I Beam คืออะไร?

คานไอเรียกอีกอย่างว่าคานรูปตัว Hเป็นหนึ่งในส่วนประกอบโครงสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในวิศวกรรมและการก่อสร้างสมัยใหม่ ส่วนประกอบที่โดดเด่นหน้าตัดรูปตัว I หรือ Hให้ความสามารถในการรับน้ำหนักที่ดีเยี่ยมพร้อมทั้งลดการใช้ปริมาณวัสดุให้เหลือน้อยที่สุด จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่อาคารและสะพานไปจนถึงการต่อเรือและโครงสร้างอุตสาหกรรม

ในบทความนี้เราจะเจาะลึกถึงประเภทของคาน I, ของพวกเขากายวิภาคศาสตร์โครงสร้าง, และทำไมมันถึงสำคัญมากในโครงการก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐาน

1. ประเภทของคาน I และลักษณะเฉพาะ

คานไอ (I-beam) ไม่ได้เหมือนกันทั้งหมด คานไอมีหลายแบบ ขึ้นอยู่กับรูปร่าง ความกว้างของหน้าแปลน และความหนาของแผ่น แต่ละแบบมีวัตถุประสงค์ทางโครงสร้างที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการรับน้ำหนัก เงื่อนไขการรองรับ และมาตรฐานการออกแบบ

1. คาน I-Beam มาตรฐาน (S-Beams)

เรียกอีกอย่างว่าคานไอ, เดอะคานรูปตัว Sเป็นหนึ่งในรูปแบบพื้นฐานและดั้งเดิมที่สุด นิยมใช้กันทั่วไปในอเมริกาเหนือ และเป็นไปตามข้อกำหนด ASTM A6/A992

• หน้าแปลนขนาน:คาน I มีหน้าแปลนขนาน (บางครั้งเรียวเล็กน้อย)

• ความกว้างหน้าแปลนแคบ:หน้าแปลนของคานประเภทนี้จะแคบกว่าเมื่อเทียบกับหน้าแปลนกว้างประเภทอื่น

• ความจุน้ำหนัก:เนื่องจากหน้าแปลนที่เล็กกว่าและเว็บที่บางกว่า คาน I มาตรฐานจึงเหมาะกับการรับน้ำหนักที่เบากว่า และมักใช้ในโครงการก่อสร้างขนาดเล็ก

• ความยาวที่มีจำหน่าย: ที่สุดคานไอผลิตได้ยาวสูงสุดถึง 100 ฟุต

• การใช้งานทั่วไป:โครงพื้น คานหลังคา และโครงสร้างรับน้ำหนักในอาคารเตี้ย

2. เสาเข็ม H (เสาเข็มรับน้ำหนัก)

กอง Hเป็นคานรับน้ำหนักมากที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับระบบฐานรากลึกและเสาเข็ม

• ปีกกว้างและหนา:หน้าแปลนที่กว้างขึ้นจะเพิ่มความต้านทานโหลดด้านข้างและแนวแกน

• ความหนาเท่ากัน:หน้าแปลนและเว็บมักจะมีความหนาเท่ากันเพื่อกระจายความแข็งแรงให้สม่ำเสมอ

• แบริ่งรับน้ำหนักหนัก:เสาเข็มรูปตัว H สร้างขึ้นเพื่อการตอกแนวตั้งลงไปในดินหรือชั้นหิน และสามารถรองรับน้ำหนักที่สูงมากได้

• ใช้ในฐานราก:เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสะพาน อาคารสูง โครงสร้างทางทะเล และการใช้งานทางวิศวกรรมโยธาหนักอื่นๆ

• มาตรฐานการออกแบบ:มักเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM A572 เกรด 50 หรือข้อกำหนดที่คล้ายคลึงกัน

3. คานรูปตัว W (คานปีกกว้าง)

คานรูปตัว W, หรือคานปีกกว้างเป็นประเภทคานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในงานก่อสร้างสมัยใหม่

• ปีกกว้างขึ้น:เมื่อเทียบกับคาน I มาตรฐาน คาน W จะมีปีกที่กว้างกว่าและมักจะหนากว่าด้วย

• ความหนาที่แปรผัน:ความหนาของหน้าแปลนและเว็บสามารถแตกต่างกันได้ขึ้นอยู่กับขนาดและการใช้งาน ซึ่งทำให้การออกแบบโครงสร้างมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

• อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง:รูปทรงอันทรงประสิทธิภาพของคานรูปตัว W ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งสูงสุดในขณะที่ลดน้ำหนักวัสดุโดยรวม

• การใช้งานที่หลากหลาย:ตึกระฟ้า อาคารเหล็ก สะพาน การต่อเรือ และแพลตฟอร์มอุตสาหกรรม

• การใช้ทั่วโลก:พบได้ทั่วไปในยุโรป เอเชีย และอเมริกา มักผลิตตามมาตรฐาน EN 10024, JIS G3192 หรือ ASTM A992

เส้นเชื่อม HI Beam สแตนเลสสตีล

การเส้นเชื่อม H/I สแตนเลสสตีลเป็นกระบวนการผลิตประสิทธิภาพสูงที่ใช้ในการผลิตคานโครงสร้างโดยการเชื่อมแผ่นสแตนเลสด้วยการเชื่อมด้วยอาร์กใต้น้ำ (SAW) or การเชื่อม TIG/MIGเทคนิค ในกระบวนการนี้ แผ่นหน้าแปลนและแผ่นเว็บแต่ละแผ่นจะถูกประกอบอย่างแม่นยำและเชื่อมอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างชิ้นงานตามที่ต้องการโปรไฟล์คาน H หรือคาน Iคานเชื่อมมีความแข็งแรงเชิงกล ทนทานต่อการกัดกร่อน และมีขนาดที่แม่นยำ วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตคานขนาดที่กำหนดเองสำหรับงานก่อสร้าง ทางทะเล และอุตสาหกรรมที่ไม่มีขนาดรีดร้อนมาตรฐาน กระบวนการเชื่อมช่วยให้มั่นใจการเจาะทะลุเต็มที่และข้อต่อที่แข็งแรงช่วยให้คานรับน้ำหนักโครงสร้างหนักได้พร้อมทั้งยังคงคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนของสเตนเลสสตีลได้เหนือกว่า

Ⅱ. กายวิภาคของคาน I

การทำความเข้าใจโครงสร้างของคาน I ถือเป็นกุญแจสำคัญในการเข้าใจว่าเหตุใดคาน I จึงทำงานได้ดีภายใต้แรงกดดัน

1. หน้าแปลน

• การแผ่นแนวนอนด้านบนและด้านล่างของคาน

• ออกแบบมาเพื่อต้านทานโมเมนต์ดัดพวกมันรับมือกับแรงอัดและแรงดึง

• ความกว้างและความหนาของหน้าแปลนเป็นตัวกำหนดส่วนใหญ่ความสามารถในการรับน้ำหนักของคาน.

2. เว็บไซต์

• การจานแนวตั้งการเชื่อมต่อหน้าแปลน

• ออกแบบมาเพื่อต้านทานแรงเฉือนโดยเฉพาะบริเวณกลางคาน

• ความหนาของเว็บมีผลกระทบต่อความแข็งแรงเฉือนโดยรวมและความแข็งของคาน

3. โมดูลัสของภาคตัดขวางและโมเมนต์ความเฉื่อย

• โมดูลัสของส่วนเป็นสมบัติทางเรขาคณิตที่กำหนดความแข็งแรงของคานในการต้านทานการดัดงอ

• โมเมนต์ความเฉื่อยวัดความต้านทานต่อการเบี่ยงเบน

• ความเป็นเอกลักษณ์รูปตัว Iให้ความสมดุลที่ยอดเยี่ยมระหว่างความสามารถในการรับโมเมนต์สูงกับการใช้ปริมาณวัสดุต่ำ

สแตนเลสสตีล HI Beam R Angle Polishing

การการขัดมุม Rกระบวนการสำหรับคาน H/I สแตนเลสสตีลหมายถึงการขัดเงาอย่างแม่นยำของมุมร่องด้านในและด้านนอก (รัศมี)ตรงที่หน้าแปลนและแผ่นมาบรรจบกัน ขั้นตอนนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพความเรียบของพื้นผิวและความสวยงามที่ดึงดูดใจของคานพร้อมทั้งปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนโดยการกำจัดรอยเชื่อมที่เปลี่ยนสี ออกไซด์ และความหยาบของพื้นผิวในโซนเปลี่ยนผ่านโค้ง การขัดมุม R มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานด้านสถาปัตยกรรม สุขาภิบาล และห้องคลีนรูมซึ่งทั้งรูปลักษณ์และสุขอนามัยเป็นสิ่งสำคัญ มุมโค้งมนที่ขัดเงาส่งผลให้การเสร็จสิ้นที่สม่ำเสมอลดความเสี่ยงของการสะสมของสิ่งปนเปื้อน และช่วยให้ทำความสะอาดได้ง่ายขึ้น ขั้นตอนการตกแต่งนี้มักใช้ร่วมกับการขัดผิวทั้งหมด (เช่น เบอร์ 4 หรือขัดเงากระจก) เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดมาตรฐานการตกแต่งหรือการใช้งาน.

Ⅲ. การประยุกต์ใช้คาน I ในการก่อสร้าง

เนื่องจากมีจุดแข็งและประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างที่สูง คานรูปตัว I และคานรูปตัว H จึงถูกนำมาใช้ในงานก่อสร้างและโครงการวิศวกรรมหนักแทบทุกประเภท

1. อาคารพาณิชย์และที่พักอาศัย

• โครงสร้างหลัก:ใช้ในเสา คาน และคานรับน้ำหนักอาคารหลายชั้น

• ระบบหลังคาและพื้น:คานรูปตัว I เป็นส่วนหนึ่งของโครงกระดูกที่รองรับพื้นและหลังคา

• แพลตฟอร์มอุตสาหกรรมและชั้นลอย:ความสามารถในการรับน้ำหนักสูงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการก่อสร้างชั้นลอย

2. โครงการโครงสร้างพื้นฐาน

• สะพานและสะพานลอย:คานรูปตัว W และเสาเข็มรูปตัว H มักใช้ในคานสะพานและเสาค้ำพื้น

• โครงสร้างทางรถไฟ:คานรูปตัว I ใช้ในฐานรางและโครงรับน้ำหนัก

• ทางหลวง:ราวกั้นมักใช้เหล็กโปรไฟล์รูปตัว W เพื่อทนต่อแรงกระแทก

3. วิศวกรรมทางทะเลและนอกชายฝั่ง

• สิ่งอำนวยความสะดวกท่าเรือและท่าเทียบเรือ:เสาเข็มรูปตัว H ที่ตอกลงไปในดินใต้น้ำจะช่วยสร้างฐานรองรับ

• การต่อเรือ:โครงเรือและดาดฟ้าใช้คาน I ที่มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรง

4. การผลิตและอุปกรณ์อุตสาหกรรม

• โครงรองรับเครื่องจักร:คานรูปตัว I มีส่วนฐานที่มั่นคงสำหรับการติดตั้งอุปกรณ์

• เครนและคานเครน:คานรูปตัว W ที่มีความแข็งแรงสูงทำหน้าที่เป็นราวหรือรางเหนือศีรษะ

Ⅳ. ข้อดีของคาน I

วิศวกรและสถาปนิกเลือกคานไอเนื่องจากมีข้อดีเชิงโครงสร้างและเศรษฐกิจหลายประการ:

1. อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง

รูปทรงตัว I ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักสูงสุดในขณะที่ใช้ปริมาณวัสดุน้อยลง ส่งผลให้การใช้เหล็กลดลงและต้นทุนโครงการลดลง

2. ความยืดหยุ่นในการออกแบบ

มีขนาดและประเภทต่างๆ (เช่น คาน S, คาน W, เสาเข็ม H) ให้เลือกเพื่อตอบสนองความต้องการโครงสร้างที่หลากหลาย

3. ความคุ้มค่า

เนื่องจากมีโปรไฟล์ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมและมีจำหน่ายอย่างแพร่หลาย I-beam จึงเป็นหนึ่งในวัสดุที่ดีที่สุดอัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิภาพในการก่อสร้างเหล็ก

4. ความสะดวกในการผลิตและการเชื่อม

สามารถตัด เจาะ และเชื่อมหน้าแปลนและเว็บได้อย่างง่ายดายโดยใช้เทคนิคการผลิตมาตรฐาน

5. ความทนทาน

เมื่อผลิตจากเหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง(เช่น ASTM A992, S275JR, Q235B) คาน I มีความทนทานต่อการสึกหรอ การกัดกร่อน และแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม

Ⅴ. เกณฑ์การเลือกคาน I

เมื่อเลือกประเภทที่ถูกต้องคานไอสำหรับโครงการ โปรดพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

• ข้อกำหนดการโหลด:กำหนดภาระแนวแกน แรงเฉือน และการดัด

• ความยาวช่วง:ช่วงที่ยาวขึ้นมักจะต้องใช้ปีกที่กว้างขึ้นหรือโมดูลัสส่วนที่สูงกว่า

• ประเภทฐานรากหรือโครงสร้าง:เสาเข็มรูปตัว H สำหรับฐานรากลึก; คานรูปตัว W สำหรับโครงสร้างหลัก

• เกรดวัสดุ:เลือกเกรดเหล็กที่เหมาะสมตามความแข็งแรง ความสามารถในการเชื่อม และความทนทานต่อการกัดกร่อน

• การปฏิบัติตามมาตรฐาน:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคานเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM, EN หรือ JIS สำหรับภูมิภาคหรือโครงการของคุณ

บทสรุป

คาน I-beams—ไม่ว่าจะเป็นแบบมาตรฐานคานรูปตัว S, คานรูปตัว Wหรืองานหนักกอง H—คือกระดูกสันหลังของวิศวกรรมโครงสร้างสมัยใหม่การออกแบบที่มีประสิทธิภาพ การกำหนดค่าที่หลากหลาย และคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะกับทุกสิ่งตั้งแต่ตึกระฟ้าไปจนถึงสะพาน เครื่องจักรไปจนถึงแท่นขุดเจาะนอกชายฝั่ง

เมื่อใช้ถูกต้องแล้วคานไอมอบความแข็งแกร่ง ความทนทาน และความคุ้มค่าในการก่อสร้างที่ไม่มีใครเทียบได้ การเข้าใจความแตกต่างระหว่างแต่ละประเภทจะช่วยให้วิศวกร ผู้รับเหมา และผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อสามารถตัดสินใจอย่างชาญฉลาดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทั้งประสิทธิภาพและความคุ้มทุน.