เหล็กโครงสร้างถูกนำมาใช้มากขึ้นในโครงสร้างอาคารเหล็กสำเร็จรูปและการก่อสร้างแบบดั้งเดิม ด้วยข้อดีที่โดดเด่น เช่น รูปทรง ชนิด และขนาดที่หลากหลายเพื่อตอบสนองความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกัน สามารถผลิตได้ง่าย และมีแหล่งผลิตมากมายในตลาด เปปสตีลชวนทุกคนเรียนรู้และจำแนกประเภทของเหล็กโครงสร้าง รวมถึงการใช้งานจริงของเหล็กโครงสร้าง
1. เหล็กโครงสร้างคืออะไร?
เหล็กโครงสร้างคือเหล็กชนิดหนึ่งที่ใช้เป็นวัสดุก่อสร้างในรูปทรงต่าง ๆ รูปทรงเหล่านี้มักออกแบบด้วยหน้าตัดเฉพาะที่คล้ายกับคานยาว เหล็กโครงสร้างถูกออกแบบด้วยรูปร่างและขนาดตามข้อกำหนดที่เหมาะสมสำหรับโครงการต่าง ๆ เช่น อาคาร ถนน สะพาน เป็นต้น โดยมีวิธีการผลิตวัสดุชนิดนี้ เช่น การรีดร้อน การรีดเย็น การเชื่อมที่ซับซ้อน การดัด เป็นต้น.
Read more: Pre-engineered Steel Buildings: Components And Applications
2. ประเภทและเกรดของเหล็กโครงสร้าง
เหล็กโครงสร้างมีหลายประเภท ซึ่งแต่ละประเภทถูกออกแบบมาเพื่อการใช้งานเฉพาะ เหล็กโครงสร้างมีรูปทรงและเกรดต่าง ๆ ที่เลือกใช้ตามข้อกำหนดของโครงการ การจำแนกเหล็กโครงสร้างถูกกำหนดโดยรูปร่างของหน้าตัด โดยรูปทรงที่ใช้ทั่วไป ได้แก่ รูปทรง I, T และ C นอกจากนี้ คุณสมบัติของเหล็กยังส่งผลโดยตรงต่อเกรดของเหล็ก ดังนั้นการเลือกเกรดต่าง ๆ ของเหล็กโครงสร้างจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ตรงกับเกณฑ์การออกแบบที่หลากหลาย
Read more: What Is Structural Steel Welding? Definition And Methods
ประเภทของวัสดุเหล็กโครงสร้างที่นิยมใช้และเป็นมาตรฐาน:
2.1. เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon steels)
เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นเหล็กชนิดหนึ่งที่มีคาร์บอนเป็นธาตุผสมหลัก เช่น เซอร์โคเนียม โคบอลต์ นิกเกิล เป็นต้น โดยมีธาตุอื่น ๆ อยู่ในปริมาณน้อย (ไม่เกิน Cu 0.4% และไม่เกินร้อยละตามน้ำหนักที่กำหนด (Mn: 1.6%, Si: 0.6%, Cu: 0.6%) เป็นเหล็กชนิดที่พบบ่อยที่สุด คิดเป็นมากกว่า 90% ของเหล็กทั้งหมดที่มีการผลิต โดยเหล็กกล้าคาร์บอนประกอบด้วยเหล็กและคาร์บอน โดยมีปริมาณคาร์บอนตั้งแต่ 0.05% ถึง 2.1% (by weight)
ประเภทของเหล็กกล้าคาร์บอนแบ่งตามปริมาณคาร์บอน:
- เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (< 0.3%)
- เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง (0.3-0.6%)
- เหล็กกล้าคาร์บอนสูง (0.6-1%)
- เหล็กกล้าคาร์บอนพิเศษสูง (1.25-2%)
เหล็กกล้าคาร์บอนส่วนใหญ่ใช้ในท่อและท่อโครงสร้าง เป็นวัสดุที่หลากหลายและมีราคาไม่แพงเหมาะแก่การใช้ในงานหลากหลายประเภท อย่างไรก็ตาม ทุกคนควรรู้ว่าเหล็กกล้าคาร์บอนนั้นมีความไวต่อการกัดกร่อน ดังนั้นจึงควรป้องกันจากสภาพแวดล้อมภายนอกเป็นอย่างดี
Read more: Application of Cold Rolled Steel
2.2. เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำความแข็งแรงสูง (HSLA)
เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำความแข็งแรงสูง (HSLA) เป็นเหล็กกล้าโลหะผสมประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติเชิงกลดีกว่าหรือมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน โดยเหล็กกล้าประเภท HSLA แตกต่างจากเหล็กกล้าประเภทอื่น ๆ ตรงที่ไม่ได้ผลิตขึ้นตามองค์ประกอบทางเคมีเฉพาะ แต่เป็นไปตามคุณสมบัติเชิงกลที่เฉพาะเจาะจง
เหล็กกล้า HSLA มักถูกผลิตขึ้นด้วยการใช้ธาตุผสมที่มีปริมาณต่ำ เช่น แมงกานีส (สูงสุด 2%) วาเนเดียม ไทเทเนียม โมลิบดีนัม หรือโบรอน ธาตุเหล่านี้สามารถถูกเติมเข้าไปเป็นธาตุเดี่ยวหรือผสมกันเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ
โดยรวมแล้ว เหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำความแข็งแรงสูงมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน โดยเฉพาะการกัดกร่อนทางบรรยากาศ มักถูกใช้งานในรูปทรงโครงสร้างและแผ่นเหล็ก
Read more: What is Synthetic Steel? Features and Classifications
2.3. เหล็ก Forged
เหล็ก Forged เป็นเหล็กกล้าประเภทหนึ่งที่ถูกขึ้นรูปโดยการตอกหรือกดให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ กระบวนการนี้เรียกว่าการทุบขึ้นรูป เหล็ก Forged มักจะแข็งแรงและทนทานกว่าเหล็กกล้าประเภทอื่น เช่น เหล็กหล่อหรือเหล็กรีด
การทุบขึ้นรูปทำได้โดยการให้ความร้อนกับเหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงแล้วกดหรือทุบเหล็กให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ โดยใช้พลังงานกลและความร้อนในการทำให้แท่งเหล็กหรือบิลเล็ตเหล็กเปลี่ยนรูปและไหลเข้ารูปร่างที่ต้องการ เหล็ก Forged มักถูกใช้ในการผลิตเฟือง แบริ่ง เพลา บานพับ วาล์ว และส่วนประกอบอื่น ๆ
Read more: Advantages Of Pre-fabricated Corrugated Steel Floor And Common Industrial Floor Types
2.4. เหล็กกล้าโลหะผสมชุบแข็งและชุบอ่อน (Quenched And Tempered Alloy Steels)
เหล็กกล้าโลหะผสมชุบแข็งและชุบอ่อนเป็นเหล็กกล้าประเภทหนึ่งที่ผ่านกระบวนการการอบชุบด้วยความร้อน กระบวนการนี้ช่วยให้เหล็กมีความแข็งแรง และมีความเหนียวเพิ่มขึ้น
- การชุบแข็ง (Quenching) เกิดจากการให้ความร้อนเหล็กจนถึงอุณหภูมิสูงและทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในของเหลว เช่น น้ำ หรือน้ำมัน ซึ่งทำให้เกิดโครงสร้างไมโครสโคปิกของมาร์เทนไซต์ที่แข็ง
- การชุบอ่อน (Tempering) เกิดจากการให้ความร้อนเหล็กที่ชุบแข็งแล้วไปยังอุณหภูมิต่ำกว่าและทำให้เย็นลงอย่างช้า ๆ ซึ่งทำให้โครงสร้างไมโครสโคปิกของมาร์เทนไซต์นิ่มลงและทำให้เหล็กมีความเหนียวมากขึ้น
เหล็กกล้าโลหะผสมชุบแข็งและชุบอ่อน มักถูกใช้ในอาคารก่อสร้าง เช่นเดียวกับในเพลาและสลักเกลียว และในอุตสาหกรรมเหมืองแร่
Read more: Bolt Connections In Steel Structure
3. รูปทรงเหล็กโครงสร้างมาตรฐานทั่วไปมีดังนี้:
- รูปตัว L (L- shape): มักใช้ในงานก่อสร้าง อุตสาหกรรม การค้า การขนส่ง หรือการทำเหมือง
- รูปตัว U (U-shape): มีด้านขนานกันในมุมที่ถูกต้อง คล้ายกับรูปตัว “U” มีความทนทานสูง
- รูปตัว C (C-shape): มีหน้าตัดคล้ายตัว “C” ใช้ทำโครงเหล็กใต้หลังคาเพื่อการรองรับ (supporting effect)
- รูปตัว Z (Z-shape): หน้าตัดคล้ายตัว “Z” มีความคล้ายกับรูปตัว “C” ใช้ทำโครงเหล็ก
- หน้าตัดกลวงรูปท่อ (Tubular hollow cross form): หน้าตัดกลวงรูปท่อมีความต้านทานการบิดสูง ใช้ในงานก่อสร้างหลายแกน
- แผ่นเรียบ (Flatform): มักเรียกว่าแผ่นเหล็ก ใช้ติดกับส่วนก่อสร้างเพื่อเพิ่มความแข็งแรงในการรองรับ
- หน้าตัดกลวงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า (Rectangular hollow cross-section): หน้าตัดกลวงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีลักษณะคล้ายกับหน้าตัดกลวงรูปวงกลม มักใช้ในอุตสาหกรรมเหล็กเครื่องกลและการก่อสร้างหลายประเภท
- หน้าตัดกลวงรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส (Square hollow cross-section): เนื่องจากรูปทรงนี้ยากต่อการรวมกับรูปทรงอื่น หน้าตัดกลวงรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสจึงใช้เฉพาะเป็นเสาหรือคานของอาคารเท่านั้น
- คานและเสารูปทรงเรียว (Taper-shaped beams and columns): เป็นที่นิยมในอาคารเหล็กสำเร็จรูปในอุตสาหกรรม
Read more: Application of Cold Rolled Steel
4. ข้อดีและข้อเสียของเหล็กโครงสร้าง
| ข้อดี | ข้อเสีย |
| อัตราความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง | ไวต่อการกัดกร่อน |
| ทนทานสูง | ต้นทุนสำหรับการทนไฟสูง |
| มีความยืดหยุ่นจากความเหนียว | |
| ยั่งยืน |
4.1 อัตราความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง (Higher strength/weight ratio)
เหล็กโครงสร้างมีอัตราความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงมาก ซึ่งหมายความว่าเหล็กมีความแข็งแรงมากเมื่อเทียบกับน้ำหนักของมัน นี่เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของเหล็กโครงสร้างเมื่อเทียบกับวัสดุก่อสร้างอื่นๆ เช่น ไม้และคอนกรีต
4.2 ทนทานสูง (High durability)
เหล็กโครงสร้างเป็นวัสดุที่มีความทนทานสูงมาก สามารถใช้งานได้ยาวนานหลายทศวรรษ โดยความทนทานสูงของเหล็กโครงสร้างนั้นเหมาะสำหรับการใช้งานในสถานการณ์ที่ต้องการประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือในระยะยาว เช่น การสร้างสะพาน อาคาร และโครงสร้างอื่น ๆ
4.3 มีความยืดหยุ่นจากความเหนียว (Versatility due to good ductility)
เหล็กโครงสร้างเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูงเนื่องจากมีความเหนียวดีมาก ซึ่งหมายความว่าเหล็กโครงสร้างสามารถโค้งงอและขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้อย่างหลากหลาย ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในโครงการก่อสร้างหลากหลายประเภท
4.4 ยั่งยืน (Sustainability)
เหล็กโครงสร้างเป็นวัสดุที่ยั่งยืน สามารถนำกลับมารีไซเคิลได้ซ้ำๆ หลายครั้ง ในความเป็นจริง เหล็กเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีการรีไซเคิลมากที่สุดในโลก ในปี 2021 อุตสาหกรรมเหล็กได้รีไซเคิลเศษเหล็กถึง 1.6 พันล้านตัน ซึ่งเทียบเท่ากับ 74% ของเหล็กที่ผลิตในปีนั้น
การรีไซเคิลเหล็กมีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจหลายประการ ช่วยลดความต้องการในการขุดและกระบวนการใหม่ของแร่เหล็ก ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
นอกจากนี้ยังช่วยอนุรักษ์พื้นที่ฝังกลบขยะ โดยการพิจารณาข้อเสียของเหล็กโครงสร้างอย่างรอบคอบและดำเนินการลดผลกระทบเหล่านั้น วิศวกรและสถาปนิกสามารถออกแบบและก่อสร้างโครงสร้างเหล็กโครงสร้างที่ปลอดภัย ทนทาน และสวยงามได้
5. เหล็กโครงสร้างเหมาะกับสร้างอะไร
- อาคาร: เหล็กโครงสร้างเป็นกระดูกสันหลังของอาคารสมัยใหม่หลายแห่ง ตั้งแต่ตึกระฟ้าจนถึงบ้านพักอาศัย ใช้ในการสร้างโครงที่รองรับน้ำหนักของผนัง พื้น และหลังคา
- สะพาน: เหล็กโครงสร้างยังใช้ในการสร้างสะพานที่มีความยาวและระยะข้ามขนาดใหญ่ สามารถรองรับน้ำหนักของยานพาหนะและคนเดินเท้าได้ และยังสามารถทนต่อแรงของลมและน้ำได้
- หอคอย: เหล็กโครงสร้างใช้ในการสร้างหอคอย เช่น หอคอยโทรคมนาคมและกังหันลม ซึ่งหอคอยเหล่านี้ต้องสามารถทนต่อแรงลมแรงและสภาพอากาศสุดขั้วอื่นๆ
- โครงสร้างอื่นๆ: เหล็กโครงสร้างยังใช้ในโครงสร้างอื่นๆ เช่น การก่อสร้างโกดัง คลังสินค้า สนามกีฬา และโรงงานอุตสาหกรรม
เหล็กโครงสร้างเป็นวัสดุที่มีความหลากหลายและทนทาน ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อสร้างสมัยใหม่ มีความแข็งแรง น้ำหนักเบา และมีราคาค่อนข้างถูก ทำให้เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการใช้งานในหลายประเภท
Read more: Construction Of Pre-engineered Steel Factory 2023
5.1. เป็นโครงสร้างสำหรับการก่อสร้างเชิงพาณิชย์
5.2. เป็นโครงสร้างสำหรับโรงงาน
Read more: Price Quotes for Construction of High-rise Pre-engineered Steel
5.3. เป็นโครงสร้างสำหรับอาคารโครงเหล็กโยธา
5.4. ใช้ในการสร้างสะพานถนน
5.5. ใช้ในการทำแปหลังคาเหล็กลอนแบบ C และ Z
นอกจากนี้เหล็กโครงสร้างยังใช้ในการทำเสาอากาศ, เสารับส่งสัญญาณ, ทางรถไฟ และอื่น ๆ
6. คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเหล็กโครงสร้าง
6.1. เหล็กโครงสร้างมีประเภทใดบ้าง?
ประเภทเหล็กโครงสร้างที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ เหล็กคาร์บอน, เหล็กโลหะผสมความแข็งแรงสูง, เหล็กหล่อ และเหล็กโลหะผสมอบชุบแข็ง เหล็กโครงสร้างเป็นเหล็กที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับใช้ในการก่อสร้างโครงสร้างรับน้ำหนัก
เปปสตีล เราคือบริษัทระดับโลกที่เชี่ยวชาญในการให้บริการโซลูชั่นสำหรับอาคารเหล็กสำเร็จรูปและโครงสร้างเหล็ก ในระหว่างการดำเนินงาน บริษัทได้ดำเนินโครงการต่างๆ กว่า 6000 โครงการในหลายประเทศ เช่น เวียดนาม, ไทย, ลาว,… ดังนั้น เปปสตีลจึงมุ่งมั่นเสมอที่จะให้บริการที่ครอบคลุมและเป็นมืออาชีพแก่ลูกค้าตลอดโครงการและรักษาการสนับสนุนลูกค้า บริการมาตรฐานบางอย่างใน เปปสตีลที่ลูกค้าสามารถพิจารณาได้คือ การก่อสร้างอาคารสำเร็จรูปด้วยระบบสัญญามาตรฐานสูง การให้บริการระบบหลังคาเหล็กลอน และอุปกรณ์ก่อสร้างระดับไฮเอนด์
