มาทำความรู้จักกับเหล็กโครงสร้างรูปพรรณ
รีดร้อนกันเถอะ
เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน (Hot-Rolled Structural Steel) มีการใช้งานในต่างประเทศอย่างกว้างขวางมานาน และกำลังมีบทบาทมากขึ้นในวงการก่อสร้างของประเทศไทย เนื่องจากข้อดีหลายประการที่ทำให้การก่อสร้างด้วยเหล็กมีความคุ้มค่าต่อการใช้งาน เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนมีหลากหลายหน้าตัด และเกรดหรือชั้นคุณภาพ
สถาปนิก, วิศวกรหลายท่านอาจจะรู้จักเหล็กชนิดนี้ในชื่อ เหล็กเอชบีม หรือเหล็กไวด์แฟลงก์ (Wide Flange) จากหนังสือที่อ้างอิงกับมาตรฐาน ASTM ของประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งสำหรับการใช้งานในประเทศไทยนั้นทางสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (สมอ.) ได้กำหนดมาตรฐานเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนให้เป็นไปตามมาตรฐานบังคับ มอก.1227-2539 เนื่องจากเหล็กโครงสร้างเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีผลกระทบต่อความปลอดภัยของผู้ใช้งาน จึงได้กำหนดให้ผลิตภัณฑ์ที่ผลิต ต้องเป็นไปตามมาตรฐานดังกล่าว
การผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
เมื่อปี พ.ศ. 2537 เริ่มมีการผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนขนาดใหญ่ในประเทศไทย ซึ่งแต่เดิมผู้ใช้งานในประเทศต้องสั่งเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนจากต่างประเทศ ตามมาตรฐาน JIS ของญี่ปุ่น และ ASTM ของสหรัฐอเมริกา หลังจากมีการตั้งโรงงานในประเทศไทยแล้วทำให้ช่วยลดการนำเข้าสินค้าจากต่างประเทศลงได้
กระบวนการผลิตเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน จะเริ่มจากการนำเศษเหล็กมาหลอมในเบ้าขนาดใหญ่ ด้วยพลังงานไฟฟ้าให้มีความร้อนสูงถึง 1,600 °C จนกลายเป็นน้ำเหล็ก แล้วทำการปรุงแต่งส่วนผสมทางเคมีให้ได้ตามชั้นคุณภาพของมาตรฐานที่ต้องการผลิต เมื่อปรุงแต่งส่วนผสมทางเคมีเรียบร้อยแล้ว จึงนำน้ำเหล็กที่ได้ไปทำการหล่อให้เป็นแท่ง เพื่อนำเหล็กแท่งนั้นมารีดบนแท่นรีดในกระบวนการถัดไป
ที่แท่นรีดเหล็ก รูปร่าง ขนาดหน้าตัดของเหล็กแท่งจะถูกลดลงเปลี่ยนไปตามร่องผ่านของลูกรีด จนมีขนาดถูกต้องตามมาตรฐานที่ลูกค้าต้องการ หลังจากเหล็กเย็นตัวแล้วจึงนำเหล็กมาดัดให้ตรง และตรวจสอบคุณภาพอีกครั้งก่อนส่งมอบให้กับลูกค้า
เกรดหรือชั้นคุณภาพ
“ชั้นคุณภาพ” จะเป็นตัวระบุถึงคุณสมบติทางกล (Mechanical Properties) และส่วนผสมทางเคมี (Chemical Composition) โดยแต่ละประเทศจะมีชื่อเรียกของชั้นคุณภาพ และเกณฑ์ในการควบคุมคุณสมบัติที่แตกต่างกันออกไป สำหรับในประเทศไทยแล้ว ทางสำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม(สมอ.) ได้จัดทำมาตรฐานของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน มาตรฐานเลขที่ มอก.1227-2539 (ทดแทน มาตรฐานเหล็กโครงสร้างรูปพรรณ มอก.116-2529 ที่ถูกยกเลิกไป) โดยตามมาตรฐานนี้ได้กำหนดชั้นคุณภาพไว้ทั้งหมด 7 ชั้นคุณภาพ ตามตารางคุณสมบัติดังนี้
ตารางส่วนประกอบทางเคมีของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
ตารางคุณสมบัติทางกลของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
ความแตกต่างของเกรด SS400 และ SM520
เมื่อเปรียบเทียบในรายละเอียด จะเห็นชัดเจนว่าส่วนประกอบทางเคมีของเกรด SS400 นั้นควบคุมเพียงค่า P (Phosphorus), และ S (Sulfur) ซี่งหากมีปริมาณมากทำให้เหล็กเปราะ และเกรดนี้ไม่ได้ควบคุมค่า Carbon ซึ่งเป็นธาตุที่เพิ่มความแข็งแรงของเหล็ก แต่หากมีมากเกินไปทำให้เหล็กมีความเปราะเพิ่มขึ้น ในขณะที่เกรด SM520 จะมีการควบคุมปริมาณ Carbon, Silicon, Manganese เพิ่มเติมอีก 3 ธาตุในระดับที่เหมาะสม และมีการควบคุมธาตุ Phosphorus, Sulfur ในระดับที่ต่ำกว่าเกรด SS400 ทำให้เหล็กมีความเหนียวที่ดี ส่งผลให้คุณสมบัติทางกลด้านความยืด (Elongation) และความทนต่อแรงกระแทก (Impact) ดีขึ้น ดังนั้นเกรด SS400 จึงเหมาะสำหรับใช้ในงานโครงสร้างทั่วไปที่มีการตัด เจาะรูขันน็อต และเชื่อมได้แต่ควรควบคุมการให้ความร้อนก่อนและหลังการเชื่อม (Pre-heating & Post heating) ส่วนเกรด SM520 นั้นจะมีคุณสมบัติต่างๆ ดีขึ้น โอกาสแตกร้าวจากรอยเชื่อมต่ำลง มีความเหนียว และมีคุณสมบัติทนทานต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิ 0°C และยังมีกำลังสูงกว่าเกรด SS400 ถึง 50% จึงเป็นเกรดที่เหมาะกับงานเชื่อม งานเจาะรูขันน็อต รวมถึงงานดัดโค้ง ซึ่งโครงการส่วนใหญ่สามารถนำไปใช้งานได้เป็นอย่างดี
การใช้งานเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
ด้วยรูปทรงที่แตกต่างกันของแต่ละประเภทหน้าตัด ทำให้เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนมีคุณสมบัติในการรับแรงในแนวต่างๆอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยน้ำหนักที่เบากว่าโครงสร้างคอนกรีต เหมาะกับสำหรับใช้งานโครงสร้างชนิดต่างๆ เช่น
- หน้าตัดรูปตัวเอช (H-beam) เหมาะกับงานโครงสร้างคาน, เสา และโครงหลังคา
- หน้าตัดรูปตัวไอ (I-beam) จะมีปีกเหล็กที่หนาขึ้นที่โคน จึงรับแรงสั่นสะเทือนได้ดี เหมาะกับงานรางเครน
- เหล็กฉาก หรือ Angle มีหน้าตัดรูปตัว L ใช้ในงานโครงสร้างหลังคา เสาส่งไฟฟ้าแรงสูง, เสาส่งโทรศัพท์
- เหล็กรางน้ำ หรือ Channel มีหน้าตัดรูปตัว U นิยมใช้ทำเป็นคานรองรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น บันได คานขอบนอก, แปหลังคา
- Cut beam หรือ Cut-T เกิดจากการนำ H-Beam มาตัดแบ่งครึ่งตามยาว เพื่อนำไปใช้ทำโครงสร้างของโครงถัก (Truss) ทดแทนการใช้เหล็กฉากเชื่อมประกบกัน
- Sheet Pile หรือเข็มพืดเหล็กกล้ารีดร้อน นิยมใช้ในงานป้องกันน้ำท่วม และงานป้องกันดินทลาย
การระบุ Spec ของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
ในการระบุรายละเอียดของเหล็กในแบบปริมาณวัสดุการก่อสร้าง (BOQ) หรือ การระบุในใบสั่งซื้อสินค้าเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อนนั้น เพื่อความถูกต้อง รวดเร็วจะต้องระบุรายละเอียดต่างๆดังต่อไปนี้
- มาตรฐานของเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน เช่น มอก. 1227-2539
- ชั้นคุณภาพ หรือเกรด เช่น SS400 หรือ SM520
- ชนิดหน้าตัดตามด้วยขนาดของหน้าตัด (Dimension) หรือ หน่วยน้ำหนักต่อเมตร (Unit weight) เช่น H200x100x5.5×8 หรือ H200x100x21.3 kg/m
- ความยาวที่ต้องการ เช่น 6, 9, 10.5 หรือ 12 เมตร
- จำนวนของท่อนที่ต้องการของแต่ละรายการตามข้อ 1-4
ตัวอย่าง
รายการเหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน : มาตราฐาน มอก.1227-2539
- Grade SS400 , H200x200x49.9 kg/m ความยาว 7 เมตร จำนวน 10 ท่อน
- Grade SM520 , H588x300x12x20 ความยาว 8 เมตร จำนวน 12 ท่อน
ข้อดีของการใช้เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน
- ลดระยะเวลาการก่อสร้าง ทำให้ลดภาระดอกเบี้ยของโครงการ เปิดใช้งานได้เร็ว
- เตรียมงานจากโรงงานได้ และใช้แรงงานน้อยกว่าการก่อสร้างด้วยระบบอื่น
- ออกแบบโครงสร้างให้มีช่วงเสากว้างกว่าโครงสร้างระบบอื่น ไม่เปลืองพื้นที่ใช้งาน
- ออกแบบงานสถาปัตยกรรมได้หลากหลาย เช่น ดัดโค้ง ทำโครงสร้างโปร่ง หรือทำส่วนยื่นได้มาก
- โครงสร้างมีน้ำหนักเบา ทำให้ประหยัดฐานราก ลดการขนส่ง และพื้นที่กองเก็บวัสดุ
- ตรวจสอบ ควบคุมคุณภาพ และบำรุงรักษาได้สะดวกกว่าโครงสร้างอื่น
- มีความแข็งแรง สามารถรับแรงสั่นสะเทือนและแผ่นดินไหวได้ดีกว่าโครงสร้างระบบอื่น
- ก่อสร้างในที่จำกัดได้สะดวก ไม่ก่อให้เกิดมลภาวะผุ่น
- ดัดแปลง ต่อเติม หรือรื้อไปสร้างใหม่ได้ ไม่ต้องทุบทิ้ง
- สามารถนำวัสดุมาหมุนเวียนได้ 100%
แหล่งที่มา : http://www.hbeamconnect.com
วีดิโอ : HOME MART เมืองวัสดุ จ.อุบลราชธานี