H-Beam กับ I-Beam: คู่มือเปรียบเทียบโดยละเอียด

 

คานรูปตัวไอ เป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่มีหน้าตัดเป็นรูปตัว I (คล้ายกับอักษรตัวพิมพ์ใหญ่แบบเซอริฟ “I”) หรือเป็นรูปตัว H คำศัพท์ทางเทคนิคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ คานรูปตัว H, หน้าตัดรูปตัว I, เสาอเนกประสงค์ (UC), คานรูปตัว W (หมายถึง “ปีกกว้าง”), คานอเนกประสงค์ (UB), คานเหล็กรีด (RSJ) หรือคานรูปตัว T คู่ คานเหล่านี้ทำจากเหล็กและสามารถใช้ในงานก่อสร้างต่างๆ ได้

ด้านล่างนี้ เราจะเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างคานรูปตัว H และคานรูปตัว I จากมุมมองของหน้าตัด การใช้งานคานรูปตัว H

คานรูปตัว H มักใช้ในโครงการที่ต้องการช่วงกว้างและความสามารถในการรับน้ำหนักสูง เช่น สะพานและอาคารสูง

0.1 การประยุกต์ใช้งานของคาน I

คานตัว I ขึ้นชื่อในเรื่องน้ำหนักเบาและประหยัด จึงเหมาะกับอาคารที่พักอาศัยและโครงสร้างอุตสาหกรรมเบา

บทความนี้จะเจาะลึกถึงการออกแบบ กระบวนการผลิต สถานการณ์การใช้งาน และประสิทธิภาพของคานรูปตัว H และคานรูปตัว I ภายใต้เงื่อนไขต่างๆ

1.0 คำจำกัดความและการออกแบบของคานรูปตัว H และคานรูปตัว I

 

1.1 คานรูปตัว H

คานรูปตัว H มีหน้าตัดเป็นรูปตัว H มีลักษณะเด่นคือมีปีกแบนกว้างและมีแผ่นหนา ปีกขนาดใหญ่ทำให้กระจายน้ำหนักได้ในพื้นที่กว้างขึ้น ช่วยเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและเสถียรภาพของโครงสร้าง

การออกแบบคานรูปตัว H ทำให้สามารถกระจายน้ำหนักได้สม่ำเสมอทั้งในแนวตั้งและแนวนอน จึงเหมาะเป็นพิเศษสำหรับอาคารขนาดใหญ่ สะพาน และโครงการอุตสาหกรรมที่ต้องการการรองรับน้ำหนักหนัก

ความหนาของทั้งเว็บและหน้าแปลนทำให้มีความต้านทานต่อแรงดัดและแรงเฉือนได้ดีขึ้น ทำให้คานรูปตัว H เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการที่มีความแข็งแรงสูง

1.2 คานไอ

คานรูปตัว I มีหน้าตัดเป็นรูปตัว I โดยมีปีกที่แคบและหนากว่า โดยออกแบบมาเพื่อรับน้ำหนักแนวตั้งเป็นหลัก การออกแบบของคานรูปตัว I ช่วยให้คานสามารถต้านทานแรงกดแนวตั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในโครงสร้างรองรับพื้นหรือหลังคา

คานรูปตัว I มีน้ำหนักเบาและประหยัด โดยมีอัตราส่วนหน้าแปลนต่อโครงเหล็กที่เหมาะสม ทำให้คานรูปตัว I ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในอาคารน้ำหนักเบาและโครงสร้างขนาดกลาง เมื่อเปรียบเทียบกับคานรูปตัว H แล้ว คานรูปตัว I จะมีความสามารถในการรับน้ำหนักด้านข้างที่น้อยกว่า และเหมาะสำหรับโครงการที่มีความต้องการรับน้ำหนักน้อยกว่า

2.0 การเปรียบเทียบกระบวนการผลิตระหว่าง H-Beams และ I-Beams

2.1 คานรูปตัว H

• กระบวนการรีด:
  • ผลิตผ่านกระบวนการรีดเย็นและรีดร้อนหลายขั้นตอน
  • เครื่องรีดคานเอชสามารถควบคุมขนาดและรูปร่างได้อย่างแม่นยำ
  • เครื่องขัดเงาแบบ H-Beam ขจัดจุดบกพร่องบนพื้นผิวหรือเพิ่มความเรียบเนียน
• สถานการณ์ที่สามารถนำไปใช้ได้:
  • เหมาะสำหรับงานก่อสร้างที่แม่นยำสูงและโครงการอุตสาหกรรมหนัก
  • นิยมใช้ในสะพาน โครงสร้างอาคารขนาดใหญ่ และสถานที่ที่ต้องรับแรงสูง

2.2 คานไอ

• กระบวนการรีดร้อน:
  • ผลิตในปริมาณมากโดยการรีดร้อน
  • ในระหว่างการผลิต การดัดหรือบิดใดๆ ในคานรูปตัว I จะได้รับการแก้ไขเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเรียบและตรง
  • เครื่องเจาะ ใช้ในการเจาะรูบนหน้าแปลนหรือแผ่นเหล็กรูปตัว I อย่างรวดเร็ว ช่วยให้ประกอบและเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กได้ง่ายขึ้น
• สถานการณ์ที่สามารถนำไปใช้ได้:
  • มักใช้ในโครงการก่อสร้างแบบเดิม เช่น อาคารโครงเหล็กและคานรับน้ำหนัก

3.0 ผลกระทบของกระบวนการผลิตต่อต้นทุน

 

โดยรวมแล้วต้นทุนการผลิตคานรูปตัว H จะสูงกว่าคานรูปตัว I

• คานรูปตัว H:เนื่องจากกระบวนการรีดที่ซับซ้อนและข้อกำหนดความแม่นยำสูง อุปกรณ์และกระบวนการผลิตจึงต้องครอบคลุมมากขึ้น ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น
• คานไอ:กระบวนการที่ง่ายกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตเหล็กรีดร้อนขนาดใหญ่ ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตต่ำลง

4.0 ผลกระทบของกระบวนการผลิตต่อเวลาการส่งมอบ

คานรูปตัว I ที่มีขนาดมาตรฐานจะมีระยะเวลาการส่งมอบสั้นกว่าคานรูปตัว H

• คานรูปตัว H:ความซับซ้อนของกระบวนการส่งผลให้เวลาการผลิตยาวนานขึ้นและกำหนดการส่งมอบที่ขยายออกไป
• คานไอ:กระบวนการผลิตที่เรียบง่ายทำให้การผลิตจำนวนมากรวดเร็วยิ่งขึ้น ส่งผลให้ระยะเวลาในการส่งมอบสั้นลง

5.0 ผลกระทบของกระบวนการผลิตต่อคุณภาพผลิตภัณฑ์

• คานรูปตัว H:มีความแข็งแรงและทนทานสูง เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแข็งแรงเชิงโครงสร้างสูง
• คานไอ:การผลิตค่อนข้างง่ายกว่า ส่งผลให้ความแม่นยำและความสม่ำเสมอทางเรขาคณิตลดลง แต่ยังคงตอบสนองความต้องการการใช้งานการก่อสร้างทั่วไปได้

6.0 การเปรียบเทียบการเลือกใช้วัสดุและความแข็งแรงของโครงสร้างระหว่างคานรูปตัว H และคานรูปตัว I

 

6.1 คานรูปตัว H

• ความหนาของวัสดุ:โดยทั่วไปแล้วคานรูปตัว H มักทำจากแผ่นเหล็กที่มีความหนา เหมาะสำหรับการก่อสร้างหนักและวิศวกรรมแรงสูง โดยให้ความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งแรงอัดที่สูงขึ้น
• การออกแบบหน้าแปลน:หน้าแปลนกว้างและแบนของคานรูปตัว H ช่วยให้กระจายน้ำหนักได้ในพื้นที่กว้างขึ้น ทำให้มีความต้านทานการดัดงอสูงขึ้น จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการรับน้ำหนักในแนวตั้งและแนวนอน
• ประสิทธิภาพการดัด:การออกแบบคานรูปตัว H ทำให้มีความแข็งแรงในการดัดมากขึ้น จึงเหมาะกับโครงสร้างที่ต้องการความต้านทานต่อน้ำหนักช่วงกว้าง เช่น สะพานขนาดใหญ่และโรงงาน

6.2 คานไอ

• ความหนาของวัสดุ:โดยทั่วไปแล้วคานตัว I มักทำจากแผ่นเหล็กที่บางกว่า ซึ่งเหมาะกับการออกแบบน้ำหนักเบา ใช้ปริมาณวัสดุน้อยกว่า และมีต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำกว่า
• การออกแบบหน้าแปลน:ปีกแคบของคาน I ถูกออกแบบมาเพื่อลดการใช้ปริมาณวัสดุให้เหลือน้อยที่สุด เหมาะสำหรับการรับแรงกดในแนวตั้ง แต่มีความต้านทานการดัดด้านข้างที่อ่อนแอกว่า
• ประสิทธิภาพการดัด:คานรูปตัว I ทำหน้าที่ได้ดีในการรับน้ำหนักแนวตั้ง จึงเหมาะกับโครงสร้างที่มีช่วงช่วงสั้น เช่น อาคารน้ำหนักเบา แต่ไม่เหมาะกับการรับน้ำหนักด้านข้างที่มีกำลังแรงสูงหรือโครงการที่มีช่วงช่วงกว้าง

7.0 การเปรียบเทียบความแข็งแรงและความสามารถในการรับน้ำหนักระหว่างคานรูปตัว H และคานรูปตัว I

• คานรูปตัว H:มีความสามารถในการรับน้ำหนักด้านข้างและแนวตั้งได้ดี การออกแบบหน้าแปลนที่กว้างทำให้สามารถรับน้ำหนักได้มากในทั้งสองทิศทาง พร้อมทั้งมีประสิทธิภาพการดัดและอัดที่เหนือกว่า จึงเหมาะสำหรับอาคารขนาดใหญ่ สะพาน และโครงสร้างสูง
• คานไอ:เหมาะสำหรับโครงการที่ต้องรับแรงกดในแนวตั้ง เช่น โครงอาคารน้ำหนักเบา ความต้านทานแรงกดด้านข้างจะอ่อนกว่า แต่การออกแบบให้มีน้ำหนักเบาทำให้เหมาะสำหรับโครงการที่ต้องการน้ำหนักโครงสร้างที่ลดลง

8.0 สถานการณ์การใช้งานคานรูปตัว H และคานรูปตัว I ในการออกแบบก่อสร้าง

8.1 การประยุกต์ใช้งานของคานรูปตัว H

• อาคารขนาดใหญ่:มักใช้ในอาคารสูงและโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ โดยเฉพาะโครงสร้างที่ต้องรับแรงจากหลายทิศทาง
• วิศวกรรมสะพาน:คานรูปตัว H ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างสะพาน เหมาะสำหรับช่วงกว้างที่ต้องรับแรงทั้งในแนวข้างและแนวตั้ง
• โครงสร้างอุตสาหกรรมหนัก:จุดแข็งและความทนทานสูงทำให้เหมาะแก่การรองรับโครงสร้างอุปกรณ์หนัก

8.2 การประยุกต์ใช้งานของคาน I

• อาคารน้ำหนักเบา:คานตัว I เหมาะกับโครงสร้างน้ำหนักเบา เช่น อาคารที่พักอาศัย โกดัง และร้านค้า
• โครงสร้างช่วงสั้น:เนื่องจากมีความสามารถในการรับน้ำหนักแนวตั้งที่แข็งแกร่งและมีต้นทุนต่ำ จึงนิยมใช้ในโครงสร้างที่มีช่วงช่วงสั้น เช่น คานรองรับพื้นและโรงงานโครงเหล็กน้ำหนักเบา
• โครงการลดน้ำหนัก:คานรูปตัว I มีประสิทธิภาพดีในโครงการที่ต้องการลดน้ำหนักโครงสร้าง เช่น อาคารเรียบง่ายหรือการก่อสร้างแบบโมดูลาร์

9.0 อายุการใช้งานและการบำรุงรักษาของคานรูปตัว H และคานรูปตัว I

9.1 คานรูปตัว H

เนื่องจากหน้าแปลนและการออกแบบเว็บที่หนากว่า คานรูปตัว H จึงมีความทนทานสูงในโครงการที่มีการรับน้ำหนักมาก โดยมีอายุการใช้งานยาวนาน ทำให้เหมาะเป็นพิเศษสำหรับสภาพแวดล้อมการก่อสร้างที่มีความแข็งแรงสูง และยังต้องมีต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำอีกด้วย

9.2 คานไอ

คาน I มีอายุการใช้งานที่เพียงพอสำหรับโครงการที่มีน้ำหนักเบา แต่สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีช่วงกว้างหรือมีความเค้นสูง อาจต้องมีการบำรุงรักษามากกว่า อายุการใช้งานสั้นกว่า และต้นทุนการบำรุงรักษาอาจสูงกว่า

10.0 ความปลอดภัยและการปฏิบัติตามข้อกำหนดของคานรูปตัว H และคานรูปตัว I

10.1 ความปลอดภัยของคานรูปตัว H

คานรูปตัว H มีความเสถียรของโครงสร้างสูง มีความต้านทานการดัดและการเฉือนได้ดี ทำให้สามารถใช้งานได้ดีในงานออกแบบที่ทนต่อแผ่นดินไหวและลม เหมาะสำหรับพื้นที่เสี่ยงต่อแผ่นดินไหวและอาคารสูง

10.2 ความปลอดภัยของคาน I

คานตัว I เหมาะสำหรับโครงสร้างน้ำหนักเบา แต่สำหรับโครงการที่มีช่วงกว้างหรือมีความเค้นสูง มักต้องมีการรองรับหรือการเสริมแรงเพิ่มเติมเพื่อความปลอดภัย

10.3 กฎหมายและมาตรฐานอาคาร

ทั้งสถาบันการก่อสร้างเหล็กแห่งอเมริกา (AISC) และมาตรฐานสากล (ISO) มีข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับการใช้คานรูปตัว H และคานรูปตัว I ทั้งสองอย่างนี้ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงและประสิทธิภาพเฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยและเป็นไปตามข้อกำหนดในวิศวกรรมการก่อสร้าง