) |
| Thép hình I100 | I100×50 | 3.2 | – | 6m | 7 |
| Thép hình I100 | I100×55 | 4.5 | 6.5 | 6m | 9.46 |
| Thép hình I120 | I120×64 | 4.8 | 6.5 | 6m | 11.5 |
| Thép hình I148 | I148×100 | 6 | 9 | 6–12m | 21.1 |
| Thép hình I150 | I150×75 | 5 | 7 | 6–12m | 14 |
| Thép hình I194 | I194×150 | 6 | 9 | 6–12m | 30.6 |
| Thép hình I198 | I198×99 | 4.5 | 7 | 6–12m | 18.2 |
| Thép hình I200 | I200×100 | 5.5 | 8 | 6–12m | 21.3 |
| Thép hình I244 | I244×175 | 7 | 11 | 6–12m | 44.1 |
| Thép hình I248 | I248×124 | 5 | 8 | 6–12m | 25.7 |
| Thép hình I250 | I250×125 | 6 | 9 | 6–12m | 29.6 |
| Thép hình I250 | I250×175 | 7 | 11 | 6–12m | 44.1 |
| Thép hình I294 | I294×200 | 8 | 12 | 6–12m | 56.8 |
| Thép hình I298 | I298×149 | 5.5 | 8 | 6–12m | 32 |
| Thép hình I300 | I300×150 | 6.5 | 9 | 6–12m | 36.7 |
| Thép hình I340 | I340×250 | 9 | 14 | 6–12m | 79.7 |
| Thép hình I346 | I346×174 | 6 | 9 | 6–12m | 41.4 |
| Thép hình I350 | I350×175 | 7 | 11 | 6–12m | 49.6 |
| Thép hình I390 | I390×300 | 10 | 16 | 6–12m | 107 |
| Thép hình I396 | I396×199 | 7 | 11 | 6–12m | 56.6 |
| Thép hình I400 | I400×200 | 8 | 13 | 6–12m | 66 |
| Thép hình I440 | I440×300 | 11 | 18 | 6–12m | 124 |
| Thép hình I446 | I446×199 | 8 | 12 | 6–12m | 66.2 |
| Thép hình I450 | I450×200 | 9 | 14 | 6–12m | 76 |
| Thép hình I482 | I482×300 | 11 | 15 | 6–12m | 114 |
| Thép hình I488 | I488×300 | 11 | 18 | 6–12m | 128 |
| Thép hình I496 | I496×199 | 9 | 14 | 6–12m | 79.5 |
| Thép hình I500 | I500×200 | 10 | 16 | 6–12m | 89.6 |
| Thép hình I596 | I596×199 | 10 | 15 | 6–12m | 94.6 |
| Thép hình I582 | I582×300 | 12 | 17 | 6–12m | 137 |
| Thép hình I588 | I588×300 | 12 | 20 | 6–12m | 151 |
| Thép hình I594 | I594×302 | 14 | 23 | 6–12m | 175 |
| Thép hình I600 | I600×200 | 11 | 17 | 6–12m | 106 |
| Thép hình I692 | I692×300 | 13 | 20 | 6–12m | 166 |
| Thép hình I700 | I700×300 | 13 | 24 | 6–12m | 185 |
| Thép hình I792 | I792×300 | 14 | 22 | 6–12m | 191 |
| Thép hình I800 | I800×300 | 14 | 26 | 6–12m | 210 |
| Thép hình I900 | I900×300 | 16 | 18 | 6–12m | 240 |
3. Cách tính khả năng chịu lực của thép hình I
Công thức tính khả năng chịu lực của thép chữ I được quy định rõ ràng tại TCVN 5575:2018, áp dụng phương pháp trạng thái giới hạn. Công thức kiểm tra bền tiết diện cơ bản khi chịu đồng thời nén (kéo) và uốn như sau:
σ = N/A + Mₓ/Wₓ + Mᵧ/Wᵧ ≤ 1,15 × Ry × γc
Trong đó:
- N: Lực dọc trục tính toán (kN) – có thể là nén (+) hoặc kéo (-)
- Mₓ, Mᵧ: Moment uốn tính toán quanh trục mạnh và trục yếu (kNm)
- A: Diện tích toàn bộ tiết diện thép chữ I (cm²) – tra bảng nhà máy
- Wₓ, Wᵧ: Mô men kháng uốn đàn hồi quanh trục mạnh và trục yếu (cm³)
- Ry: Giới hạn chảy tính toán của thép (MPa)
- SS400 → Ry = 235 MPa
- Q345B → Ry = 325 MPa
- SM490 → Ry = 325 MPa
- γc: Hệ số điều kiện làm việc (thường γc = 1,0 ÷ 1,1 tùy vị trí kết cấu)
4. Khả năng chịu lực của thép chữ I trên thực tế
Trên công trình, khả năng chịu lực thực tế của thép chữ I thường thấp hơn lý thuyết 10–25% do sai số thi công, mối hàn và điều kiện liên kết thực tế.
| Kích thước thép | Mác thép | Chiều cao | Điều kiện thực tế phổ biến | Khả năng chịu nén thực tế | Khả năng chịu uốn thực tế | Khả năng chịu kéo thực tế |
| I200x100x5.5×8 | SS400 | 6 m | Cột có giằng ngang, đầu ngàm-khớp | 90–120 tấn | – | 55–65 tấn |
| I250x125x8x12 | SS400 | 6–7 m | Dầm sàn nhà xưởng, có stiffener | – | 14–18 tấn/m | 85–95 tấn |
| I300x150x8x12 | SS400 | 6 m | Dầm chính, liên kết bulông + hàn | – | 18–23 tấn/m | 110–125 tấn |
| I400x200x13x21 | Q345B | 8–10 m | Cột nhà xưởng cao tầng, đầy đủ giằng | 350–420 tấn | 28–35 tấn/m | 180–210 tấn |
| I500x200x16x28 | Q345B | 9–12 m | Dầm cầu trục 30–50 tấn, stiffener cách 1,5 m | 450–550 tấn | 35–45 tấn/m | 250–290 tấn |
5. FAQ
5.1 Yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu lực thực tế của thép chữ I
- Độ mảnh của dầm: Độ mảnh λ > 120 hoặc λw > 70 khiến tải trọng cho phép giảm 30–50% do mất ổn định sớm.
- Điều kiện liên kết: Liên kết bulông lỏng, hàn không ngấu, lệch trục giảm 20–40% khả năng chịu lực.
- Điều kiện gia cường: Thiếu thanh giằng ngang, cánh uốn võng cục bộ, giảm tải trọng ngay lập tức.
- Tác động của môi trường: Ăn mòn ven biển giảm tiết diện 0,1–0,3 mm/năm, làm giảm 10–25% khả năng chịu lực sau 10 năm.
5.2 Ứng dụng thực tế của thép chữ I là gì?
Thép chữ I được dùng làm dầm sàn, dầm cầu trục 5–100 tấn, cột nhà xưởng tiền chế, khung nhà cao tầng, dầm cầu đường bộ, cầu cảng và kết cấu đỡ máy công nghiệp nặng. Nhờ nhịp lớn (6–18 m) và khả năng chịu moment cao, đây là giải pháp tối ưu cho công trình yêu cầu tải trọng lớn và tiết kiệm thép.
5.3 Kinh nghiệm chọn và sử dụng thép chữ I
- Chọn đúng loại thép chữ I: Tải nhẹ dùng SS400; tải nặng ≥ 30 tấn/m dùng Q345B hoặc SM490; yêu cầu chứng chỉ CO-CQ đầy đủ.
- Tính toán khi thi công: Luôn để kỹ sư kết cấu kiểm tra lại bằng phần mềm ETABS/SAP2000 và bảng tra TCVN 5575:2018.
- Kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ: Sơn chống rỉ 3–5 năm/lần, siết lại bulông sau 6–12 tháng, kiểm tra mối hàn và biến dạng mỗi 5–10 năm.
Tóm lại, khả năng chịu lực của thép chữ I chỉ thực sự phát huy tối đa khi được thiết kế đúng TCVN 5575:2018, thi công chính xác và bảo dưỡng định kỳ nghiêm ngặt. Một kết cấu đạt chuẩn có thể khai thác 95–100% tải trọng thiết kế trong suốt 30–50 năm tuổi thọ công trình.
Fanpage: https://www.facebook.com/xima.gsmt/
Văn phòng đại diện: 343/27 Tô Hiến Thành, Phường Hòa Hưng
Văn phòng: 63/4D đường Xuân Thới 20, ấp 29, Xuân Thới Sơn, TP.HCM
Hotline: 0961 116 416
Email: lienhe.gsmt@gmail.com
